发明内容
本发明的一个目的是改进上述类型的方法，以及改进相应的装置和系统。
所提出的一种方法包括通过引入的热能将非气态承载介质转化成气态承载介质，使得气态承载介质升到预定高度。该方法还包括压缩气态承载介质。该方法还包括通过接收承载介质的热量的冷却回路将处于预定高度的压缩气态承载介质再次转化成非气态承载介质。该方法还包括将冷却回路接收的热量返回，用于加热承载介质。
此外，提出了一种装置。该装置包括腔和设置在腔的下端的蒸发室。该蒸发室被形成为用于通过引入的热能将非气态承载介质转化成气态承载介质，使得气态承载介质升到预定高度。该装置还包括压缩部件，该压缩部件被形成为用于压缩气态承载介质。该装置还包括冷却回路。该冷却回路被形成为用于通过接收承载介质的热量来将处于预定高度的压缩的气态承载介质再次转化成非气态承载介质。此外，冷却回路被形成为用于将接收的热量返回，用于加热承载介质。
最后，提出了一种系统，该系统包括上述类型的装置和被形成为用于获得提供给所述装置的热能的另一装置。
因此，建议的是将可获得的热能用于将承载介质传输到更高的高度。这在非气态(即固态或液态)承载介质转变成气态并由此上升时发生。通过为了减小体积的压缩和提高温度可使气态承载介质处于更高压力下。在假定的高度，通过冷却回路冷却压缩的承载介质，使其凝结并由此回复到非气态。回复到非气态后，承载介质可用于任何期望的使用。由冷却回路接收的热量被继续使用，其有助于在压缩之前的任何期望位置对承载介质进行加热。
承载介质的压缩使得热量从承载介质被供应到处于高温的冷却回路。这提供了如下优点，冷却回路中的热能的再循环可更加简单。特别是，在高温时获得热量使得可以不采用热泵。
气态承载介质的压缩可在任何期望的位置进行。因此，可以在将非气态承载介质转化成气态承载介质之后立即发生。就所述装置而言，压缩部件可为了这个目的而被设置在腔中并直接邻接蒸发室。替代地，压缩可恰在将压缩的气态承载介质再次转化成非气态承载介质之前发生。就所述装置而言，压缩部件可为了这个目的而被设置在腔中并恰在预定高度之下。作为另一种替代方式，压缩可在将非气态承载介质转化成气态承载介质以及将压缩的气态承载介质再次转化成非气态承载介质中间的任何期望点发生。就所述装置而言，压缩部件可为了这个目的而被设置腔中并位于蒸发室和预定高度之间的部分上的任何期望高度。
压缩的非气态承载介质可在任意期望时刻再次减压。如果压缩的非气态承载介质将在一回路中转化回气态承载介质，则减压至少在再次转化之前发生。在非气态承载介质减压过程中，所述承载介质继续冷却。在减压过程中释放的能量可以各种方式使用，使得损耗的能量尽量小。
对压缩的气态承载介质减压允许例如驱动涡轮机。这在预定高度处发生，但在任何期望的其它高度也同样，特别是在较低的高度。所述的装置可具有由此形成的涡轮机。
替代地或附加地，可使恢复的非气态承载介质从较高的高度下落到较低的高度，使得在较低高度处的非气态承载介质通过其动能驱动涡轮机。对于装置而言，可以提供用于该目的的下落路径，该下落路径被形成为使恢复的非气态承载介质从较高的高度下落到较低的高度，还可以提供涡轮机，该涡轮机设置在所述较低的高度处并且被形成为至少通过来自下落的承载介质的动能来驱动。
该类型的涡轮机提供的能量可在所述方法以内和所述方法以外使用。在所述方法以内，涡轮机提供的能量可例如用于通过机械耦合来辅助压缩气态承载介质。机械耦合例如出现在涡轮机和压缩机之间。替代地，能量可被用于在通过所得到的能量转化成不同的能量形式后减少用于压缩所述气态承载介质所需的能量。对于转化，可以提供能量转化装置，其可将所得能量提供给压缩部件。替代地，在例如通过能量转化装置被转化为热能后，涡轮机提供的能量可在将非气态承载介质转化成气态承载介质之前、之中或之后附加地对承载介质进行加热。
例如，在承载介质已经被用于驱动涡轮机之后，承载介质可进一步用于例如通过热交换机对冷却回路包含的传递介质进行再冷却。
替代地，例如在所述承载介质已经被用于驱动涡轮机之后，也可用非气态承载介质更换冷却回路中包含的传递介质。为此可提供由此形成的更换部件。
在承载介质压缩和减压之间，该方法在环境压强下进行。替代地，在整个方法中，所述承载介质附加地经受超过环境压强并且由于压缩而进一步增加的压强。过压可通过专门提供的过压部件调节。这减小了处于气相的承载介质的体积，由此能够在相同的承载介质通过量的情况下减小装置的结构尺寸。
除了承载介质，在整个方法中，所述冷却回路中包含的传递介质附加地经受超过环境压强的压强。为此还可提供由此形成的过压部件。
在一种示例性实施方式中，气态承载介质在其上升过程中被引导通过至少一个限制部分，例如通过至少一个喷嘴或者通过等同于喷嘴的任何期望装置。
如果适当地选择引入的热能，本发明可以完全零排放的方式执行，但是通常而言，可以使用任何能源来获得所使用的热能。因此，引入的热能可从地热、水热、空气热、化石能承载物、核能承载物、和/或太阳能获得。
热能可专门在上升承载介质的起始点引入，即，对于装置而言专门通过蒸发室引入。但是，在替代的方式中，热能也可引入在气态承载介质经过的整个高度上分布的承载介质中。
为此，装置可具有由此设置的能量引入元件。该类型的能量引入元件本身可包括能量获取元件，或由能量获取元件供能。
在整个高度上分布的热能的引入的优点在于只需要低温水平的热能。因此可以在选择的高度或沿着腔的高度持续地供应在每个情形中正好足够的能量，用于将承载介质保持在气态，直到到达预定高度。
此外，如果例如作为能量获取元件和能量引入元件的太阳能收集器直接附接到腔(在腔中气态承载介质上升)的壳体、或者甚至整体或部分地形成该壳体，则本发明可以更加紧凑和具有成本效率的方式执行。
能量引入元件可完全围绕腔(在腔中承载介质上升)，或者例如在太阳能收集器的情形中可仅设置在面向太阳侧。而且，该元件可在腔的整个高度上延伸，或者仅设置在所选的高度部分上，或者位于多个所选高度部分上。
因此，冷却回路再循环的热量不仅对非气态承载介质转化成气态承载介质所使用的热能有贡献，而且替代地或附加地，还对在上升过程中已经是气态承载介质的承载介质继续加热所使用的热量有贡献。
例如由于传递介质在冷却回路中被引导通过设置在预定高度的例如冷却单元的冷却区域的这个事实，冷却回路可接收承载介质的热量。在该情形中，冷却区域由软管或其它管道形成。在该情形中，冷却区域具体体现并设置成，它们同时用于将恢复的非气态承载介质转向提供的收集点。
在补充的实施方式中，为了辅助再次转化，还可将物质直接引入气态承载介质，例如通过由此形成的收集器。在该情形中，例如通过注射或喷洒进行引入。在物质已从承载介质收回热量并由此辅助凝结之后，该物质和承载介质可被再次分离，以用于进一步使用。如果承载介质为水并且该物质为油，则这例如可以简单的方式进行。但是，作为取代方式，已经恢复的承载介质还可被注射或喷洒到正在上升的气态承载介质中。由于用于上升的蒸馏的气态承载介质的碰撞区域如此增加，还可帮助再次转化。在此，仅仅应当确保注射或喷洒的承载介质不会落回蒸发室，而是可以被供应用于希望的使用。这可例如通过如下方式实现：承载介质仅被喷射或喷洒一次，其就可到达腔的在上端处角形的区域。
收集器可包括上表面，该上表面可选地被冷却，且该上表面限定腔并且具体实现为其例如通过收集储存装置供应再次转化的非气态承载介质以用于进一步使用。
在一种示例性实施方式，在进一步使用之前，恢复的非气态承载介质例如通过中间存储器被暂时存储。
恢复的非气态承载介质的暂时存储例如适合于在没有可用的外部热能时递送储备能量。而且，暂时存储使得用于恢复的非气态承载介质的峰值要求得以满足，或者使得恢复的非气态承载介质递送中的峰值得以缓冲。
处于预定高度的恢复的非气态承载介质的势能可用于转化成期望的用于外部使用(例如通过涡轮机的上述驱动)的能量形式。
为了将承载介质的势能转化为不同的能量形式，势能由此可首先被转化为动能。恢复的非气态承载介质可例如通过下流管从在从较高水平到较低水平的下落路径上下落。这样动能可被转化为不同的能量形式。为此可提供诸如可能具有设置在其下游的发生器的涡轮机的能量转换器。
最终，势能可被转化成任何期望的能量形式。应当理解，转化成期望的能量形式还包括存储在期望的能量承载物中。由此，例子尤其包括转化成机械能、转化成电能、转化成用于产生化学能量承载物的能量、和/或转化成用于产生物理能量承载物的能量。
如果有必要，也是在势能转化为不同能量形式之后，恢复的非气态承载介质可被暂时存储在中间存储器中。
与此不同或在此之后，恢复的非气态承载介质可在势能转化为不同能量形式之后继续在闭合回路中至少部分地使用。对于装置而言，承载介质为此被返回到蒸发室。
替代地或附加地，恢复的非气态承载介质也可被移出以用于外部使用。
非气态承载介质转化成气态承载介质使得承载介质可根据成分而例如被蒸馏。在势能被转化为不同的能量形式之前、之后或势能不被转化为不同的能量的情况下，蒸馏的恢复的非气态承载介质可接着通过提取点被至少部分地提取。
例如，如果海水用作承载介质，简单地讲，水蒸发，溶解的气体释放，并且盐沉淀。在特定高度的凝结区域中，可以得到基本上纯净的水。这为用于诸如饮用水恢复和灌溉的应用和实施方式提供了多种可能性。如果使用来自工业或家庭的用过的水或废水作为承载介质，那么通过蒸馏，可对使用过的水或废水进行清洁并且回收剩余物质。
气态承载介质可在除了任何杂质之外不包含其它物质的腔中上升。但是，替代地，腔还可包含填充介质，填充介质可由上升的承载介质夹带。该填充介质可以是空气、或任何其它气体或气体混合物。
使用填充介质可以补偿在腔和外部环境之间的不期望的压差。这种压差由承载介质状态的变化导致的各种操作温度产生。由于填充介质由承载介质夹带，可以为填充介质提供闭合回路，在该闭合回路中在预定高度去除承载介质之后，填充介质在蒸发器中可再次可用。但是替代地，也可以提供开放系统，在该开放系统中填充介质由于腔的卷吸作用而被从外部抽入并且在使用后再次排放到外部。
总体而言，带有闭合回路以及还带有开放路径的实施方式适合于使用的且不被移除以用于外部使用的所有物质，诸如承载介质、传递介质和填充介质，还适合于不被移除以用于外部使用的所有能量。
本发明的各个方面还可被不同地描述如下：
所提供的用于获得能量的简化方法和/或装置的说明、特别是对术语和说明书的限定与申请人为Klaus Wolter、名称为“Method，deviceand system for the conversion of energy”的申请PCT/EP2007/051940中所使用的那些相同。所有的限定、说明、解释和附图源自该文献。特别是，所引用的申请的任何方面均可用于本申请的用于获得能量的简化方法、装置和系统中。参照：状态改变的各个方面；将热量引入承载介质(任何期望的热源，即，特别包括太阳能)的各个方面；通过将惯性质量利用烟囱效应运送(＝提升)到重力场中更高的高度(代表势能中的增益)(即，通过“热”分子所处的容器(＝高度h的结构件)的几何条件将承载介质的分子的无序运动(＝热量)转化成目标的共同运动(＝较冷的风))来获得能量的各个方面；生产水(工业用水、服务用水、饮用水)的各个方面；用于获得能量的方法和/或装置中的热量再循环和热量恢复的各个方面；能量的转化(涡轮机、发生器)的各个方面，诸如在物理以及还有化学存储介质中获得能量的存储器和中间存储器的那些能量的转化。
(应当注意的是，上面列出的列表仅仅是核心方面；这不意味着其它方面不重要。相反，在列表中的限制应被理解为仅仅是对核心方面的辅助记忆。)
发展和简化在于，用于获得能量的方法和/或装置的先前分离的零部件通过延伸和不同的过程控制而完全没必要。即使基本思想是相同的，这也导致先前未知的不同的方案。
简化在于，气态承载介质在凝结器之前、但是在到达更高的高度之后被压缩，以传递势能。进行压缩所需的能量(可采取允许气体被压缩的所有已知方法和/或装置来进行压缩；诸如活塞泵、隔膜泵、转动压缩机)是压强增加的形式并在其中恢复，就像现在的用于获得能量的简化的方法、装置和系统的情况，直到涡轮机的整个分支都有该压强增加。在一种实施方式中，以此方式恢复的能量可通过轴和可选的齿轮机构的直接机械耦合返回到压缩机。但是，还可以通过将涡轮机的动能转化成其它能量承载物来选择迂回方式，其它能量承载物在被适当地再次转化后可被供应到压缩机(例如：发生器-电能-马达)。这与用于压缩的能量的间接提供或供应对应。
在另一种实施方式中，蒸汽状承载介质的压缩不是在承载介质的竖直运输之后、而是在之前或之中进行；换言之，不比恰在蒸发器中的蒸发之后更早。这是可能的，因为烟囱效应不受压缩过程的影响。就设计而言，这是一种耐用的简化，因为几乎所有的运动零部件都位于用于获得能量的简化的方法、装置和系统的基本区域中。
优点和由此的简化在于，气态压强的增加导致沸点/凝结点升高。结果，凝结器中的蒸发热量被供入处于更高温度的传递介质。因此该热量可以借助用于蒸发过程的传递介质在蒸发室中直接且最优地得到，而不必首先借助热泵达到更高的温度水平。
在另一种实施方式中，可由于如下事实而获得升高温度的相同效果：与将从液体涡轮机获得的机械能直接传递到气体压缩机相比，首先通过液体涡轮机和随后的发生器转化为电能，接着电能通过电加热器在蒸发器中或在蒸发器之后被供入承载介质中。机械能还可通过摩擦被直接转化为热量，或在指定的位置等同地耦合到承载介质。这些程序的所有组合都是可以的。在又一种实施方式中，将该热量耦合到传递介质是在蒸发器之前或之中进行；这导致相同的结果。
此外，涡轮机中的压强降低导致承载介质的进一步冷却，承载介质在涡轮机中已处于液态；这也可通过在该情形中发生的沸点的降低来实现。该方面代表了在用于获得能量的完全简化的方法、装置和系统中的寒极的设置，传递介质通过寒极达到其流动温度。在所述的用于获得能量的方法和/或装置中，这通过在此可能不需要的单独的热泵来代表和实现。仅在另一实施方式中，热泵或可控的冷却装置被用于调节寒极的温度。在该调节过程中，热泵主要从传递介质将热能传输到寒极。
在另一种实施方式中，用于获得能量的完全简化的方法、装置和系统被升高到增高的压强水平，以便减小承载介质的气相的体积；即，包括承载介质和传递介质的每一个。由此前面描述的简化保持不受影响，但是现在被设定到不同的基础压强水平。然而，在又一种实施方式中，只有承载介质也可升高压强。(例如：在水作为承载介质的情形中，1巴压强和1升液体可获得大约1800升蒸汽。在100巴压强仅获得18升。但是，在该情形中可观察到发生蒸发的温度水平的变化。)如已经理解的那样，从长远观点来看，这导致更加有利的设计方案，因为系统更加紧凑。
现在，在用于获得水的实施方式的情形中，存在两种子实施方式。但是，两种子实施方式的共同特征是承载介质经受开放路径。蒸发热量的上述再循环也是组成部分。唯一的区别是，一种子实施方式没有把重点放在获取泵能量(见用于获得能量的所述方法和/或装置)；取代地，获得不同形式的能量(例如电能)是优选的，并且另一种实施方式中，泵能量被部分地或完全地使用；这可实现是因为部分地或完全不需要以最终获得势能的前述方式进行转化(见用于获得能量的所述方法和/或装置)。例如，这如此执行，使得涡轮机被设置在高度h(＝泵高度)-即，在获得势能之后，这表示承载介质的状态的变化发生的高度，设置的方式是，用于压缩所必须的并且必然使得压强增加的能量无需依靠势能就可恢复。
换言之，略简要总结如下，用于获得能量的简化方法、装置和系统与现有技术的区别在于引入升高压强的分支。结果，完全不需要热泵，并且同时极大地简化了蒸发热量的再循环。
用于获得能量的简化方法、装置和系统的回路可以简化的方式获得，例如通过如下地基于承载介质和传递介质(例如水)和能量源(例如太阳能)来获得：
随着太阳能的供应，水蒸发，并由于通过烟囱效应在合适的结构件中传递的热量，作为蒸汽上升到一高度(由此获得势能)，在该高度处压缩机用于使蒸汽达到升高的压强(由此在升高的沸点温度再次获得蒸发热量)，蒸汽在冷却回路的帮助下凝结，冷却回路使蒸汽热量返回到蒸发器；在该升高压强的冷却的凝结物被供入涡轮机，在涡轮机中至少用于压缩所必须的能量通过使压强降低与增加量相同的量来恢复；在该情形中，由于正流过涡轮机的凝结物的压强的降低，可同时实现进一步冷却，并且由此获得的冷的凝结物可被返回到蒸发器。此外，该冷的凝结物还是用于冷却回路的寒极，因为冷却回路的水取自那里或在水返回到凝结器之前被冷却。
本简要说明、包括其所有解释可应用于如下实施方式，这些实施方式的目的设定了通过混合形式从单纯获得能量到单纯获得工业用水的范围。
在另一种实施方式中，通过使承载介质流动通过一个或多个喷嘴或通过等同于喷嘴的装置来进行承载介质的热能借助绝热膨胀到动能的转化。如果位于蒸发器之后的烟囱的流动横截面小于蒸发器中的容积的流动横截面，该烟囱可例如也被看做该类型的喷嘴。在用于获得能量的方法、装置和/或系统中还可使用任何其它喷嘴设计和能够将热能转化成用于竖直运输目的的动能的结构装置。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的用于将能量传递到介质的装置的示例性实施方式，该装置可用于有效地转化能量。
该装置包括具有腔11的结构件10。应当理解，在替代的实施方式中，腔也可被倾斜地设置，例如邻接山坡的侧面。蒸发室12设置在腔11的下端并位于高度h＝h0处。
设置在腔11的上端处的首先是压缩机101，之后是位于高度h＝h1处的冷却单元13。在该情形中，压缩机101可以任何期望的方式构造，例如构造为活塞泵、隔膜泵、回转压缩机，等等。下流管14从冷却单元13通向连接有发生器的涡轮机15。涡轮机15又连接到蒸发室12。冷却单元13还通过热量返回线路16连接到蒸发室12。冷却单元13和热量返回线路16形成冷却回路的元件。
此外，可选地将传统的太阳能热气流发电设备17的涡轮机设置在腔中。
用于恢复热能的元件18被设置成该元件18可将热能供应给蒸发室12。该类型的元件的一个例子是太阳能收集器。但是，除了太阳，元件18还可使用任何其它期望的能源。此外，应当理解的是，也可提供多个所述类型的元件。而且，入射的太阳能也可被直接用于加热。
最后，用于恢复和引入热能的元件19沿着腔的壳体设置。元件19例如可包括太阳能收集器。
图2为大体上示出了图1的装置的操作模式的流程图。
蒸发室12容纳着非气态的承载介质，例如作为液态承载介质的水。
用于恢复能量的元件18将外部热能供应到蒸发室12(步骤20)。
由于供应的热能，承载介质转化为气态，也就是说，承载介质在腔11中蒸发并上升。
元件19附加地将热能引入正在上升的气态承载介质中(分布在腔的整个高度上以辅助上升)，由此防止在到达冷却单元13之前自动凝结。于是，必要的是仅将用于将非气态承载介质转化成气态承载介质所需量的能量供应到蒸发室12。
就在高度h＝h1之前，压缩机压缩承载介质，使得继续上升的气态承载介质以增高的压强到达冷却单元13(步骤21)。
在高度h＝h1处，承载介质回复到之前的状态(步骤22)。也就是说，来自承载介质的蒸汽再次凝结。在示出的例子中，通过冷却单元13导致再次转化。该类型的冷却单元可例如由软管的网状系统构成。一方面，网状系统提供大的碰撞区域，以产生或凝结出凝结雾气。另一方面，作为辅助网状系统上的凝结的冷却剂的传递介质可流动通过软管。网状系统使获得的凝结物转向到下流管14的方向上。
在软管中被加热的传递介质通过热量返回线路16供应到蒸发室12，以便在蒸发室中辅助供入的热能的效果并之后到冷却单元13回复冷却(步骤23)。由于附加提供的能量引入元件19，在正在进行的操作过程中通过热量返回线路16从冷却单元13返回到蒸发室12的热量甚至可以足以作为在此位置的唯一能量供应。于是，外部热量须被供应到蒸发室仅仅用于启动；或者在启动过程中，非气态承载介质首先被注射入腔11，使得仅仅在到达腔11自身时该非气态承载介质被初始地转换成蒸汽。但是，附加地或替代地，被加热的传递介质还可在不同位置例如通过元件19加热承载介质。
之后，由于承载介质已经过的高度h1-h0，承载介质具有势能。这允许其通过下流管14向下落，从而从势能获得动能(步骤24)。
之后，该动能可被转化成不同的期望的能量形式(步骤25)。例如，下落的承载介质可驱动涡轮机15，所得的转动能量可接着被用于操作连接的发生器并产生电能。
在从压缩机101到涡轮机15的区域中，承载介质经受增大的压强；这在图1中用带点区域示出。由此，由于该压强，附加能量被存储在承载介质中。因此，涡轮机15可被设计成通过到达该涡轮机的承载介质的减压而被附加地驱动。
在承载介质已驱动涡轮机15之后，该承载介质可接着被冷却并且再次以初始压强水平被引入蒸发室12(步骤26)。在该情形中，初始压强水平与环境压强相对应，或者与增大压强相对应，使得装置由于因此减小的气态介质容积而更加紧凑。
可选的太阳能热气流发电设备17可附加地在步骤20和步骤21之间以传统方式使用来自于承载介质的上升蒸汽，从而获得能量。
在图3所示的框图中示出了图1中的装置的几个所选细节和可能的变型。
承载介质被供应到蒸发器32，或更一般地说是供应到状态变换器。承载介质可例如为海水。蒸发器32与图1中的蒸发室12相对应。在蒸发器32中，承载介质借助供应的热能而蒸发。
蒸汽在结构件30的腔中上升，直到到达压缩机301。腔可附加地容纳填充介质，填充介质可由开放回路或闭合回路中的承载介质夹带走。压缩机301对承载介质进行压缩。
馏出的(Still)气态承载介质继续上升并到达第二状态变换器33。第二状态变换器33可例如与图1中的冷却单元13相对应，作为工作(active)凝结物收集器，第二状态变换器33借助冷却回路使蒸汽冷却，以辅助凝结。所接收的热量被通过热量返回线路而供应到蒸发器32。
如果蒸发和凝结被用于承载材料的蒸馏，那么至少一部分凝结的承载介质通过提取点40直接供给消费者。如果承载介质例如是海水，则含有的盐在蒸发过程中沉淀并且凝结的承载介质的一部分可用作饮用水或者用于灌溉。
凝结的承载介质的未移除的部分被供应到中间存储器41，例如水箱，该中间存储器41也被基本设置在第二状态变换器33的高度上。临时存储允许在期望时刻获得期望的能量形式。如果供应的热能例如仅仅在特定时刻可用并且因此仅在特定时刻才能获得凝结物，则这还包括增强在峰值负载时刻的期望能量形式的获取，和/或期望能量形式的获取随时间均匀分布。
之后使得凝结的承载介质根据需要以可控的方式通过下流管下落，从而使承载介质冲击并驱动涡轮机35。此外，承载介质的减压可用于驱动涡轮机35。应当理解，还可在第二状态变换器33的高度上设置涡轮机35或另一涡轮机，以便仅使用减压能量。涡轮机35可通过轴和传动机构以机械方式连接到压缩机301并由此驱动该压缩机，以便对承载介质进行压缩。
此外，由涡轮机35产生的转动能量可由消费者直接使用，和/或被供应到发生器42用于产生电能。电能又可被直接供给消费者，或用于另一能量转换装置43，诸如用于生产氢或氧。
在凝结的承载介质已驱动涡轮机35之后，其可被暂时存储在另一中间存储器44中，以便之后被再次供应到闭合回路中的蒸发器。应当理解，通过提取点将蒸馏的承载介质去除也可在第二中间存储器44之前或之后进行，使得更大量的承载介质可被用于驱动涡轮机。
离开涡轮机35并存储在中间存储器44中的承载介质具有系统中的承载介质的最低温度，因此是寒极。来自包括冷却单元33的冷却回路和热量返回线路的传递介质可例如通过承载介质计入在该位置的流动温度。在该处，传递介质可例如通过热交换机被冷却，或者用承载介质更换。
由于在冷却单元中可通过冷却回路接收的热能增加，通常不再需要热泵。但是，在某些示例性实施方式中，仍然可能使用热泵，例如用于传递介质和寒极之间的热交换，或者用于调节寒极的温度。
只要凝结的承载介质从回路移除，其就被附加地从外部返回到蒸发器32，例如以其它海水的形式。
图4示出了作为根据本发明的用于有效地转化能量的装置的另一示例性实施方式的图1所示装置的另一个变型。相同的组成元件使用与图1使用的相同的附图标记。
在该示例性实施方式中，蒸发室12、包括腔11的结构件10、冷却单元13、下流管14、涡轮机15和热量返回线路16如同图1中的例子一样地设置。
但是，在与图4对应的实施方式中，没有沿着腔的壳体设置用于恢复和引入热能的元件19，但是在该情形中也可提供该元件。
与图1的示例性实施方式的主要区别在于，尽管也提供了压缩机102，但是现在该压缩机被设置在蒸发室12和结构件10之间。
图4的装置与图1的装置的操作基本相同。在该情形中，仅仅是承载介质恰在转化成气态承载介质之后被压缩。已经被压缩的气态承载介质在结构件中的腔11内上升，直到到达冷却单元。这允许结构件对于与图1中相同的承载介质通流具有更小的直径。
应当理解，在图1和4中示出的两个位置之间的压缩机的任何其它期望设置都是可能的。
在图5所示的框图中示出了图4中的装置的几个所选细节和可能的变型。
图5所示与图3所示基本上对应，参照该部分说明。
但是，在图5中，与图4中类似，压缩机302设置在蒸发器32和结构件30之间。
除在涡轮机35和压缩机302之间的可选机械反馈耦合之外，其它可能的系统内部反馈耦合也以虚线标示。
因此，例如，可通过由涡轮机35供应的机械能或通过由发生器42供应的电能的提供来产生加热热量。以机械方式产生热量例如可通过摩擦进行。之后该热量可被供入系统中的一个或多个位置处的承载介质。一个例子是将热能供入蒸发器32。替代地或附加地，发生器42供应的电能可例如被用于操作压缩机302或该装置的其它受电流操作的组成元件。
换句话说，可如下说明本发明的某些可能细节，其中尽管在这些实施方式中未提及压缩部件，但是在每种情形中压缩部件可以与图1、3、4或5中所示压缩机类似的方式设置。
用于恢复能量的方法和/或装置基于收集热能并借助在重力场中获得质量的势能(Epot＝m*g*h，“m”为高度升高并且以千克为单位的质量，“g”为重力常数，“h”为高度)来将热能转化成我们所需要或据信我们所需要来构建我们的环境的能量和/或能量承载物。
此处用于恢复能量的物理过程是通过将能量引入聚集状态固体和/或液体到聚集状态气态的改变以及反向改变中、以及通过绝热膨胀形式的气体动力学给定，绝热膨胀在聚集状态改变到气态形式之后发生。绝热膨胀导致在该方法和/或装置中起作用的烟囱效应。最后，这导致热量的形式的能量转化成存储在重力场中的能量，存储在重力场中的能量能够和/或之后被转化回到其它能量形式。
用于恢复能量的方法和/或装置就基本原理而言是“热管”，但是具有决定性的改变和延伸。质量置于重力场中，使得对于从一端到另一端(＝高度h)的运动必须消耗能量以克服重力场中的势差。例如，转到“地球”的情形，这意味着一端是例如在地平面(高度h0＝0)，并且另一端是高于地面的高度h1＞0。
用于恢复能量的方法和/或装置的操作的功能性基本原理描述如下(图3)：物质(＝承载介质)通过外部引入的能量转换成气态聚集状态，之后通过起主要作用的绝热膨胀的物理效应传输到高度h并在该高度转化回到(＝凝结成)先前的聚集状态。之后，带有引入的势能的物质可用于能量恢复。可选的是，其可被暂时存储在该高度以随后使用。势能可接着通过相应的装置和/或方法转化成其它物理或化学能量形式，即，从承载介质提取。在提取势能之后，物质可以可选地再次暂时存储。之后可选地，如果在相应的实施方式中设计，承载介质可返回到回路中。
为了执行用于恢复能量的方法和/或装置，在一种实施方式中建立带有如下元件的回路(还参见图1)：
用于通过引入的外部热量蒸发承载介质的蒸发室连接有处于高度h的结构件，蒸汽在结构件中上升并且太阳能热气流发电设备可安装在该结构件中；在一种实施方式中，该结构件连接有冷却单元(＝冷却装置)以从承载介质的蒸汽回收凝结物；在另一种实施方式中，高度h与引入承载介质中的热量相关地设置，使得通过向上运动所实现的冷却(是将热量(＝微观运动)转化成宏观运动的物理过程，是分子/原子的同步运动-烟囱效应)产生被低温冷却到在最优的情形中开始自动凝结并且不需要冷却单元的程度的蒸汽；在一种实施方式中，凝结物收集器/凝结器例如以网状系统的形式提供，网状系统用作大的碰撞表面，以便产生或进一步凝结出凝结雾气/凝结物；凝结物收集器/凝结器不必连接用于凝结物的中间存储装置(例如对于没有外部热量、或为了满足峰值要求、或缓冲凝结物供应中的峰值的情形是有必要的)；凝结物收集器/凝结器连接有用于凝结物的下流管；下流管连接有涡轮机，涡轮机带有与其相关联的发生器，在发生器中从承载介质的凝结物的势能通过在下流管中落下获得的动能可例如被转化成电能(也可再次被直接转化成热量)；涡轮机不必连接用于凝结物的另一中间存储器；并且涡轮机又连接到蒸发室。此处，在冷却单元中存在的热量可再次通过传递介质用于加热蒸发室。
为了执行用于恢复能量的方法和/或装置，各种实施方式都是可行的。在上述的方法和/或装置中，除了杂质之外，承载介质不必是高度为h的结构件内的唯一气体；在另一种实施方式中，高度为h的结构件还可以充满填充介质(主要是空气，但也可以使用任何其它气体/气体混合物)。填充介质的选择是由于在由聚集状态变化导致的不同操作温度下方法和/或装置的腔与外部环境之间的压差。这些可以可选地通过填充介质补偿，由此得出用于建立目的的设计的构造手段。由于填充介质由承载介质一起携带，这可得出至少两种实施方式。第一是用于填充介质的闭合回路，填充介质在承载介质在高度h被去除之后通过返回装置可再次在蒸发器中可用；第二是开放系统，其中填充介质由于结构件内的卷吸作用而被从外部吸入并且在使用后再次排放到外部。
进一步考虑用于恢复能量的方法和/或装置可理解其它优点。作为使用的物质的聚集状态改变的副作用，根据其成分，发生部分蒸馏。如果例如在用于恢复能量的方法和/或装置中的开放回路中使用海水作为承载介质，简单地说，海水蒸发，溶解的气体被释放并且盐沉淀出来。那么在高度h的凝结区域中，可以得到基本上纯净的水，纯净水已通过恢复的能量泵送到高度h处，而无需其它中间步骤。就此而言可再次获得多种应用和实施方式(关键词：(饮用)水生产，灌溉)。如果例如使用来自工业和家庭的用过的水或废水，该方法可使用过的水或废水清洁并且回收剩余物质。
可选的是，其它实施方式特别考虑所关注的承载介质的蒸发热或蒸发焓，蒸发热或蒸发焓须用作从液态/固态到气态的聚集状态改变的潜热，但是之后在反向变换时作为升华或凝结热再次释放。之后可选地通过由冷却单元如上所述地返回传递而回到聚集状态从液态/固态改变到气态的区域(见图3)。这意味着在操作过程中仅仅是损耗的能量需要被从外部引入蒸发器中。这也包括提取的有用的能量。总体而言，这些实施方式具有以非常低的构建成本来恢复能量的优点。
在另一实施方式中，上述网状系统通过冷却单元的冷却区域的构造设计和设置来建立，例如软管的网状系统，冷却剂(＝传递介质)通过该软管的网状系统流动。
在又一实施方式中，蒸发热以及由此凝结的恢复通过之前由冷却单元冷却的凝结物的喷雾/淋洒/引入来改进。在其它实施方式中，凝结物还可由可获得相同物理效果的物质取代。(例如：在承载介质为水的情形中，被引入以改进凝结的物质还可以是油。这将具有容易分离两种物质的优点)。
对于用于恢复能量的方法和/或装置中的所有物质(承载介质、传递介质、填充介质、能量(热能、电能、机械能、风能、动能))和聚集状态，构造方案可以带有闭合回路或开放通路。
在该方法和/或装置中使用的传递介质仅仅实现功能性辅助任务，例如在化学反应中作为催化剂，但是该功能性辅助任务对于所关注的实施方式的执行来说在功能上是必须的，例如，可在冷却单元中恢复的热量的返回通过传递介质的可选的闭合回路而设置成回到蒸发器。而且，在该过程中的传递介质可以但不必经受聚集状态的变化。如果实施方式的该部分还被设计为“热管”，也是如此。在另一种实施方式中，热量传递介质(例如更高沸点的流体(例如植物油或矿物油、盐熔融物等))包括在冷却单元中恢复的热量引入时不改变聚集状态的气体。
推进该方法和/或装置的热能可取自任意源，例如，地(地热)、水(水热)、空气(空气热)、化石能承载物(燃气、油、煤、甲烷、冰，等等)、核能承载物(核聚变或裂变)、或太阳(太阳能)。
在其它实施方式中，高度h的结构件(＝烟囱)与用于恢复能量/热量的装置相符，其可显著减小复杂性，并由此减小构造和安装成本。其物理/技术背景是要考虑到，通过烟囱效应使承载介质在高度上传递所须的能量不需要必须引入蒸发室(图1)，即，以集中的方式引入(结果：需要高温)，而是也可以在高度h的结构件的整个高度路程上分布的方式引入(结果：仅需要低温，即，仅仅在需要的高度米数上加热)。如果用于恢复能量/热量的装置(例如在太阳能收集器的情形中)被以此方式设计，收集器和高度h的结构件是相符的。在仅仅存在用于蒸发或传递能量的低启动温度的任何其它情形中也是如此。因此，对于这些实施方式，适用带有如下情形的基本处理顺序：蒸发-不需要足以经过高度h的传递能量；用于传递承载介质以恢复势能的能量(热量)的恢复和引入以及损耗的补偿(此处承载介质也同时实现传递介质的功能，用于可能的暂时过度能量恢复)；在到达高度h之后凝结和恢复潜能(所述潜能为蒸发热量和承载介质的热量)，之后所述能量被供应回蒸发室；恢复有用的能量并且将承载介质返回到蒸发器。而且此处上述所有的实施方式对于获得饮用水或对废水进行清洁等目的、以及开放和/或闭合回路(仍参见图3)都是可行的。
我们需要或者据信我们需要用于构建我们的环境的能量和/或能量承载物可以例如是电能承载物、或化学能承载物、或物理能承载物，例如通过电解得到的氢和氧，或者泵送的能量，诸如用于蒸馏的能量。
在使用输入能量承载物(诸如地热、空气热、或水热以及太阳能)的情形中，该用于恢复能量的方法和/或装置的优点是绝对不会排放会污染环境的物质。
用于界定：
●此处提供的用于恢复能量的方法和/或装置不是太阳能热气流发电设备(太阳能热气流发电设备属于热能发电设备的组，同此处提供的用于恢复能量的方法和/或装置的一样)。太阳能热气流发电设备是此处提供的发电设备的非必要组成元件。
●此处提供的用于恢复能量的方法和/或装置不是海水热发电设备。海水的热量仅仅是能源结构的一种解决方案。
●此处提供的用于恢复能量的方法和/或装置不是地热发电设备。地热仅仅是能源结构的一种解决方案。
在使用地热作为能量源的情形中，可以考虑使用例如在鲁尔地区现有的竖井系统。因此，开发的启动成本可被最小化，并且首次交付使用的构建时间缩短。该热量恢复可例如在坑道中发生，并且竖井形成高度h的结构件，而且在地平面还可能有用于凝结的存储湖，其起到用于控制和操作峰值负载分布的“蓄能式发电设备”的功能。
图6示意性地示出了另一装置的结构。该装置与参照图3描述的装置相对应。但是，增加了用于能量转换、热量产生和热量存储的元件45，其设置在涡轮机35和/或发生器42与蒸发器32之间。这种装置是示例性地用于下述实施方式：
在用于恢复能量的方法和/或装置的另一种实施方式中，通过该方法和/或装置恢复的能量以热量的形式引入存储器45(图6)。从该存储器，热量按照需要被再次供入能量恢复循环中。该热量存储器可具有存储介质，在多种实施方式中，例如为铁或其它金属，或简单地由石头(例如玄武岩、花岗岩、大理石、耐火土等)构成，或为液体，例如盐水、熔融盐或熔融金属。
该类型的中间存储器的优点在于，与承载介质的存储器相比，该中间存储器可获得更高的能量密度，并且由此获得在很高高度处更大的重量，因此导致成本显著降低。同时，存在热量持续供入蒸发过程的可能性，这在一些实施方式中导致在建筑物中无负压出现的事实，这也提供了一些结构优点。
该方法的容量通过365个热量存储器的例子示出，这些热量存储器由玄武岩构成(0.84kJ/kg*K，3000kg/m3)，它们被加热到600℃并且每个存储器具有300x300x300m3的体积。存储在其中的热量的量为15000千万亿焦耳(Peta Joule)，这大概对应于德国在2005年对原始能源的年需求量。该热量的量可通过此处示出的用于恢复能量的方法和/或装置来产生，并且可再次用在其它能量承载物中。
在用于恢复能量的方法和/或装置的另一种实施方式中，在每个情形中通过热交换机执行热量返回，就像新引入蒸发热以及可选的再次引入承载介质的基本热量。在每种情形中，它们通过管道有利地连接在一起(图7)。因此：一个热交换机从蒸汽收集能量和/或承载介质的凝结物(这是冷却单元)，并且将能量传递到传递介质。另一个热交换机将在蒸发器中收集的能量返回到承载介质用于蒸发(这是蒸发器)。在各种实施方式中，这些热交换机可以是被动的(＝逆流式热交换机、平行流式热交换机、交叉流式热交换机)和/或主动的(＝热泵)。
如果在用于热传递的实施方式中，优选使用被动热交换机，由于被动热交换机不是理想的，在一种实施方式中，必须结合有至少一个其它的热交换机，用于传递没有通过被动热交换机传递的剩余热量，以便将其传递到蒸发过程，或者，但是在另一种实施方式中，该剩余热量通过热交换机耗散到用于恢复能量的方法和/或装置的环境中，并且之后必须再次通过外部能量(增加同样的量)输入到蒸发过程来进行补偿。结合主动热交换机更加有利，但不必在蒸发器的位置执行，在该蒸发器的位置处，该剩余热量到蒸发过程的传递路径较短。
一个例子(图7)示出了热量的流动：假设热交换机为逆流式热交换机，并且作为传递介质的承载物为水，传递介质到冷却单元60的流动温度为70℃并且流出温度为100℃，在逆流入口处的承载介质的蒸汽温度为102℃并且在出口的温度为72℃，传递介质到蒸发器的流动温度为100℃，其又与72℃的承载介质相遇。如果蒸发器62的该被动逆流式热交换机现在被设计成类似于冷却单元的设计，则在出口存在98℃的承载介质和74℃的传递介质。然而同时，该被动热交换机仅仅能释放缓存在传递介质中的能量的一部分，由此用于冷却单元，以再次达到操作所须的70℃的流动温度，剩余热量必须主动地耗散，并且由此传递介质的温度必须再次降低4℃。这通过热泵61(＝电冰箱的原理)，其中热量有利地以下面的方式泵送，即热量可被供回到蒸发过程用于蒸发。
图8示出了用于获得能量的简化的系统、方法和/或装置的象限图形式的技术-物理原理，其中示出的功能组基本上为象限之间的过渡。例外包括热量形式的能量外部供应(图8(1))和处于系统、方法和/或装置的实际核心区域外部的消费者(图8(2))。而且，发生器(图8(7))、存储器(图8(8))和用于传递介质的循环泵(图8(11))、热再循环、诸如系统、方法和/或装置的芯(core)泵、实际驱动泵、在回路中驱动或推动承载介质用于获得能量(图8(9))的热量(图8(12))位于功能性象限I和II。
将要描述的第一功能组是导致承载介质的相变的热交换机(图8(3))，在该情形中，相变为从液态到气态，并且由于这种设置和功能表示低压和低高度的气态(象限I)。之后，压缩机(图8(4))用于增大压强并由此增加容积以及还有气态承载介质的温度。因此，其形成从象限I到象限II的过渡，其中承载介质仍然为升高温度的气态并且驱动泵推动其到达更高的高度。因此，热量从在热交换机(图8(5))中的气态承载介质抽回，并且因此再次建立液态。毕竟该热量包含升高温度水平的蒸发热量并且还是承载介质的基本热量，该热量可再次用于借助传递介质的热量的循环过程(图8(10))在热交换机(图8(3))中进行蒸发过程。现在，以此方式获得的冷却液体在功能象限III中从更高的高度供应到涡轮机(图8(6))，涡轮机被设置在较低的高度并且存在于压强中的能量被转化成机械能。在该情形中，涡轮机上的压强包括压缩机提供的压强增大以及由于高度差提供的压强。由此获得的机械能根据需要用于功能限定IV，再次部分地用于增大压缩机中的压强以及还用于获得发生器中的电能。根据消费者的需要，在发生器中获得的能量可接着被供给消费者，或者供应到存储器，在存储器中能量可例如通过转化再次存储为热量或者之前所述的不同形式。在涡轮机之后以低压形式提供的冷却的承载介质现在被返回到蒸发热交换机，由此也闭合该回路。
由于热量转化成动能并接着转化为势能，气态承载介质的热量的量已经减小，通过循环回路返回的热量的量不足以使得承载介质蒸发与已经上升的承载介质相同的量。这接着通过热量供应以及在系统、方法和/或装置的最冷点(在涡轮机的输出端)处承载介质的基本温度的增加来补偿。同样，实际组成元件的所有损耗热量用于增加基本温度。
应当理解，所描述的实施方式仅仅是例子，这些例子可以权利要求范围内的各种方式修改和/或补充。