用于栽培藻类或植物和生产电能的集成系统技术方案

用于栽培藻类或植物和生产电能的集成系统，包括：至少一个发光太阳能聚光器(LSC)，其中至少一个光伏电池(或太阳能电池)位于其外侧的至少一侧上；至少一个栽培区域。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】用于栽培藻类或植物和生产电能的集成系统 本专利技术涉及用于栽培藻类或植物和生产电能的集成系统。 更具体而言，本专利技术涉及用于栽培藻类或植物和生产电能的集成系统，包括： -至少一个发光太阳能聚光器（LSC)，其中至少一个光伏电池（或太阳能电池）位 于其外侧的至少一侧上； -至少一个栽培区域。 本专利技术还涉及用于栽培藻类和生产电能的集成方法，包括： -在含水培养基的存在下在包含其中至少一个光伏电池（或太阳能电池）位于其 外侧的至少一侧上的至少一个发光太阳能聚光器（LSC)的栽培区域中栽培至少一种藻类， 获得藻类生物质的含水悬浮液与电能； -从所述藻类生物质的含水悬浮液中回收所述藻类生物质； -回收所述电能。 本专利技术还涉及用于栽培植物和生产电能的集成方法，包括： -在包含其中至少一个光伏电池（或太阳能电池）位于其外侧的至少一侧上的至 少一个发光太阳能聚光器（LSC)的栽培区域中栽培所述植物，获得植物和电能； -回收所述植物； -回收所述电能。目前栽培藻类（特别是微藻类）以便制造落入营养、制药和化妆品领域中的有价 值的化合物，例如多不饱和脂肪酸、维生素（例如β -胡萝卜素等等）和胶凝剂。 用于上述领域的微藻类的栽培的特征在于相对有限的生产能力（每年数百至数 千吨的量级）和获得的化合物的高附加值（每公斤数百至数千欧元）。为此，可以容忍复杂 和昂贵的生产系统，其必须满足上述领域的典型的卫生与营养性质的严格规定。 由上述领域（其中传统上使用微藻类）转向能源领域，特别是转向生物燃料的生 产，由于能量领域指定的化合物的有限附加值（每吨数百欧元），需要开发显著提高生产能 力并大大降低生产成本的技术。 微藻类事实上可用于生产脂类，其又可以用于生产生物柴油或绿色柴油，或直接 用于生产生物油或"生物原油"。 所需要的巨量土壤、水和电能令栽培用于生产生物燃料的微藻类的经济和环境可 持续性饱受批评。微藻类栽培方法中所需的电能量（效用（utility))不仅从经济角度来 看是一个负担，并且也不利于环境可持续性参数。环境可持续性的关键要素之一事实上是 减少衍生自化石来源的电能的量。 微藻类的培养方法事实上需要电能，例如用于管理开放式池塘（0P)、光反应器 (FR)、光生物反应器（FBR)，特别是用于搅拌在生长过程中形成的藻类生物质的悬浮液，用 于液体和气体的分布，以及用于微藻类收集、浓缩和化学或热化学地转化为生物燃料前体 的设备的运行。 例如，应当考虑的是，用于搅拌开放式池塘（0P)所需的能量一一其确保：大约 20厘米/秒的线性速率（所述速率被认为对保持形成的藻类生物质悬浮液均质是最佳 的）、二氧化碳（C02)的有效分布、有效的氧释放（02)和用于热交换的表面置换一一为大约 0. 21W/m2。在最有利的情况下，整个栽培部分所需的总能量为每千克制得的藻类生物质大 约0. 6kWh，其在与73吨/公顷/年的典型生产率相比时相当于等于每平方米开放式池塘 (OP)表面1. 2瓦的能量消耗，考虑到这在最有利的情况下发生，其因此是高能耗的。在以能 量上不利的构造进行微藻类栽培以生产高附加值物质时，在经济上可持续的是消耗20kWh/ 千克制得的藻类生物质，相对于相同的上述典型生产率，其对应于等于每平方米开放式池 塘（OP)表面40瓦的能量消耗。 类似于植物，微藻类利用太阳能用于光合作用并因此用于它们的生长：但是已知 的是，仅有一部分太阳能用于所述光合作用。本领域中描述了用于将光合作用中未利用的 太阳能的辐射转化为可以被其利用的辐射的方法，微藻类与植物的生长也随之增长。 例如，Antal T.等人在" International Journal of Hydrogen Energy"（2003)， 第37卷，第8859-8863页中描述了一项研究，该研究显示，称为"上转换"的过程（该过程 在化合物吸收与其发射的辐射相比波长更长的辐射时发生）可以将近红外辐射（NIR)转化 为可用于光合作用的辐射。但是，所述研究指出，在上述上转换过程可以实际用于获得蓝细 菌、藻类或植物中光合作用的提高之前，还有大量工作要做。 在"Desalination"（2007)，第 209 卷，第 244-250 页中，Hamman M.等人描述 了涉及评价浸渍有商业荧光染料（即MACR0LEX Fluorescent Red G)的聚甲基丙烯酸 甲酯的荧光薄膜的研究，该荧光薄膜能够集中太阳光并能够对应于叶绿素的吸收带（即 650nm-680nm)而发光。在所述研究中，据称这些荧光膜可用于改善在温室中生长的植物以 及红藻的光合作用。 美国专利申请US 2011/0281295描述了用于在自然光的存在下栽培藻类的设备， 包括：具有培养基和应生长的藻类的区域（例如培养罐）；以及适于接收太阳辐射以便光转 化所述太阳辐射的所述区域之前的基底，所述基底包含至少一种能够重新发射辐射的荧光 化合物，该辐射的光谱适于优化由所述藻类的光合作用生成特定的化学化合物。 但是，在上述文献中并未提及所述太阳辐射不仅用于提高光合作用还可用于同时 生产电能的可能性。 在这方面，光伏温室是已知的，其结合了一个或多个称为"Polysolar"的透明硅薄 膜光伏玻璃板，该光伏玻璃板能够在植物中进行光合作用并同时生产电能。涉及这种光伏 温室的进一步细节可以在互联网网站http://www. solarpvgreenhouse. com中找到。但是， 如该网站中所述，所述光伏玻璃板的青铜色仅能够允许20%的可见光通过，对植物的光合 作用具有负面影响一一这种负面影响据称（在该网站中总是如此）可以由以下事实尽量减 少：最接近于红色的辐射，即对光合作用最有用的那些辐射，以大约40%的更高的百分比 穿过所述光伏玻璃板。 申请人因此考虑了寻找能够栽培藻类或植物并同时生产电能而不会不利地干扰 其生长的集成系统的问题。 申请人现在已经发现，可以有利地使用以下系统来实现藻类或植物的栽培并同时 生产电能，该系统包括其中至少一个光伏电池（或太阳能电池）位于其外侧的至少一侧上 的至少一个发光太阳能聚光器（LSC)，和至少一个栽培区域。所述系统不仅能使藻类或植物 生长良好，还保护它们以免过度暴露于紫外辐射（UV辐射）。此外，在藻类栽培的情况下，所 述系统能够以低光强度和高光合作用产率（藻类生物质产率等于用高光强度栽培藻类所 获得的产率）来栽培藻类。此外，减去一部分用于生产电能的太阳能减少了到达藻类在其 中生长的液体培养基的能量的量，因此，所述太阳能产生的辐射造成的所述培养基温度升 高更低：这对藻类，特别是绿色小型球藻的生长（其受阻于高于38°C的温度）具有积极的 影响。 本专利技术的一个目的因此涉及用于栽培藻类或植物和生产电能的集成系统，包括： -至少一个发光太阳能聚光器（LSC)，其中至少一个光伏电池（或太阳能电池）位 于其外侧的至少一侧上； -至少一个栽培区域。 对本说明书和以下权利要求书的目的而言，除非另行规定，数值范围的限定总是 包括边界值。 对本说明书和以下权利要求书的目的而言，术语"包含"或"包括"也包括术语"其 基本由……组成"或"其由……组成"。 根据本专利技术的优选实施方案，可以在所述栽培区域与太阳光之间插入所本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于栽培藻类或植物和生产电能的集成系统，包括：‑至少一个发光太阳能聚光器(LSC)，其中至少一个光伏电池(或太阳能电池)位于其外侧的至少一侧上；‑至少一个栽培区域。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·米利奥，S·帕尔梅里，
申请(专利权)人：艾尼股份公司，
类型：发明
国别省市：意大利;IT