DE102014216597A1 - A heat storage device and method of operating a heat storage device - Google Patents
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Abstract
Um eine Wärmespeichervorrichtung zu schaffen, welche einfach und effizient betreibbar ist, wird vorgeschlagen, dass die Wärmespeichervorrichtung Folgendes umfasst: eine Primärspeichervorrichtung, welche ein Speichermedium umfasst und welche mit einem Wärmeträgermedium durchströmbar ist, so dass bei einem Beladevorgang Wärme von dem Wärmeträgermedium auf das Speichermedium und bei einem Entladevorgang Wärme von dem Speichermedium auf das Wärmeträgermedium übertragbar ist; eine Aufnahmevorrichtung zur Aufnahme von sich beim Beladevorgang bildendem Kondensat des Wärmeträgermediums; eine Sekundärspeichervorrichtung der Wärmespeichervorrichtung, welche als thermochemische Speichervorrichtung ausgebildet ist; eine Fluidführung zur Zuführung des Kondensats des Wärmeträgermediums zu der Sekundärspeichervorrichtung der Wärmespeichervorrichtung.In order to provide a heat storage device which is simple and efficient to operate, it is proposed that the heat storage device comprises: a primary storage device, which comprises a storage medium and which can be flowed through by a heat transfer medium, so that in a loading process, heat from the heat transfer medium to the storage medium and heat can be transferred from the storage medium to the heat transfer medium during a discharge process; a receiving device for receiving condensate forming during the loading process of the heat transfer medium; a secondary storage device of the heat storage device, which is formed as a thermochemical storage device; a fluid guide for supplying the condensate of the heat transfer medium to the secondary storage device of the heat storage device.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wärmespeichervorrichtung, insbesondere einen sogenannten Kontaktwärmespeicher zur Speicherung von Hochtemperaturwärme. The present invention relates to a heat storage device, in particular a so-called contact heat storage for storing high-temperature heat.
Bei der Speicherung von Hochtemperaturwärme kann beispielsweise ein erhitzter Luftstrom einem Feststoff zugeführt werden, um Wärme von dem Luftstrom auf den Feststoff zu übertragen. Hierbei kann im Luftstrom enthaltenes Wasser auskondensieren, woraus eine reduzierte Effizienz der Wärmespeichervorrichtung resultieren kann. For example, in the storage of high temperature heat, a heated air stream may be fed to a solid to transfer heat from the air stream to the solid. In this case, water contained in the air stream can condense, which can result in a reduced efficiency of the heat storage device.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wärmespeichervorrichtung bereitzustellen, welche einfach und effizient betreibbar ist. The present invention has for its object to provide a heat storage device which is simple and efficient operable.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Wärmespeichervorrichtung gelöst, welche Folgendes umfasst:
eine Primärspeichervorrichtung, welche ein Speichermedium umfasst und welche mit einem Wärmeträgermedium durchströmbar ist, so dass bei einem Beladevorgang Wärme von dem Wärmeträgermedium auf das Speichermedium und bei einem Entladevorgang Wärme von dem Speichermedium auf das Wärmeträgermedium übertragbar ist;
eine Aufnahmevorrichtung zur Aufnahme von sich beim Beladevorgang bildendem Kondensat des Wärmeträgermediums;
eine Sekundärspeichervorrichtung der Wärmespeichervorrichtung, welche als thermochemische Speichervorrichtung ausgebildet ist;
eine Fluidführung zur Zuführung des Kondensats des Wärmeträgermediums zu der Sekundärspeichervorrichtung der Wärmespeichervorrichtung. This object is achieved according to the invention by a heat storage device which comprises:
a primary storage device, which comprises a storage medium and which can be flowed through by a heat transfer medium, so that heat can be transferred from the heat transfer medium to the storage medium during a loading process and heat can be transferred from the storage medium to the heat transfer medium during a discharge process;
a receiving device for receiving condensate forming during the loading process of the heat transfer medium;
a secondary storage device of the heat storage device, which is formed as a thermochemical storage device;
a fluid guide for supplying the condensate of the heat transfer medium to the secondary storage device of the heat storage device.
Dadurch, dass die erfindungsgemäße Wärmespeichervorrichtung eine Aufnahmevorrichtung zur Aufnahme von Kondensat und eine Sekundärspeichervorrichtung umfasst, kann das im Betrieb der Wärmespeichervorrichtung anfallende Kondensat vorzugsweise zur Steigerung der Effizienz der Wärmespeichervorrichtung genutzt werden. Because the heat storage device according to the invention comprises a receiving device for receiving condensate and a secondary storage device, the condensate accumulating during operation of the heat storage device can preferably be used to increase the efficiency of the heat storage device.
Vorteilhaft kann es sein, wenn in der Primärspeichervorrichtung Wärme von dem Wärmeträgermedium auf das Speichermedium und/oder von dem Speichermedium auf das Wärmeträgermedium durch direkten stofflichen Kontakt des Wärmeträgermediums mit dem Speichermedium übertragbar ist. It may be advantageous if in the primary storage device heat from the heat transfer medium to the storage medium and / or from the storage medium to the heat transfer medium by direct material contact of the heat transfer medium with the storage medium is transferable.
Eine solche Wärmespeichervorrichtung ist insbesondere ein Direktkontaktwärmespeicher. Such a heat storage device is in particular a direct contact heat storage.
Günstig kann es sein, wenn mittels der Aufnahmevorrichtung Kondensat des Wärmeträgermediums aufnehmbar ist, welches sich insbesondere beim Beladevorgang in der Primärspeichervorrichtung und/oder in einer separaten Trocknungsvorrichtung zum Trocknen des Wärmeträgermediums bildet. It may be favorable if by means of the receiving device condensate of the heat transfer medium can be received, which forms in particular during the loading process in the primary storage device and / or in a separate drying device for drying the heat transfer medium.
Die Trocknungsvorrichtung ist beispielsweise eine Vortrocknungsvorrichtung zum Vortrocknen des Wärmeträgermediums vor dessen Zuführung zu der Primärspeichervorrichtung zum Beladen derselben mit Wärme. The drying device is, for example, a predrying device for predrying the heat transfer medium before it is fed to the primary storage device for charging it with heat.
Es kann vorgesehen sein, dass die Wärmespeichervorrichtung einen Wärmeübertrager umfasst, mittels welchem Wärme von dem Kondensat des Wärmeträgermediums auf ein thermochemisches Speichermaterial der Sekundärspeichervorrichtung übertragbar ist. It can be provided that the heat storage device comprises a heat exchanger, by means of which heat from the condensate of the heat transfer medium to a thermochemical storage material of the secondary storage device is transferable.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Wärme mittels des Wärmeübertragers ohne stofflichen Kontakt zwischen dem thermochemischen Speichermaterial und dem Kondensat des Wärmeträgermediums von dem Kondensat des Wärmeträgermediums auf das thermochemische Speichermaterial übertragbar ist. In particular, it can be provided that the heat by means of the heat exchanger without material contact between the thermochemical storage material and the condensate of the heat transfer medium of the condensate of the heat transfer medium to the thermochemical storage material is transferable.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Aufnahmevorrichtung einen Ruths-Speicher umfasst, welcher fluidwirksam mit dem Wärmeübertrager der Wärmespeichervorrichtung verbunden ist, insbesondere derart, dass durch den Wärmeübertrager hindurchgeführtes Kondensat des Wärmeträgermediums dem Ruths-Speicher zuführbar ist. In one embodiment of the invention can be provided that the receiving device comprises a Ruths memory which is fluidly connected to the heat exchanger of the heat storage device, in particular such that passed through the heat exchanger condensate of the heat transfer medium can be supplied to the Ruths memory.
Vorteilhaft kann es sein, wenn das Kondensat des Wärmeträgermediums nach der Übertragung eines Teils der darin enthaltenen sensiblen Wärme auf das thermochemische Speichermaterial der Sekundärspeichervorrichtung dem Ruths-Speicher zuführbar ist. It may be advantageous if the condensate of the heat transfer medium after the transfer of a portion of the sensible heat contained therein to the thermochemical storage material of the secondary storage device is the Ruths memory supplied.
Es kann vorgesehen sein, dass der Ruths-Speicher der Aufnahmevorrichtung fluidwirksam mit einem Speicherraum der Sekundärspeichervorrichtung verbunden ist. It can be provided that the Ruths memory of the recording device is fluidly connected to a storage space of the secondary storage device.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Ruths-Speicher der Aufnahmevorrichtung derart fluidwirksam mit einem Speicherraum der Sekundärspeichervorrichtung verbunden ist, dass Wärmeträgermedium aus dem Ruths-Speicher dem thermochemischen Speichermaterial der Sekundärspeichervorrichtung zuführbar ist. In particular, it may be provided that the Ruths memory of the receiving device is connected in such a fluid-effective manner to a storage space of the secondary storage device that heat transfer medium from the Ruths store can be fed to the thermochemical storage material of the secondary storage device.
Dem Ruths-Speicher zugeführtes Wärmeträgermedium ist insbesondere Kondensat des Wärmeträgermediums. The Ruths storage supplied heat transfer medium is in particular condensate of the heat transfer medium.
Aus dem Ruths-Speicher abgeführtes Wärmeträgermedium ist insbesondere dampfförmiges Wärmeträgermedium. From the Ruths storage discharged heat transfer medium is in particular vaporous heat transfer medium.
Vorteilhaft kann es sein, wenn die Aufnahmevorrichtung eine Verdichtervorrichtung umfasst, mittels welcher aus der Sekundärspeichervorrichtung, insbesondere aus einem Speicherraum der Sekundärspeichervorrichtung, abgeführtes Wärmeträgermedium komprimierbar ist. Das abgeführte und komprimierte Wärmeträgermedium ist dann insbesondere dem Ruths-Speicher zuführbar. It may be advantageous if the receiving device comprises a compressor device, by means of which from the secondary storage device, in particular from a storage space of the secondary storage device, discharged heat transfer medium is compressible. The discharged and compressed heat transfer medium is then in particular the Ruths memory supplied.
Günstig kann es sein, wenn die Wärmespeichervorrichtung eine Abführvorrichtung umfasst, mittels welcher insbesondere durch den Speicherraum der Sekundärspeichervorrichtung hindurchgeführtes Wärmeträgermedium abführbar ist. It can be favorable if the heat storage device comprises a discharge device, by means of which in particular through the storage space of the secondary storage device passed heat transfer medium can be discharged.
Ferner ist mittels der Abführvorrichtung vorzugsweise durch den Speicherraum der Sekundärspeichervorrichtung hindurchgeführtes Wärmeträgermedium einem mittels der Primärspeichervorrichtung erhitztem Wärmeträgermediumstrom zuführbar. Furthermore, by means of the discharge device preferably through the storage space of the secondary storage device led heat transfer medium can be supplied to a heated by means of the primary storage device heat transfer medium.
Das dem Wärmeträgermediumstrom zuzuführende Wärmeträgermedium ist insbesondere mittels einer oder mehrerer Strahlpumpenvorrichtungen dem Wärmeträgermediumstrom zuführbar. The heat transfer medium to be supplied to the heat transfer medium flow can be fed to the heat transfer medium flow in particular by means of one or more jet pump devices.
Das Wärmeträgermedium ist vorzugsweise ein gasförmiges oder dampfförmiges Medium. The heat transfer medium is preferably a gaseous or vaporous medium.
Das Wärmeträgermedium kann beispielsweise Luft sein oder Luft umfassen. The heat transfer medium may for example be air or comprise air.
Das Kondensat des Wärmeträgermediums ist vorzugsweise ein Kondensat eines Bestandteils des Wärmeträgermediums. Beispielsweise ist das Kondensat des Wärmeträgermediums Wasser. The condensate of the heat transfer medium is preferably a condensate of a component of the heat transfer medium. For example, the condensate of the heat transfer medium is water.
Insbesondere aus dem Ruths-Speicher entnommenes oder abgeführtes Wärmeträgermedium ist dann vorzugsweise Wasserdampf. In particular, from the Ruths storage removed or discharged heat transfer medium is then preferably water vapor.
Das thermochemische Speichermaterial ist vorzugsweise ein hydratbildendes Material. The thermochemical storage material is preferably a hydrate-forming material.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betrieb einer Wärmespeichervorrichtung. The present invention further relates to a method of operating a heat storage device.
Der Erfindung liegt diesbezüglich die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bereitzustellen, mittels welchem eine Wärmespeichervorrichtung einfach und effizient betreibbar ist. The invention is in this respect the task of providing a method by which a heat storage device is easy and efficient operable.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Betrieb einer Wärmespeichervorrichtung, insbesondere einer erfindungsgemäßen Wärmespeichervorrichtung, gelöst, wobei das Verfahren Folgendes umfasst:
Durchströmen eines Speichermediums einer Primärspeichervorrichtung mit einem erhitzten Wärmeträgermedium, wobei Wärme von dem Wärmeträgermedium auf das Speichermedium übertragen wird;
Aufnehmen von Kondensat des Wärmeträgermediums, welches sich insbesondere beim Zuführen von Wärme zu dem Speichermedium bildet, mittels einer Aufnahmevorrichtung der Wärmespeichervorrichtung;
Zuführen des Kondensats des Wärmeträgermediums zu einer als thermochemische Speichervorrichtung ausgebildeten Sekundärspeichervorrichtung der Wärmespeichervorrichtung. This object is achieved according to the invention by a method for operating a heat storage device, in particular a heat storage device according to the invention, the method comprising:
Flowing through a storage medium of a primary storage device with a heated heat transfer medium, wherein heat is transferred from the heat transfer medium to the storage medium;
Receiving condensate of the heat transfer medium, which forms in particular when supplying heat to the storage medium, by means of a receiving device of the heat storage device;
Supplying the condensate of the heat transfer medium to a formed as a thermochemical storage device secondary storage device of the heat storage device.
Das erfindungsgemäße Verfahren weist vorzugsweise einzelne oder mehrere der im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Wärmespeichervorrichtung beschriebenen Merkmale und/oder Vorteile auf. The method according to the invention preferably has one or more of the features and / or advantages described in connection with the heat storage device according to the invention.
Vorteilhaft kann es sein, wenn das Kondensat des Wärmeträgermediums einem Wärmeübertrager zugeführt wird. Mittels des Wärmeübertragers wird Vorzugsweise Wärme von dem Kondensat indirekt auf ein thermochemisches Speichermaterial der Sekundärspeichervorrichtung übertragen. It may be advantageous if the condensate of the heat transfer medium is supplied to a heat exchanger. By means of the heat exchanger, heat from the condensate is preferably transferred indirectly to a thermochemical storage material of the secondary storage device.
Unter einer indirekten Übertragung von Wärme ist dabei insbesondere eine Übertragung zu verstehen, welche ohne stofflichen Kontakt zwischen dem Wärme abgebenden und dem Wärme aufnehmenden Material erfolgt. Under an indirect transfer of heat is in particular a transfer to understand, which takes place without material contact between the heat-emitting and the heat-absorbing material.
Günstig kann es sein, wenn das thermochemische Speichermaterial der Sekundärspeichervorrichtung bei der Wärmeaufnahme chemisch und/oder physikalisch reagiert und dabei Wärmeträgermedium, insbesondere gasförmiges Wärmeträgermedium, abgibt. It may be favorable if the thermochemical storage material of the secondary storage device reacts chemically and / or physically during the absorption of heat and thereby emits heat transfer medium, in particular gaseous heat transfer medium.
Das aus dem thermochemischen Speichermaterial abgegebene Wärmeträgermedium wird vorzugsweise mittels einer Kompressorvorrichtung komprimiert und insbesondere einem Ruths-Speicher der Aufnahmevorrichtung zugeführt. The heat transfer medium discharged from the thermochemical storage material is preferably compressed by means of a compressor device and in particular supplied to a Ruths memory of the receiving device.
Vorteilhaft kann es sein, wenn das Kondensat des Wärmeträgermediums, insbesondere nach der indirekten Wärmeübertragung auf das thermochemische Speichermaterial der Sekundärspeichervorrichtung, einem Ruths-Speicher der Aufnahmevorrichtung zugeführt wird. It may be advantageous if the condensate of the heat transfer medium, in particular after the indirect heat transfer to the thermochemical storage material of the secondary storage device, a Ruths memory of the receiving device is supplied.
Das Kondensat des Wärmeträgermediums wird vorzugsweise dampfförmig aus dem Ruths-Speicher entnommen und als Wärmeträgermediumdampf in einen Speicherraum der Sekundärspeichervorrichtung eingeleitet. The condensate of the heat transfer medium is preferably removed in vapor form from the Ruths store and introduced as heat transfer medium vapor into a storage space of the secondary storage device.
Günstig kann es sein, wenn zumindest ein Teil des Wärmeträgermediums mit einem im Speicherraum der Sekundärspeichervorrichtung angeordneten thermochemischen Speichermaterial der Sekundärspeichervorrichtung exotherm reagiert, insbesondere exotherm chemisch reagiert. It may be favorable if at least part of the heat transfer medium reacts exothermically with a thermochemical storage material of the secondary storage device arranged in the storage space of the secondary storage device, in particular reacting exothermically chemically.
Ferner kann vorgesehen sein, dass ein Teil des Wärmeträgermediums durch den Speicherraum hindurchgeleitet wird. Aufgrund der exothermen Reaktion wird der Teil des Wärmeträgermediums vorzugsweise erhitzt. Über eine Abführvorrichtung wird der Teil des Wärmeträgermediums vorzugsweise abgeführt, insbesondere einem mittels der Primärspeichervorrichtung erhitzten Wärmeträgermediumstrom zugeführt. Furthermore, it can be provided that a part of the heat transfer medium is passed through the storage space. Due to the exothermic reaction of the part of the heat transfer medium is preferably heated. About a discharge device, the part of the heat transfer medium is preferably removed, in particular supplied to a heated by means of the primary storage device heat transfer medium flow.
Ferner können die erfindungsgemäße Wärmespeichervorrichtung und/oder das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb einer Wärmespeichervorrichtung einzelne oder mehrere der nachfolgend beschriebenen Merkmale und/oder Vorteile aufweisen:
Die Wärmespeichervorrichtung ist vorzugsweise eine Direktkontaktwärmespeichervorrichtung. Furthermore, the heat storage device according to the invention and / or the method according to the invention for operating a heat storage device can have one or more of the features and / or advantages described below:
The heat storage device is preferably a direct contact heat storage device.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Wärmespeichervorrichtung ein Regeneratorspeicher ist, welcher im Direktkontaktbetrieb betreibbar ist. In particular, it can be provided that the heat storage device is a regenerator, which is operable in direct contact operation.
Die erfindungsgemäße Wärmespeichervorrichtung eignet sich insbesondere zur Verwendung in GuD-Kraftwerken, KWK-Anlagen, Solarturmkraftwerken mit Luftreceiver und/oder adiabaten Druckluftspeicherkraftwerken (A-CAES).The heat storage device according to the invention is particularly suitable for use in combined cycle power plants, CHP plants, solar tower power plants with air receivers and / or adiabatic compressed air storage power plants (A-CAES).
Das in Prozessen mit Wärmespeicher anfallende Kondensat kann innerhalb eines separaten thermochemischen Wärmespeichers als Reaktionspartner verwendet werden. Hierbei wird vorzugsweise nicht nur die sensible Wärme des Kondensats genutzt, sondern auch Niedertemperaturwärme aus dem Regeneratorspeicher könnte durch den thermochemischen Speicher auf ein höheres Temperaturniveau "gepumpt" werden. Dies kann vorzugsweise zur Verbesserung des Gesamtwirkungsgrades der Anlage beitragen. The resulting condensate in processes with heat storage condensate can be used as a reaction partner within a separate thermochemical heat storage. In this case, preferably not only the sensible heat of the condensate is used, but also low-temperature heat from the regenerator storage could be "pumped" through the thermochemical storage to a higher temperature level. This can preferably contribute to improving the overall efficiency of the system.
Bei der thermochemischen Energiespeicherung wird die Reaktionswärme einer chemischen Umsetzung in Form chemischer Energie gespeichert. So kann z.B. eine Verbindung vom Typ A-B unter Wärmeaufnahme (positive Reaktionsenthalpie ∆RH) in die Komponenten A und B umgesetzt werden, wobei die Wärmemenge ∆RH in die chemische Energie des Systems A + B umgewandelt (gespeichert) wird.In thermochemical energy storage, the heat of reaction of a chemical reaction is stored in the form of chemical energy. Thus, for example, a compound of type AB can be converted into components A and B with heat absorption (positive reaction enthalpy Δ R H), with the amount of heat Δ R H being converted (stored) into the chemical energy of system A + B.
Wird im Falle einer reversiblen Reaktion die Rückumwandlung der Produkte A + B zur Ausgangsverbindung AB durch die Trennung der Stoffe A oder B verhindert, so kann die in chemischer Form gespeicherte Energie beliebig lange verlustfrei gespeichert werden. Beim Zusammenbringen von A und B läuft die Reaktion in umgekehrter Richtung ab, wobei die dann frei gesetzte Reaktionswärme ∆HR abgeführt werden muss und an anderer Stelle genutzt werden kann.
Als Reaktionssystem wird hier eine heterogene Gas-Feststoff-Reaktion vorgeschlagen. Grund ist die leichte Trennung der Produkte A und B aufgrund unterschiedlicher Aggregatzustände. Die Moleküle dieser Reaktionen sind klein, jedoch die Reaktionsenthalpien groß, so dass potentiell hohe Speicherdichten erreichbar sind. Die thermische Beladung des Speichers wird beispielsweise durch eine Dehydratisierung (endotherme Reaktion) vernommen, die Entladung beispielsweise durch eine Hydratation (exotherme Reaktion):
In folgender Tabelle sind Beispiele für die Dehydratisierung von Metallhydroxiden und Salzhydraten aufgelistet, jeweils mit zugehörigen Temperaturbereichen bei Umgebungsdruck, in welchem die Reaktionen stattfinden. Je nachdem, welche Temperatur am "kalten" Ende des Regeneratorspeichers vorliegt bzw. bei welcher Temperatur und bei welchem Druck das Kondensat anfällt, können unterschiedliche Reaktionssysteme vorteilhaft sein.
Günstig kann es sein, wenn die Wärmespeichervorrichtung ein Regeneratorspeicher ist, in welchen eine Kondensatabführung integriert ist. Abhängig von unterschiedlichen Prozessparametern wie Druck und Temperatur können sich unterschiedliche Positionierungen im Anlagenschema als Vorteilhaft erweisen. It may be favorable if the heat storage device is a regenerator storage, in which a condensate removal is integrated. Depending on different process parameters such as pressure and temperature, different positioning in the system diagram may prove advantageous.
Beispielsweise bei der Verwendung der Wärmespeichervorrichtung in einem adiabaten Druckluftspeicherkraftwerk kann es vorgesehen sein, dass die Wärmespeichervorrichtung (insbesondere der Regeneratorwärmespeicher) zwischen Verdichter und Turbine einerseits und Kaverne andererseits angeordnet ist. Der Druck liegt beispielsweise zwischen ungefähr 60 bar und ungefähr 70 bar. Kondensat (Wasser) fällt dabei beispielsweise zwischen ungefähr 120°C und ungefähr 150°C aus. Mittels der erfindungsgemäßen Wärmespeichervorrichtung kann vorzugsweise die sensible Wärme des Kondensats zur Effizienzsteigerung genutzt werden.For example, when using the heat storage device in an adiabatic compressed air storage power plant, it may be provided that the heat storage device (in particular the Regeneratorwärmespeicher) between compressor and turbine on the one hand and cavern on the other hand is arranged. The pressure is for example between about 60 bar and about 70 bar. For example, condensate (water) drops between about 120 ° C and about 150 ° C. By means of the heat storage device according to the invention, preferably the sensible heat of the condensate can be used to increase the efficiency.
Ein Ruths-Speicher ist insbesondere ein Latentwärmespeicher, welcher den Phasenwechsel flüssig-dampfförmig nutzt, wobei das Wärmeträgermedium Dampf ist. Zur Energieeinspeisung wird Dampf beispielsweise in einen großen Behälter in eine Flüssigkeitsvorlage gespeist, wobei diese kondensiert und sich dabei die Flüssigkeitstemperatur und der Behälterdruck (Sättigungszustand) erhöhen. Zur Entnahme von Dampf wird der Dampfraum geöffnet, so dass der Behälterdruck und die zugehörige Flüssigkeitstemperatur (Sättigungstemperatur) sinken. Hierbei wird das gesättigte Wasser zum Kochen gebracht und somit zur Dampferzeugung genutzt. A Ruths memory is in particular a latent heat store, which uses the phase change liquid-vapor, wherein the heat transfer medium is steam. For energy supply steam is fed for example in a large container in a liquid receiver, which condenses and thereby increase the liquid temperature and the container pressure (saturation state). To remove steam, the steam space is opened, so that the tank pressure and the associated liquid temperature (saturation temperature) drop. Here, the saturated water is brought to a boil and thus used for steam generation.
Insbesondere dann, wenn die Sekundärspeichervorrichtung ein als hydratbildendes Material ausgebildetes thermochemisches Speichermaterial umfasst, kann vorzugsweise eine optimierte Nutzung des Kondensats des Wärmeträgermediums erfolgen. Insbesondere dann, wenn parallel zur thermischen Entladung des Regeneratorspeichers (Endladevorgang der Primärspeichervorrichtung) Dampf aus dem Ruths-Speicher durch Öffnen eines Ventils entnommen und durch den Speicherraum der Sekundärspeichervorrichtung geleitet wird, kann eine Hydratisierungsreaktion stattfinden. Das Niveau der Gleichgewichtstemperatur der Hydratisierung liegt dabei vorzugsweise wesentlich höher als bei der Dehydratisierung, da diese bei einem höheren Druck erfolgt. Dies wird insbesondere durch die Van-'t-Hoff-Gleichung erklärbar:
Vorzugsweise wird hierdurch eine höhere Temperatur beim Entladen der Sekundärspeichervorrichtung erzielt als beim Beladen derselben. Preferably, this results in a higher temperature when unloading the secondary storage device than when loading the same.
Mittels der Sekundärspeichervorrichtung ist somit insbesondere eine Wärmetransformation realisierbar. By means of the secondary storage device, a heat transformation can therefore be realized in particular.
Vorzugsweise kann durch die Nutzung von Kondensat aus der Primärspeichervorrichtung zudem gemäß dem Prinzip von Le Chatelier die gezielte Verschiebung der chemischen Gleichgewichtslage in Richtung Hydratbildung genutzt werden. Die bei der Reaktion freigesetzte Wärme wird vorzugsweise durch den austretenden Dampf mittransportiert, welcher vorzugsweise mittels einer Strahlpumpe dem erhitzten Wärmeträgermediumstrom aus der Primärspeichervorrichtung zuführbar ist. Preferably, by the use of condensate from the primary storage device also according to the principle of Le Chatelier the targeted shift of the chemical equilibrium position towards hydrate formation can be used. The heat released in the reaction is preferably transported along by the exiting steam, which can preferably be supplied to the heated heat carrier medium flow from the primary storage device by means of a jet pump.
Die Wärmespeichervorrichtung eignet sich insbesondere zur Verwendung als Hochtemperatur-Wärmespeicher in der Kraftwerkstechnik und/oder als Winderhitzer. The heat storage device is particularly suitable for use as a high-temperature heat storage in power plant technology and / or as a hot blast.
Weitere bevorzugte Merkmale und/oder Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung eines Ausführungsbeispiels. Further preferred features and / or advantages of the invention are the subject of the following description and the drawings of an embodiment.
In den Zeichnungen zeigen: In the drawings show:
Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in sämtlichen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen. Identical or functionally equivalent elements are provided with the same reference numerals in all figures.
Eine in den
Mittels der Wärmespeichervorrichtung
Die Wärmespeichervorrichtung
Die Primärspeichervorrichtung
Das Wärmeträgermedium
Insbesondere beim Übertragen von Wärme von dem Wärmeträgermedium
Dieses Wasser ist insbesondere Kondensat
Insbesondere ist mittels der Aufnahmevorrichtung
Die Wärmespeichervorrichtung
Die Sekundärspeichervorrichtung
Zudem umfasst die Wärmespeichervorrichtung
Mittels des Wärmeübertragers
Die Wärmespeichervorrichtung
Mittels einer Ablassvorrichtung
Mittels einer Verdichtervorrichtung
Eine Abführvorrichtung
Mittels einer Strahlpumpe
Die Wärmespeichervorrichtung
Die vorstehend beschriebene Wärmespeichervorrichtung
Wenn mittels der Wärmespeichervorrichtung
When using the
In der Primärspeichervorrichtung
Aufgrund der hieraus resultierenden Abkühlung des Wärmeträgermediums
Dieses Kondensat
Insbesondere wird das Kondensat
Das dabei noch relativ heiße Kondensat
Nach Durchströmen des Wärmeübertragers
Das durch die Wärmeübertragung von dem Kondensat
Im Speicherraum
Da das sich im Speicherraum
Bei der Wärmespeichervorrichtung
Durch Umschalten der Ventile
In diesem Endladezustand wird Wärmeträgermedium
Das mittels der Aufnahmevorrichtung
Insbesondere wird das Wärmeträgermedium
Durch die Entnahme des Wärmeträgermediums
Das, insbesondere dampfförmige, Wärmeträgermedium
Durch chemische Reaktion zwischen dem Wärmeträgermedium
Die Menge des aus dem Ruths-Speicher
Mittels der Strahlpumpe
Dadurch, dass das aus dem Ruths-Speicher
Die Wärmespeichervorrichtung
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 100100
- Wärmespeichervorrichtung Heat storage device
- 102102
- Druckluftspeicherkraftwerk Compressed air energy storage
- 104104
- Hauptleitung main
- 106106
- Primärspeichervorrichtung Primary storage device
- 108108
- Wärmeträgermedium Heat transfer medium
- 110110
- Speichermedium storage medium
- 112112
- Kondensat condensate
- 114114
- Aufnahmevorrichtung cradle
- 116116
- Fluidführung fluid guide
- 118118
- Sekundärspeichervorrichtung Secondary storage device
- 120120
- Speicherraum storage space
- 122122
- Speichermaterial storage material
- 124124
- Wärmeübertrager Heat exchanger
- 126126
- Ruths-Speicher Ruths storage
- 128128
- Ablassvorrichtung drain system
- 130130
- Verdichtervorrichtung compressor device
- 132132
- Abführvorrichtung discharge device
- 134134
- Strahlpumpe jet pump
- 136136
- Ventil Valve
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R020 | Patent grant now final |