CH106935A - Verfahren zum Aufspeichern von Energie. - Google Patents

Description

  Verfahren zum Aufspeichern von Energie.    Gegenstand des Hauptpatentes ist ein  Verfahren zum     Aufspeie   <B>'</B>     hern    von Energie,  bei welchem bei der Aufspeicherung mittelst  eines mit Hilfe des     EnergieüberRchusses        an-          getrie        benen        Verdichters    Flüssigkeit in einem       Bebältei,    durch Druckverminderung verdampft,  der Dampf sodann verdichtet und in einen       Dampfspeieher    gedrückt wird, während bei  der Nutzbarmachung der aufgespeicherten  Energie der dem Dampfspeicher entnommene  Dampf durch eine Kraftmaschine wieder in  den Flüssigkeitsbehälter geleitet wird.

   Dabei  wird bei den beschriebenen Ausführungsbei  spielen der Dampf im Flüssigkeitsbehälter  selbst niedergeschlagen und auch die Flüssig  keit in diesem Behälter selbst wieder ver  dampft. Wenn man dabei aber die     Prozess-          grenzen    so legt,     dass    die untere Grenze im  Vakuumgebiet liegt,     muss    der Flüssigkeits  behälter äussern Druck aushalten, und es er  geben sich somit Unbequemlichkeiten für  dessen Konstruktion. Diese kann man nach  vorliegender Erfindung dadurch vermeiden,       dass    man die Verdampfung und Kondensation  anstatt in dem als Unterspeicher dienenden    Flüssigkeitsbehälter selbst in einem mit diesem  verbundenen  Hilfsapparat ausführt.

   Dabei  könnte man gegebenenfalls auch     nur    die  Kondensation oder auch nur die Verdampfung  in diesem Hilfsapparat ausführen.<B>-</B>  Bei Benutzung eines derartigen Hilfsappa  rates bestehen keine Schwierigkeiten für die  Ausführung des Unterspeichers. Dieser kann  aus einem offenen Gefäss bestehen. Man kann  auch bei dem als Oberspeicher dienenden  Dampfspeicher dieselbe Einrichtung treffen,  ohne bei diesem indessen die gleichen Vor  teile für die Beanspruchung und die Konstruk  tion zu erzielen.  



  Zweckmässig wird die Zufuhr der Spei  cherflüssigkeit, aus der die Verdampfung er  folgen soll, und der den Dampf aufnehmen  den Speicherflüssigkeit zu den Hilfsapparaten  so bewirkt,     dass    der gesamte Speicherinhalt  während jeder Phase des Verfahrens einmal  durch den Hilfsapparat     hindurchströmt    und  die Flüssigkeit dabei ständig eine     Abküblung          beziehungswei#se    eine Erwärmung erfährt, die  möglichst dem bei der vollständigen Ladung  oder Entladung des Speichers auftretenden           Temperaturuntersehied    entspricht.

   Ferner  wird zweckmässig die Flüssigkeit aus dem  Hilfsapparat so in den Speicher zurückgeleitet,       dass    in diesem möglichst keine     Durchmischung     von warmer und kalter Flüssigkeit stattfindet.  Es     lässt    sich so für die ganze Prozessdauer  ein konstanter Gegendruck, beziehungsweise       Ansaugedruck    erreichen, und man kann Ma  schinen für unveränderliche Druckgrenzen  verwenden.

   Baut man die Kondensatoren  und Verdampfer nach dein Gegenstromprinzip,  <B>so</B>     dass    also Dampf und Flüssigkeit sich in  entgegengesetzter Richtung bewegen, so kann  man erreichen.,     dass    die Ladung zwischen  ebenso günstigen     Druckgrenzen        ei-folgt,    wie  die Entladung.  



  Die Zufuhr des Wassers (oder der Lauge)  zum Kondensator (Verdampfer) genau so,       dass    der ganze Speicherinhalt     eintnal    während  jeder     Prozessphase    umgewälzt wird,     lässt    sich  wie folgt erreichen:  Sollten die Temperaturen des     Unter3pei-          chers    zwischen<B>70</B> und<B>500</B> schwanken, so       lässt    man durch eine Art Thermostat, der  auf den Temperaturunterschied von     201'    ein  gestellt ist, die Drehzahl des     Pumpenantriebs-          niotors    regeln.

   Bei Verwendung von     Lau.ge     kann an Stelle des     Ternperaturunterschiedes     der     Sättigringsunterschied    treten. (Als     Aus-          lösekraft    wirkt beispielsweise die Verschieden  heit de-, spezifischen Gewichtes, des     elektri-          sehen    Widerstandes. der Dampfspannung oder  einer andern physikalischen oder     cheinisehen          Eigensehaft).     



  Ein Beispiel einer Anlage zur Ausführung  des vorliegenden Verfahrens bei Verwendung  von Wasser ist in     Fig.   <B>1</B> dargestellt. Dabei  sind a     und   <B>b</B>     dieWasserspeicher,    h die Tur  bine, i der Generator (Motor),<B><I>g</I></B> der Verdich  ter,<I>e,</I>     d,   <B><I>e,</I> f</B> Rohrleitungen und o,     1),        )ii,        ti     Schieber, alle mit der gleichen Bedeutung  wie in     Fig.   <B>1</B> des Hauptpatentes.

   Neu sind  die beiden Hilfsapparate<B>Co</B> und     Cu        init    den       züi    den Wasserspeichern führenden Leitungen,  in welchen die Pumpen     P11    und     P11    und die  Schieber<B>01,</B> 02,     01,    04 und     Ul,   <B><I>U</I></B><I> 2,<B>U</B></I>     1,   <B><I>U4</I></B>  liegen.

      Nimmt man an,     dass,    der Speicher<B>b</B> als  Oberspeicher auf einer höheren Temperatur,  der Speicher a auf einer niedrigeren Tempera  tur     ist,    so wird während der Entladung die  Pumpe     Po    das wärmste Wasser aus dem  Oberspeicher durch den Verdampfer<B>Co</B> durch  leiten; dieses kühlt sich ab und wird durch  den offenen     S'ellieber    04 in der) untern Teil  des Oberspeichers zurückgedrückt.

   Der     ini     Verdampfer<B>Co</B> entstehende Dampf geht durch  die Leitung e in die Turbine h und von  dieser nach Arbeitsleistung in den Konden  sator     Cu.    In diesen läuft das kälteste Was  ser aus dein Unterspeicher a durch den of  fenen Schieber<B>U2</B> und wird durch den of  fenen Schieber<B>U'</B> in erwärmtem Zustand  mittelst der Pumpe Pu in den Oberteil des       nterspeichers    hineingedrückt.  



  Während des Ladevorganges kehren die  beiden Vorrichtungen<B>Co</B> und     Cu    ihre Arbeits  weise um;     Cu    wird zum Verdampfer und<B>Co</B>       zurn        Korrdensator.    Das warme Wasser aus  dem Oberteil des Unterspeichers wird ver  mittelst der Pumpe Pu durch den offenen  Schieber     Ul    dem Apparat     Cu    zugeführt und  das abgekühlte Wasser durch den offenen  Schieber U' in den untern Teil des Unter  speichers a eingeführt.

   Der     iin    Verdampfer       C11    entwickelte Dampf geht durch die Lei  tung     c    und     der)        Schieber        ni    in den     Verdieh-          ter   <B>9</B> und kommt darin durch den Schieber n  und die Leitung     (1    in die     als        Kondenbator     wirkende<I>Vorrichtung<B>Co,</B></I> in welcher er nie  dergeschlagen wird.

   In diese läuft aus dein  Oberspeicher<B>b</B> das kältere Wasser durch den  offenen Schieber     0-'    und tritt in erwärmtem  Zustand durch den offenen Schieber<B>01</B> und  die Pumpe     Po    in den obern Teil des Ober  speichers<B>b.</B>  



  Der     Durchfluss    des Wassers durch die  Apparate<B>Co</B>     bezw.        C11    kann min zweckmässig  derartig geregelt werden,     dass    das Wasser       beini        Durehlaufen    durch den betreffenden  Apparat ständig auf die Temperatur abge  kühlt,     bezw.    erwärmt wird, die der Gesamt  inhalt des Speichers nach     Abschluss    der be  treffenden Periode des Verfahrens haben soll.  Das kann dadurch bewirkt werden,     dass    man      die     Motore,    welche die Umlaufpumpen an  treiben, mit einem von einem Thermostaten  abhängigen Regler versieht.

   Dabei wird das  Wasser vorsichtig unter Vermeidung einer       Durchmischung    des warmen und kalten Was  <I>sers</I> in den betreffenden Speicher zurückge  leitet.  



  Bei der Verwendung von Lauge kann     ein     Oberflächenkondensator verwendet werden.,  wie in     Fig.    2 beispielsweise dargestellt ist.  Das Spiel der Ladung und Entladung der  Speicher ist dabei dem im Vorhergehenden für  die Verwendung von Wasser beschriebenen  gleich. Die Umlaufpumpen werden zweck  mässig so geregelt,     dass    bei einmaligem Durch  laufen der Lauge durch den Hilfsapparat die  gewünschte Veränderung im Sättigungsgrade  erreicht wird.  



  Der Wasserbehälter, der     Laugenbehälter     und     deralsKondensatorbezw.Verdampferdie-          nende    Hilfsapparat     Cl>    sind durch Röhren  <B>1 2</B>       10   <B>,</B>     lu    und<B>l', P,</B> in welchen die Pumpen     _PO     und Pu, sowie die     Sohieber    u',     ul,        241    und<B>U4</B>  eingebaut sind, verbunden.

   Während der       Expansionsperiode    geht der Dampf aus dem  Kessel mit Wasser durch die Leitung e in  die Turbine und strömt durch<B>f</B> in den Kon  densator, durch dessen Rohrsystem das Was  ser des Wasserkessels     dureh    die Leitungen       zui,        W'    im Kreislauf herumgetrieben wird.

         Gfleichzeitig    fliesst durch den geöffneten Schie  ber     ul,    während 0 geschlossen ist, die Lauge  in den     Dampfteil    des     Kondensators    und über  die Rohre, schlägt den Dampf nieder unter  Wärmeabgabe an die Rohre     und    fliesst ver  dünnt' durch den Schieber     u-'    (bei geschlos  senem Schieber u4) zum     Natronkessel    zurück.  Bei der     Verdicbtung    sind die Schieber am       Natronkessel    umgekehrt eingestellt. Es fliesst  dünne Lauge aus dem obern Kesselteil durch  den Schieber     ttl    dem Hilfsapparat<B>Co</B> zu.

   Der  Verdichter saugt aus diesem durch die Lei  tung<B>o</B> Dampf an und bläst den verdichteten  Dampf durch     d    unmittelbar in die Rohre des  Kondensators<B>Co</B> hinein, die von dem Wasser  des Oberspeichers durchströmt werden, so       dass    der Dampf in dem Wasser kondensiert  und mit ihm in den Oberspeicher geführt    wird. Auf diese Weise wird die für die  Verdampfung des Wassers aus der verdünn  ten Lauge erforderliche Wärme ersetzt. Das  Wasser und die Lauge werden zweckmässig  auch hier so in die Speicher eingeleitet,     dass     keine     Durchmischung    von warmem und kal  tem Wasser     bezw.    von warmer und kalter  Lauge eintritt.

   Man kann     selbstver,-tändlich     bei der hier beschriebenen Benutzung von       Ililfsapparaten    für die. Kondensation und die  Verdampfung das     Aufspeicherungsverfahren     auch gleichzeitig sowohl mit Lauge, als auch  mit Wasser durchführen, indem man einen  Teil des Dampfes einer mit Wasser und den  andern Teil einer     mit    Lauge arbeitenden Vor  richtung zuführt.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zum Aufspeichern von Energie, bei welchem bei der Aufspeicherung mittelst eines mit Hilfe des Energieüberschusses an getriebenen Verdichters Flüssigkeit in einem unter niedrigem Druck stehenden Raum durch Druckverminderung verdampft, der dabei ent standene Dampf verdichtet und in einem unter höherem Druck stehenden Raum nie dergeschlagen wird, während bei der Nutz barmachung der aufgespeicherten Energie Flüssigkeit<B>.</B> in dein unter höherem Druck stehenden Raum verdampft und der dabei entstandene Dampf nach seiner Ausnutzung in einer Kraftmaschine wieder ganz oder teil weise in den unter niedrigerem Druck stehen den Raum zurückgeführt und daselbst nieder geschlagen wird, dadurch gekennzeichnet,

   dass das Verdampfen und das Niederschlagen -bei niedrigerem Druck oder eines- von beiden in einem-Hilfsapparat stattfindet, der mit einem als Unterspeicher dienenden Behälter verbun den ist. UNTERANSPRüCHE: <B>1.</B> Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass auch das Verdampfen Lind Niederschlagen bei höherem Druck in einem Hilfsapparat stattfindet, der mit einem als Oberspeicher dienenden Behälter verbunden ist.

   Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Hilfsapparat beim Kondensieren und Verdampfen nach dem Gegenstromprinzip arbeitet, <B>8.</B> Verfahren nach Patentanspruch und Un teranspruch<B>1,</B> wobei zwei Hilfsapparate zum Verdampfen und Niederschlagen ver wendet werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Zufuhr der Flüssigkeit, aus der die Verdampfung erfolgt, und der den Dampf aufnehmenden Flüssigkeit zu den Hilfsapparaten so bewirkt wird, dass die Flüssigkeit beim Durchlaufen durch die Hilfsapparatte ständig eine Abkühlung oder Erwärmung erfährt,

   die möglichst den bei der vollständigen Ladung oder Entladung der Speicher auftretenden Tem peraturunterschieden entspricht, undferner die Flüssigkeit in die Speicher so einge leitet wird, dass keine Durchinischung eintritt. 4.

   Verfahren nach Patentanspruch und Un teranspruch<B>1,</B> mit Verwendung von Lauge, dadurch gekennzeichnet, dass die Zufuhr der Lauge, aus der die Verdampfung er folgt, zu einem Hilfsapparat und der den niedergeschlagenen Dampf aufnehmenden Flüssigkeit zum gleichen Eilfsapparat so bewirkt wird, dass die Lauge beim Durch laufen durch den Hilfsapparat ständig eine Veränderung der Sättigung erfährt, die möglichst den bei der vollständigen Ladung oder Entladung der Speicher auf tretenden Sättigungsunterschieden erit- spricht, und ferner die Lauge, sowie die Flüssigkeit mit dem niedergeschlagenen Dampf in die Speicher so eingeleitet wer den,

   dass keine Durchmischung eintritt. <B>5.</B> Verfahren nach Patentanspruch und Un teranspruch<B>1</B> und<B>3,</B> wobei die Zufuhr der Flüssigkeit zu den Hilfsapparaten durch Pumpen bewirkt wird, dadurch ge kennzeichnet, dass die Zufuhr der Flüssig keit zu den Hilfsapparaten unter Rege lung der Pumpen in Abhängigkeit von der Temperatur der Flüssigkeit erfolgt.

   <B>6.</B> Verfahren nach Patentanspruch und Un teranspruch<B>1</B> und 4, wobei die Zufuhr der Lauge und der den Dampf aufnehmen den Flüssigkeit zum Hilfsapparat durch Pumpert bewirkt wird, dadurch gekenn zeichnet, dass die Zufuhr der Lauge und der den Dampf aufnehmenden Flüssigkeit zum Hilfsapparat unter Regelung der Pumpen in Abhängigkeit von dem Sätti gungsgrad der Lauge erfolgt.

   <B>7.</B> Verfahren nach Patentanspruch und Un teransprüchen<B>1,</B> 2 und 4, wobei der Hilfs apparat nach Art eines Oberflächerikon- densators ausgebildet ist, dadurch ge kennzeichnet, dass bei der Nutzbarmachung der aufgespeicherten Energie die zu ver dampfende Flüssigkeit durch die Kühl rohre fliesst, auf deren äussere Fläche die zu verdünnende Lauge herabrieselt, und zwar im Gegenstrom zum niederzuschla- genden Dampf, während bei der Aufspei cherung der Energie der niederzuschla gende Dampf in die Rohre eingefährt wird,

   die züi verdickende Lauge auf der äussern Fläche der Rohre herabrieselt und der entstehende Dampf im Gegen- strorn abgesaugt wird.