CH707322B1 - Device for generating electrical energy from thermal energy. - Google Patents

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CH707322B1
CH707322B1 CH02780/12A CH27802012A CH707322B1 CH 707322 B1 CH707322 B1 CH 707322B1 CH 02780/12 A CH02780/12 A CH 02780/12A CH 27802012 A CH27802012 A CH 27802012A CH 707322 B1 CH707322 B1 CH 707322B1
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Gewinnung von elektrischer Energie aus Wärmeenergie, umfassend eine wärmeisolierte Wärmespeichereinheit (16) mit einem Speichermedium (17), eine Wärmekraftmaschine mit einem Arbeitsmedium sowie einen Generator (15) zur Erzeugung elektrischer Energie aus mechanischer Energie, wobei in der Wärmespeichereinheit (16) gespeicherte Energie von der Wärmekraftmaschine in mechanische Energie und diese über den Generator (15) in elektrische Energie umsetzbar ist.The invention relates to a device for generating electrical energy from thermal energy, comprising a heat-insulated heat storage unit (16) with a storage medium (17), a heat engine with a working medium and a generator (15) for generating electrical energy from mechanical energy, with the heat storage unit (16) stored energy from the heat engine into mechanical energy and this can be converted into electrical energy via the generator (15).

Description

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Gewinnung von elektrischer Energie aus Wärmeenergie gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1. The invention relates to a device for generating electrical energy from thermal energy according to the preamble of claim 1.

[0002] Vorrichtungen zur Erzeugung von elektrischer Energie aus Wärmeenergie sind grundsätzlich bekannt. Devices for generating electrical energy from thermal energy are known in principle.

[0003] Derartige Vorrichtungen umfassen meist eine Stirlingmaschine als Wärmekraftmaschine. Als Wärmequelle dienen oft konventionelle Brenner, welche zur Erzeugung von Wärmeenergie Rohstoffe wie z.B. Heizöl oder andere Brennstoffe verbrennen. Zum Betrieb muss somit eine Versorgung von nicht erneuerbaren Rohstoffen bereitgestellt werden, was einen autonomen und wartungsfreien Betrieb dieser Anlagen ausschliesst. Zudem ist oft ein Wirkungsgrad zu gering, um eine für eine breite Anwendbarkeit ausreichende elektrische Ausgangsleistung bereitzustellen. Such devices usually include a Stirling engine as a heat engine. Conventional burners, which burn raw materials such as heating oil or other fuels to generate thermal energy, are often used as the heat source. A supply of non-renewable raw materials must therefore be provided for operation, which excludes autonomous and maintenance-free operation of these systems. In addition, the degree of efficiency is often too low to provide an electrical output power sufficient for broad application.

[0004] Andere bekannte Vorrichtungen nutzen erneuerbare Energien wie Wind oder Solarenergie. Diese haben jedoch oft den Nachteil, dass bei längerfristiger Flaute oder bei geringer Sonneneinstrahlung über längere Zeit eine ausreichende Versorgung der Wärmekraftmaschine mit Wärmeenergie nicht mehr sichergestellt ist. Other known devices use renewable energy such as wind or solar energy. However, these often have the disadvantage that in the event of a longer period of calm or when there is little solar radiation over a longer period of time, an adequate supply of thermal energy to the heat engine is no longer ensured.

[0005] Kontinuierlich betreibbare Vorrichtungen sind z.B. aus Anwendungen im Weltraum bekannt. Die Wärmeenergie wird in diesem Fall oft von einem instabilen Radioisotop bereitgestellt, was jedoch im Falle von erdgebundenen Anwendungen ein zu grosses Risiko darstellt. Zudem sind derartige Vorrichtungen sehr kostenintensiv. Devices that can be operated continuously are known, for example, from applications in space. In this case, the thermal energy is often provided by an unstable radioisotope, but this poses too great a risk in the case of terrestrial applications. In addition, such devices are very expensive.

[0006] Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden. It is therefore an object of the invention to overcome the disadvantages of the prior art.

[0007] Insbesondere ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine autonom und weitgehend wartungsfrei betreibbare Vorrichtung zur Stromerzeugung bereitzustellen, welche kostengünstig und vielseitig anwendbar ist und eine bedarfsgerechte Versorgung mit elektrischer Energie sicherstellt. In particular, it is an object of the invention to provide an autonomous and largely maintenance-free operable device for power generation, which is inexpensive and versatile and ensures a needs-based supply of electrical energy.

[0008] Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung gemäss den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dieser betrifft eine Vorrichtung zur Gewinnung von elektrischer Energie aus Wärmeenergie zur autonomen Anwendung, umfassend eine wärmeisolierte Wärmespeichereinheit mit einem Speichermedium. Für optimale Speichereigenschaften ist die Wärmespeichereinheit bevorzugt mit einer hocheffizienten Wärmeisolation versehen wie z.B. einer (Hoch-)Vakuumisolation. Weiter ist eine Wärmekraftmaschine mit einem Arbeitsmedium vorhanden sowie ein Generator zur Erzeugung elektrischer Energie aus mechanischer Energie. Die in der Wärmespeichereinheit gespeicherte Energie ist von der Wärmekraftmaschine in mechanische Energie umsetzbar. Es versteht sich, dass hierbei eine Wärmekraftmaschine mit besonders hohem Wirkungsgrad zum Einsatz kommt. Wärmespeichereinheit und Wärmekraftmaschine sind bevorzugt über wärmeisolierte Mittel zum Wärmeaustausch verbunden, wobei diese Mittel bevorzugt ebenfalls eine hocheffiziente Wärmeisolation aufweisen wie z.B. eine (Hoch-)Vakuumisolation. Die von der Wärmekraftmaschine erzeugte mechanische Energie ist über den Generator in elektrische Energie umsetzbar. Hierzu sind die Wärmekraftmaschine und der Generator über entsprechende Mittel zur Übertragung der mechanischen Energie gekoppelt. [0008] This object is achieved with a device according to the features of claim 1. This relates to a device for obtaining electrical energy from thermal energy for autonomous use, comprising a thermally insulated thermal storage unit with a storage medium. For optimal storage properties, the heat storage unit is preferably provided with highly efficient thermal insulation, such as (high) vacuum insulation. There is also a heat engine with a working medium and a generator for generating electrical energy from mechanical energy. The energy stored in the heat storage unit can be converted into mechanical energy by the heat engine. It goes without saying that a heat engine with a particularly high degree of efficiency is used here. Heat storage unit and heat engine are preferably connected via thermally insulated means for heat exchange, these means preferably also having highly efficient thermal insulation such as (high) vacuum insulation. The mechanical energy generated by the heat engine can be converted into electrical energy via the generator. For this purpose, the heat engine and the generator are coupled via appropriate means for transferring the mechanical energy.

[0009] Auf diese Weise lässt sich ein autonomes Energieversorgungssystem mit hohem Wirkungsgrad zur dezentralen Stromerzeugung bereitstellen, welches weitgehend unabhängig und im Wesentlichen wartungsfrei betrieben werden kann. Insbesondere kann aufgrund des Wärmespeichers bei vergleichsweise geringer Energieversorgung wie beispielsweise durch Sonneneinstrahlung, Erdwärme oder Wind bereits eine ausreichende elektrische Ausgangsleistung erzielt werden, indem die Wärmeenergie in einem entsprechend gut isolierten Wärmespeicher zwischengespeichert ist. In this way, an autonomous energy supply system can be provided with high efficiency for decentralized power generation, which can be operated largely independently and essentially maintenance-free. In particular, due to the heat accumulator with a comparatively low energy supply such as solar radiation, geothermal energy or wind, a sufficient electrical output power can already be achieved by temporarily storing the heat energy in a suitably well-insulated heat accumulator.

[0010] Gegebenenfalls ist ein Wärmeerzeuger vorzusehen, welcher die Wärmespeichereinheit mit aus anderen Energieformen gewonnener Wärmeenergie beschickt. Grundsätzlich könnte der Wärmespeicher aber auch direkt z.B. von Sonnenenergie beschickt werden. Es hat sich gezeigt, dass Ausgangsleistungen erfindungsgemässer Anlagen im Bereich von bis zu 100 kW liegen können. Somit können Anforderungen erfüllt werden, welche beispielsweise beim Betrieb von Mobilfunkantennen bzw. Signalverstärkern im Mobilfunknetz (so genannten Repeater oder Range-Extendern) erforderlich sind oder aber auch bei autonomen Hausversorgungen. Ebenso können z.B. Funkfeuer oder Signalbojen, welche oft an unzugänglichen Stellen installiert sind, von einer derartigen unabhängigen Vorrichtung versorgt werden. If necessary, a heat generator is to be provided, which feeds the heat storage unit with thermal energy obtained from other forms of energy. In principle, however, the heat accumulator could also be charged directly, e.g. with solar energy. It has been shown that output powers of systems according to the invention can be in the range of up to 100 kW. In this way, requirements can be met that are necessary, for example, when operating mobile radio antennas or signal amplifiers in the mobile radio network (so-called repeaters or range extenders) or also for autonomous house supplies. Likewise, for example, radio beacons or signal buoys, which are often installed in inaccessible places, can be supplied by such an independent device.

[0011] Bevorzugt umfasst die Wärmekraftmaschine eine Stirlingmaschine oder eine stirlingartige Maschine, deren Arbeitsmedium im Betrieb in zwei Phasen vorliegt. Insbesondere liegt das Arbeitsmedium in einer flüssigen und einer gasförmigen Phase vor. Damit lässt sich ein besonders guter Wirkungsgrad erreichen, sodass nur eine vergleichsweise geringe Temperatur in der Wärmespeichereinheit erforderlich ist. Eine Temperatur des Speichermediums kann um etwa 300 Grad Celsius liegen. Bevorzugt umfasst das Arbeitsmedium der Wärmekraftmaschine im Wesentlichen Wasser, wobei in diesem Fall die zwei Phasen Wasserdampf und flüssiges Wasser sind. Selbstverständlich können auch andere Arbeitsmedien zum Einsatz kommen. Stirlingartige Wärmekraftmaschinen umfassen dabei auch Hybridformen wie beispielsweise eine Kombination einer herkömmlichen Stirlingmaschine mit einer Dampfmaschine wie weiter unten beschrieben. The heat engine preferably comprises a Stirling engine or a Stirling-like machine, the working medium of which is present in two phases during operation. In particular, the working medium is present in a liquid and a gaseous phase. A particularly good level of efficiency can be achieved in this way, so that only a comparatively low temperature is required in the heat storage unit. A temperature of the storage medium can be around 300 degrees Celsius. The working medium of the heat engine preferably essentially comprises water, in which case the two phases are water vapor and liquid water. Of course, other working media can also be used. Stirling-type heat engines also include hybrid forms such as a combination of a conventional Stirling engine with a steam engine, as described below.

[0012] In einem heissen Teil des Arbeitsraums der Wärmekraftmaschine ist bevorzugt eine Vakuumisolation oder Hochvakuumisolation vorhanden, so dass die Temperatur des Gehäuses dort heiss bleibt. In einem kalten Teil ist der Arbeitsraum bevorzugt nicht vakuumisoliert und weist Umgebungstemperatur auf. In a hot part of the working space of the heat engine, vacuum insulation or high-vacuum insulation is preferably present, so that the temperature of the housing remains hot there. In a cold part, the working space is preferably not vacuum-insulated and is at ambient temperature.

[0013] Zudem kann eine passive oder aktive Kühlung über zusätzliche Kühlelemente erfolgen. Mit Vorteil werden das Speichermedium und das Arbeitsmedium von demselben Medium bereitgestellt. [0013] In addition, passive or active cooling can take place via additional cooling elements. The storage medium and the working medium are advantageously provided by the same medium.

[0014] Insbesondere können diese auch in einem gemeinsamen Kreislauf zirkulieren. In particular, these can also circulate in a common circuit.

[0015] Es versteht sich jedoch, dass je nach Anwendung auch eine Vorrichtung bevorzugt sein kann, bei welcher das Speichermedium und das Arbeitsmedium von zwei unterschiedlichen Medien bereitgestellt sind. Mit Vorteil werden diese in dieser Fall in zwei gegeneinander abgetrennten Kreisläufen eingesetzt, wobei die beiden Medien vorzugsweise Wasser und Helium oder Wasser und Stickstoff umfassen. Es versteht sich, dass auch andere geeignete Kombinationen denkbar zum Einsatz kommen können. However, it goes without saying that, depending on the application, a device may also be preferred in which the storage medium and the working medium are provided by two different media. In this case, they are advantageously used in two separate circuits, with the two media preferably comprising water and helium or water and nitrogen. It goes without saying that other suitable combinations can also be used in a conceivable way.

[0016] Eine Einspritzung des Arbeitsmediums in einen Arbeitsraum der Wärmekraftmaschine erfolgt mit Vorteil über geregelte Einspritzdüsen. Auf diese Weise kann das Arbeitsmedium in flüssiger Phase bevorzugt vernebelt werden, sodass aufgrund der grossen Oberfläche der Tröpfchen ein schneller und optimaler Wärmeübertrag an das Arbeitsmedium in gasförmiger Phase erfolgen kann. Durch die Einspritzung erfolgt ein Wärmeübertrag auf das gasförmige Arbeitsmedium im Sinne eines Rieselwärmetauschers. [0016] The working medium is advantageously injected into a working chamber of the heat engine via controlled injection nozzles. In this way, the working medium can be preferably nebulized in the liquid phase, so that due to the large surface area of the droplets, a faster and optimal heat transfer to the working medium in the gaseous phase can take place. The injection causes heat to be transferred to the gaseous working medium in the sense of a trickle heat exchanger.

[0017] Bevorzugt ist ein Arbeitskolben der Wärmekraftmaschine als Faltenbalg ausgebildet, vorzugsweise als Faltenbalg aus Metall. Der Faltenbalg kann dabei den Arbeitsraum begrenzen, sodass ein Volumen des Arbeitsraums in Abhängigkeit einer Position des Arbeitskolbens veränderlich ist. Bevorzugt ist der Arbeitskolben als dünnwandiger metallischer Faltenbalg insbesondere mit grosser Oberfläche ausgelegt und gibt dadurch auch Wärme an die Umgebung ab. Der Faltenbalg schliesst den Arbeitsraum der Wärmekraftmaschine nach aussen bevorzugt gasdicht ab. Eine Hubbewegung des Arbeitskolbens ist direkt von aussen, insbesondere über eine Schubstange, am Faltenbalg abnehmbar. Zudem kann der Faltenbalg als Kühlelement zur Kühlung des Arbeitsmediums wirken. Ferner bewirkt auch die durch das Ein- und Ausfahren des Faltenbalges erzeugte Luftbewegung während eines Hubes eine Kühlung. A working piston of the heat engine is preferably designed as a bellows, preferably as a metal bellows. The bellows can delimit the working space, so that a volume of the working space can be changed depending on a position of the working piston. The working piston is preferably designed as a thin-walled metallic bellows, in particular with a large surface area, and as a result also gives off heat to the environment. The bellows closes off the working space of the heat engine from the outside, preferably in a gas-tight manner. A stroke movement of the working piston can be taken off directly from the outside, in particular via a push rod, on the bellows. In addition, the bellows can act as a cooling element for cooling the working medium. Furthermore, the air movement generated by the retraction and extension of the bellows also causes cooling during a stroke.

[0018] Vorzugsweise ist die Wärmekraftmaschine als Freikolbenmaschine ausgebildet, bei welcher eine direkte Übertragung der zyklischen Bewegung des Arbeitskolbens der Wärmekraftmaschine auf den Generator erfolgt. Bevorzugt ist der Generator als Lineargenerator ausgebildet und mit Vorteil starr mit dem Arbeitskolben verbunden. Der bevorzugte Arbeitshub der Wärmekraftmaschine ist bestimmt durch die Auslegung des Lineargenerators. Vom Hub des Lineargenerators können sich der Arbeitshub sowie die Durchmesser der Kolben ableiten. Preferably, the heat engine is designed as a free-piston machine, in which there is a direct transmission of the cyclic movement of the working piston of the heat engine to the generator. The generator is preferably designed as a linear generator and is advantageously rigidly connected to the working piston. The preferred working stroke of the heat engine is determined by the design of the linear generator. The working stroke and the diameter of the pistons can be derived from the stroke of the linear generator.

[0019] Bevorzugt ist ein Stator des Lineargenerators fest in der Wärmekraftmaschine z.B. in einem Gehäuse angeordnet. Ein Läufer des Lineargenerators ist, z.B. direkt, mechanisch mit dem Arbeitskolben oder der Schubstange des Arbeitskolbens verbunden und bewegt sich mit dieser mit. Bevorzugt kann die elektrische Leistung des Generators über eine zusätzliche Vorrichtung geregelt werden. Insbesondere umfasst der Generator zu und/oder wegschaltbare Elemente, insbesondere Spulen, mit welchen eine elektrische Leistung des Generators regelbar ist. A stator of the linear generator is preferably arranged in a fixed manner in the heat engine, e.g. in a housing. A rotor of the linear generator is mechanically connected, e.g. directly, to the working piston or the push rod of the working piston and moves with it. The electrical output of the generator can preferably be regulated via an additional device. In particular, the generator comprises elements that can be switched on and/or off, in particular coils, with which an electrical output of the generator can be regulated.

[0020] Läufer und Stator sind bevorzugt in einer gemeinsamen Ebene angeordnet. Rotor and stator are preferably arranged in a common plane.

[0021] Mit Vorteil weist die Wärmekraftmaschine einen Druckkolben auf, welcher mechanisch, bevorzugt starr, mit dem Arbeitskolben verbunden und über eine regelbare Druckübertragungseinheit derart mit der Wärmespeichereinheit verbunden ist, dass ein in der Wärmespeichereinheit herrschender Druck über den Druckkolben auf den Arbeitskolben übertragbar ist. Auf diese Weise lässt sich ein Hub des Arbeitskolbens über den ohnehin verfügbaren Druck unterstützen. The heat engine advantageously has a pressure piston which is mechanically, preferably rigidly, connected to the working piston and connected to the heat storage unit via a controllable pressure transmission unit in such a way that a pressure prevailing in the heat storage unit can be transmitted to the working piston via the pressure piston. In this way, a stroke of the working piston can be supported via the pressure that is available anyway.

[0022] Es ist ferner auch denkbar, dass die Wärmekraftmaschine einen Druckkolben mit einer Druckübertragungseinheit aufweist. Der Druckkolben ist mechanisch, bevorzugt starr, mit dem Arbeitskolben verbunden und steht mit einem in einem Gasdruckbehälter unter Druck stehenden Gas derart in Wirkverbindung, dass sich ein Hub des Arbeitskolbens über den Druckkolben unterstützen lässt. Hierzu ist der Gasdruck im Gasdruckbehälter bevorzugt Steuer- bzw. regelbar. Die Druckübertragungseinheit arbeitet bevorzugt in der Art einer Gasdruckfeder, wobei bei einem Vorhub des Arbeitskolbens der mit diesem verbundene Druckkolben mitbewegt wird und dadurch das Gas in der Gasdruckkammer komprimiert. Am Ende des Arbeitshubes wird der Rückhub des Arbeitskolbens durch das sich expandierende Gas über den Druckkolben unterstützt oder initiiert. It is also conceivable that the heat engine has a pressure piston with a pressure transmission unit. The pressure piston is mechanically, preferably rigidly, connected to the working piston and is operatively connected to a pressurized gas in a gas pressure container in such a way that a stroke of the working piston can be assisted by the pressure piston. For this purpose, the gas pressure in the gas pressure container can preferably be controlled or regulated. The pressure transmission unit works preferably in the manner of a gas pressure spring, with a forward stroke of the working piston, the pressure piston connected to this is also moved and thereby compresses the gas in the gas pressure chamber. At the end of the working stroke, the return stroke of the working piston is supported or initiated by the expanding gas via the pressure piston.

[0023] In der Wärmespeichereinheit und in der Wärmekraftmaschine können dabei unterschiedliche Arbeitsdrücke herrschen. Different working pressures can prevail in the heat storage unit and in the heat engine.

[0024] In diesem Fall kann die Wärmespeichereinheit zusätzlich einen Wärmetauscher umfassen. Dieser kann im Inneren des Wärmespeichers angeordnet sein. In this case, the heat storage unit can additionally comprise a heat exchanger. This can be arranged inside the heat accumulator.

[0025] Weiter wäre es möglich, einen Druckzylinder, an welchem der Druckkolben angeordnet ist, ebenfalls vakuumisoliert, insbesondere hochvakuumisoliert, zu bauen. Ein allfälliges Kondensat am Austritt des Druckzylinders kann z.B. mit einer vakuumisolierten Leitung zum Arbeitsraum des Arbeitskolbens transportiert werden und seine Restwärme abgeben. It would also be possible to build a pressure cylinder, on which the pressure piston is arranged, also vacuum-insulated, in particular high-vacuum-insulated. Any condensate at the outlet of the pressure cylinder can, for example, be transported with a vacuum-insulated line to the working chamber of the working piston and give off its residual heat.

[0026] Der Restdruck am Austritt des Druckzylinders kann auch zum Antrieb der Pumpe verwendet werden. The residual pressure at the outlet of the pressure cylinder can also be used to drive the pump.

[0027] Auf diese Weise kann der Wirkungsgrad der Wärmekraftmaschine weiter gesteigert werden. Bevorzugt ist der Druckkolben als Faltenbalg ausgebildet, vorzugsweise als Faltenbalg aus Metall, wobei ein Innenraum des Faltenbalgs über die Druckübertragungseinheit mit dem Druck der Wärmespeichereinheit beaufschlagt werden kann. Dabei ist eine Hubbewegung des Druckkolbens direkt von aussen am Faltenbalg abnehmbar. In this way, the efficiency of the heat engine can be further increased. The pressure piston is preferably designed as a bellows, preferably as a metal bellows, it being possible for the pressure of the heat storage unit to be applied to an interior space of the bellows via the pressure transmission unit. A lifting movement of the pressure piston can be removed directly from the outside on the bellows.

[0028] Die Wärmekraftmaschine kann auch einen Regenerator zur Rückgewinnung von Wärme aus dem Arbeitsmedium umfassen. Hierzu ist das Arbeitsmedium in bestimmten Prozessphasen über den Regenerator bevorzugt vom kalten zum heissen Teil des Arbeitsraumes und umgekehrt verschiebbar. Der Regenerator kann auch in den Verdrängerkolben integriert sein. The heat engine may also include a regenerator for recovering heat from the working fluid. For this purpose, the working medium can be shifted in certain process phases via the regenerator, preferably from the cold to the hot part of the working space and vice versa. The regenerator can also be integrated into the displacer.

[0029] Weiter ist mit Vorteil ein Wärmeerzeuger zur Speisung der Wärmespeichereinheit mit Wärmeenergie vorhanden, wobei die Wärmespeichereinheit derart an die Wärmekraftmaschine und den Wärmeerzeuger angepasst dimensioniert ist, dass eine für einen Betrieb ausreichende Versorgung der Wärmekraftmaschine mit Wärmeenergie sichergestellt ist. A heat generator for feeding the heat storage unit with heat energy is also advantageously present, the heat storage unit being dimensioned in such a way that it is adapted to the heat engine and the heat generator in such a way that a supply of heat energy to the heat engine that is sufficient for operation is ensured.

[0030] Der Wärmeerzeuger ist bevorzugt im Wesentlichen von erneuerbaren Energien speisbar, insbesondere Solarenergie, Windenergie oder Erdwärme. Ebenfalls denkbar sind Biogasanlagen oder andere frei verfügbare Energien. Es ist beispielsweise auch denkbar, dass elektrische Energie z. B. über Widerstandselemente in Wärmeenergie gewandelt wird, welche zum Erwärmen des Speichermediums genutzt wird. Dies kann beispielsweise bei Windkraftanlagen Sinn machen, bei welchen sich die Erzeugung der elektrischen Energie nicht nach dem aktuellen Bedarf sondern nach den aktuellen Windverhältnissen richtet. Die Wärmenergie lässt sich nun in der Wärmespeichereinheit speichern. The heat generator can preferably be fed essentially from renewable energy sources, in particular solar energy, wind energy or geothermal energy. Biogas plants or other freely available energies are also conceivable. For example, it is also conceivable that electrical energy z. B. is converted into thermal energy via resistance elements, which is used to heat the storage medium. This can make sense, for example, in wind turbines in which the generation of electrical energy is not based on current demand but on current wind conditions. The heat energy can now be stored in the heat storage unit.

[0031] Ferner kann auch die direkt oder indirekt aus Bremsvorgängen erzeugte Abwärme, zum Beispiel von Fahrzeugen, wie Strassen- oder Schienenfahrzeugen, oder Prüfständen, wie Turbinenprüfständen, genutzt werden, um das Speichermedium zu erwärmen. Furthermore, the waste heat generated directly or indirectly from braking processes, for example from vehicles such as road or rail vehicles, or test benches such as turbine test benches, can be used to heat the storage medium.

[0032] Ferner ist auch denkbar, in industriellen Prozessen erzeugt Abwärme, z. B. von Schmelzöfen oder Lackierstrassen, zu nutzen, um das Speichermedium zu erwärmen. It is also conceivable that waste heat generated in industrial processes, e.g. B. from melting furnaces or painting lines, to heat the storage medium.

[0033] Mit Vorteil ist ein geschlossener Übertragungskreislauf mit einem Übertragungsmedium vorhanden, über welchen die vom Wärmeerzeuger erzeugte Wärme auf das Speichermedium der Wärmespeichereinheit übertragbar ist. A closed transmission circuit with a transmission medium is advantageously present, via which the heat generated by the heat generator can be transmitted to the storage medium of the heat storage unit.

[0034] Die Wärmespeichereinheit umfasst hierzu bevorzugt einen Wärmetauscher. Dieser ist insbesondere im Innern des Wärmespeichers angeordnet. Über den Wärmetauscher ist die Wärmeenergie zwischen dem Übertragungskreislauf und dem Speichermedium der Wärmespeichereinheit austauschbar ist. For this purpose, the heat storage unit preferably comprises a heat exchanger. This is arranged in particular inside the heat accumulator. The heat energy can be exchanged between the transmission circuit and the storage medium of the heat storage unit via the heat exchanger.

[0035] Vorzugsweise umfasst das Speichermedium der Wärmespeichereinheit dabei eine Flüssigkeit, insbesondere Wasser oder eine wässrige Salzlösung. Das Speichermedium der Wärmespeichereinheit ist mit Vorteil in einem Innentank vorhanden, der über die Wärmeisolation gegen die Umgebung thermisch weitgehend isoliert ist, wobei die Wärmeisolation bevorzugt als Hochvakuumisolation ausgebildet ist, sodass die zugeführte Wärme weitgehend verlustfrei im Speichermedium speicherbar ist. The storage medium of the heat storage unit preferably comprises a liquid, in particular water or an aqueous salt solution. The storage medium of the heat storage unit is advantageously present in an inner tank, which is largely thermally insulated from the environment via the heat insulation, the heat insulation preferably being in the form of high-vacuum insulation, so that the heat supplied can be stored in the storage medium largely without loss.

[0036] Bevorzugt ist der Innentank der Wärmespeichereinheit aus rostfreiem Stahl gefertigt und derart ausgebildet, dass er einem Innendruck von bis zu 40 bar, vorzugsweise bis zu 100 bar, standhalten kann. The inner tank of the heat storage unit is preferably made of stainless steel and designed in such a way that it can withstand an internal pressure of up to 40 bar, preferably up to 100 bar.

[0037] Mit Vorteil ist wenigstens ein weiterer geschlossener Übertragungskreislauf vorhanden, über welchen die Wärmeenergie von der Wärmespeichereinheit zur Wärmekraftmaschine übertragbar ist. Bei Bedarf enthält die Wärmespeichereinheit hierzu einen Wärmetauscher. Dieser ist insbesondere im Innern des Wärmespeichers angeordnet. Über den Wärmetauscher ist die Wärmeenergie zwischen dem Speichermedium der Wärmespeichereinheit und dem Übertragungskreislauf austauschbar. Advantageously, at least one further closed transmission circuit is present, via which the thermal energy can be transmitted from the heat storage unit to the heat engine. If required, the heat storage unit contains a heat exchanger for this purpose. This is arranged in particular inside the heat accumulator. The heat energy can be exchanged between the storage medium of the heat storage unit and the transmission circuit via the heat exchanger.

[0038] Weiter ist mit Vorteil eine Fernsteuereinheit vorgesehen, mit welcher die Vorrichtung ferngesteuert und fernüberwacht werden kann, insbesondere drahtlos, sodass die Vorrichtung als unabhängiges Stromgewinnungssystem einsetzbar ist, insbesondere wie eingangs erwähnt. Furthermore, a remote control unit is advantageously provided, with which the device can be remotely controlled and remotely monitored, in particular wirelessly, so that the device can be used as an independent power generation system, in particular as mentioned above.

[0039] Die zur Erläuterung der Ausführungsbeispiele verwendeten Zeichnungen zeigen schematisch: Fig. 1 Komponenten einer erfindungsgemässen Vorrichtung als Blockdiagramm; Fig. 2 eine Ausführungsform einer erfindungsgemässen Vorrichtung.The drawings used to explain the exemplary embodiments show schematically: FIG. 1 components of a device according to the invention as a block diagram; 2 shows an embodiment of a device according to the invention.

[0040] Das Blockdiagramm in Fig. 1 zeigt Komponenten einer erfindungsgemässen Vorrichtung zur Stromerzeugung. Ein Wärmeerzeuger A, welcher von weitgehend beliebigen Energiequellen wie z.B. erneuerbaren Energien wie Sonnen-, Wind-, Wasserenergie, Biogas oder Abwärme gespeist sein kann, erzeugt Wärme, welche an eine Wärmespeichereinheit B übertragen wird. Diese treibt über einen Wärmekreislauf eine Wärmekraftmaschine mit Stromgenerator C an. Ein Abnehmer D kann den so erzeugten Strom verbrauchen. Bevorzugt sind die Komponenten A-C in einer unabhängig einsetzbaren Einheit zusammengefasst, welche als allein stehende Komponente zur Versorgung von Verbrauchern jeder Art mit elektrischer Energie eingesetzt werden kann. The block diagram in FIG. 1 shows components of a power generation device according to the invention. A heat generator A, which can be fed from largely any energy source such as renewable energy such as solar, wind, water energy, biogas or waste heat, generates heat which is transferred to a heat storage unit B. This drives a heat engine with electricity generator C via a heat cycle. A consumer D can consume the electricity generated in this way. Components A-C are preferably combined in a unit that can be used independently, which can be used as a stand-alone component for supplying loads of all types with electrical energy.

[0041] Figur 2 zeigt ein Schema einer möglichen Ausführungsform einer erfindungsgemässen Vorrichtung E. FIG. 2 shows a schematic of a possible embodiment of a device E according to the invention.

[0042] Eine Kernkomponente dieses Systems ist eine stirlingartige Wärmekraftmaschine mit einer Kombination einer herkömmlichen Stirlingmaschine und einer Dampfmaschine. Als Generator kommt ein Lineargenerator zum Einsatz. Ein Freikolben.... Stirlingmotor 1 mit Verdränger, Arbeitskolben, Regenerator und Einspritzung ist über eine Schubstange starr an einen Lineargenerator 2 gekoppelt. Dabei können auch mehrere Lineargeneratoren, z.B. parallel oder sternförmig angeordnet sein. Ein schneller Druckzylinder 3 ermöglicht eine Kompression im Stirlingmotor und ist über eine vakuumisolierte Druckleitung 4 mit schnellem Regelventil an eine Wärmespeichereinheit 16 gekoppelt. A core component of this system is a Stirling-type heat engine with a combination of a conventional Stirling engine and a steam engine. A linear generator is used as the generator. A free piston.... Stirling engine 1 with displacer, working piston, regenerator and injection is rigidly coupled to a linear generator 2 via a connecting rod. Several linear generators can also be arranged, e.g. in parallel or in a star configuration. A fast pressure cylinder 3 enables compression in the Stirling engine and is coupled to a heat storage unit 16 via a vacuum-insulated pressure line 4 with a fast control valve.

[0043] Zwischen Druckzylinder 3 und Wärmespeichereinheit 16 ist je nach Ausführungsart ein Druckspeicher 20 angeordnet. Der Druckspeicher 20 kann auch von der Wärmespeichereinheit 16 unabhängig ausgebildet sein. Depending on the embodiment, a pressure accumulator 20 is arranged between the pressure cylinder 3 and the heat storage unit 16 . The pressure accumulator 20 can also be formed independently of the heat accumulator unit 16 .

[0044] Die Wärmespeichereinheit 16 umfasst einen vakuumisolierten Speichertank 5 für heisses Wasser/Dampf-Gemisch. Die Wärmespeichereinheit 16 ist über einen Wärmeerzeuger 9 mit Wärmeenergie versorgt. Die Wärmeenergie vom Wärmeerzeuger 9 wird über einen Wärmetauscher 6 in das Speichermedium 17 im Speichertank 5 eingeleitet. The thermal storage unit 16 comprises a vacuum-insulated storage tank 5 for hot water/steam mixture. The heat storage unit 16 is supplied with thermal energy via a heat generator 9 . The thermal energy from the heat generator 9 is introduced into the storage medium 17 in the storage tank 5 via a heat exchanger 6 .

[0045] Die Druckleitung 4 schliesst dabei derart an den Speichertank an, dass Dampf bzw. die gasförmige Phase entnommen werden kann, d.h. bzgl. der Schwerkraftrichtung in einem oberen Bereich. Typischerweise beträgt ein Betriebsdruck im Speichertank etwa 80 bar bei einer Temperatur von etwa 300 Grad Celsius. Die flüssige Phase des Speichermediums 17 kann über eine vakuumisolierte Druckleitung 7 mittels Pumpe 8 dem Arbeitsraum des Stirlingmotors 1 zugeführt werden. The pressure line 4 connects to the storage tank in such a way that vapor or the gaseous phase can be removed, i.e. in an upper area with respect to the direction of gravity. Typically, an operating pressure in the storage tank is about 80 bar at a temperature of about 300 degrees Celsius. The liquid phase of the storage medium 17 can be fed to the working chamber of the Stirling engine 1 via a vacuum-insulated pressure line 7 by means of a pump 8 .

[0046] Die Wärmeenergie zwischen dem Übertragungskreislauf und dem Speichermedium 17 der Wärmespeichereinheit 16 ist über einen Wärmetauscher 21 übertragbar. Der Wärmetauscher 21 ist hier im Inneren der Wärmespeichereinheit 16 angeordnet. The heat energy between the transfer circuit and the storage medium 17 of the heat storage unit 16 can be transferred via a heat exchanger 21 . The heat exchanger 21 is arranged inside the heat storage unit 16 here.

[0047] Die Druckleitung 7 schliesst derart an den Speichertank 5 an, dass die flüssige Phase entnommen werden kann, d.h. in einem unteren Bereich. Die flüssige Phase wird für einen effizienten Wärmeübertrag in den Arbeitsraum über Einspritzdüsen 22 eingespritzt bzw. vernebelt. The pressure line 7 connects to the storage tank 5 in such a way that the liquid phase can be removed, i.e. in a lower area. The liquid phase is injected or nebulized into the working space via injection nozzles 22 for efficient heat transfer.

[0048] Figur 2 zeigt vier Arbeitsschritte im Zyklus einer Ausführungsform E der erfindungsgemässen Vorrichtung. FIG. 2 shows four work steps in the cycle of an embodiment E of the device according to the invention.

[0049] Die vier Takte des Zykluses sind in Fig. 2 schematisch dargestellt und weiter unten detaillierter beschrieben. The four strokes of the cycle are shown schematically in FIG. 2 and described in more detail below.

[0050] Die Vorrichtung weist einen Arbeitskolben 10 und einen Verdrängerkolben 11 auf. Basierend auf einem Freikolbenprinzip schwingen der Verdrängerkolben 11 und der Arbeitskolben 10 während dem Betrieb als Feder-Masse-System hin- und her. Dabei ist der Verdrängerkolben 11 in einem Arbeitsraum 12 der Vorrichtung angeordnet und hat keine mechanische Verbindung nach aussen. Der Arbeitskolben 10 umfasst eine Kolbenfläche 10.1 und einen Faltenbalg 10.2. In Hubrichtung gegenüber dem Arbeitskolben 10 ist ein Druckzylinder 13.2 mit einem Druckkolben 13 angeordnet und mit der Kolbenfläche 10.1 des Arbeitskolbens 10 über eine Kolbenstange 14 starr verbunden. Der Druckkolben 13 ist ebenfalls als Faltenbalg 13.1 ausgebildet und über Regelventile RV1 und RV2 mit einem Wärmespeicher 5 verbunden. Im Beispiel hat der Druckkolben 13 weitgehend denselben Durchmesser wie der Arbeitskolben 10 bzw. der Arbeitsraum 12 (d.h. die Volumenänderung bei gleichem Hub ist dieselbe). Dies ist nicht zwingend nötig und kann je nach Erfordernis auch anders gewählt werden. The device has a working piston 10 and a displacement piston 11 . Based on a free-piston principle, the displacement piston 11 and the working piston 10 oscillate back and forth during operation as a spring-mass system. The displacement piston 11 is arranged in a working space 12 of the device and has no mechanical connection to the outside. The working piston 10 includes a piston surface 10.1 and a bellows 10.2. A pressure cylinder 13.2 with a pressure piston 13 is arranged in the stroke direction opposite the working piston 10 and is rigidly connected to the piston surface 10.1 of the working piston 10 via a piston rod 14. The pressure piston 13 is also designed as a bellows 13.1 and is connected to a heat accumulator 5 via control valves RV1 and RV2. In the example, the pressure piston 13 has largely the same diameter as the working piston 10 or the working chamber 12 (i.e. the change in volume with the same stroke is the same). This is not absolutely necessary and can also be selected differently depending on the requirement.

[0051] Die Nutzleistung wird durch einen Lineargenerator 15 erzeugt. Der Lineargenerator 15 umfasst einen Stator 15.1, welcher ortsfest in der Wärmekraftmaschine angeordnet ist. Ein Läufer 15.2 des Lineargenerators 15 ist fest mit der Kolbenstange 14 verbunden. Die Wärmezufuhr in einem heissen Teil 12.1 des Arbeitsraums 12 erfolgt durch heisses Wasser 17 aus dem Wärmespeicher 5. Die Wärmeabfuhr erfolgt im oberen Gehäuseteil, in einem kalten Teil 12.2 des Arbeitsraums 12. Die Wärme wird dabei über den Faltenbalg 10.2 des Arbeitskolbens 10 sowie gegebenenfalls über Kühlkörper 18 abgeführt. Der Wärmespeicher 5 ist über einen Wärmeerzeuger 9 beheizt. The useful power is generated by a linear generator 15 . The linear generator 15 includes a stator 15.1, which is arranged in a stationary manner in the heat engine. A rotor 15.2 of the linear generator 15 is firmly connected to the piston rod 14. The heat is supplied to a hot part 12.1 of the working chamber 12 by hot water 17 from the heat accumulator 5. The heat is dissipated in the upper housing part, in a cold part 12.2 of the working chamber 12. The heat is dissipated via the bellows 10.2 of the working piston 10 and, if necessary, via Heat sink 18 dissipated. The heat accumulator 5 is heated by a heat generator 9.

[0052] Takt I-II: Der Arbeitsraum 12 hat das grösstmögliche Volumen und der grösste Teil des gasförmigen Arbeitsmediums befindet sich im kalten Teil 12.2 zur Wärmeabfuhr. Beim Übergang vom Zustand I zu II wird das Druckregelventil RV1 geöffnet und der Druckkolben 13 drückt den Arbeitskolben 10 via Kolbenstange 14 nach unten. Das gasförmige Arbeitsmedium wird verdichtet und würde sich erwärmen. Clock I-II: The working space 12 has the largest possible volume and most of the gaseous working medium is in the cold part 12.2 for heat dissipation. During the transition from state I to II, the pressure control valve RV1 is opened and the pressure piston 13 presses the working piston 10 downwards via the piston rod 14 . The gaseous working medium is compressed and would heat up.

[0053] Durch die Wärme abfuhr via Faltenbalg 10.2 und Kühlkörper 18 wird die entstandene Wärme jedoch abgeführt, womit die Temperatur des Arbeitsmediums konstant bleibt (isotherme Kompression). However, the heat generated is dissipated by the heat dissipation via bellows 10.2 and heat sink 18, so that the temperature of the working medium remains constant (isothermal compression).

[0054] Takt II-III: Von Zustand II zu III verschiebt sich der Verdrängerkolben 11 nach oben. Dabei wird das Arbeitsmedium aus dem kalten Teil 12.2 durch einen Regenerator 19 in den heissen Teil 12.1 des Arbeitsraums 12 verschoben. Das gasförmige Arbeitsmedium erwärmt sich einerseits im Regenerator 19 und andererseits durch das eingesprühte Wasser 17 aus dem Wärmespeicher 5. Dies bewirkt eine Druckerhöhung, während das Volumen des Arbeitsraumes 12 konstant bleibt. Clock II-III: From state II to III, the displacer moves 11 upwards. The working medium is shifted from the cold part 12.2 through a regenerator 19 into the hot part 12.1 of the working space 12. The gaseous working medium is heated on the one hand in the regenerator 19 and on the other hand by the water 17 sprayed in from the heat accumulator 5. This causes an increase in pressure, while the volume of the working chamber 12 remains constant.

[0055] Takt III-IV: Diese Druckerhöhung wird im Übergang von Zustand III zu IV genutzt um den Arbeitskolben 10 nach oben zu drücken. Gleichzeitig erfolgt im Druckzylinder 13 eine Druckreduktion durch das Reduzierventil RV2. Dies ist der eigentliche Arbeitstakt zur Erzeugung von Strom im Lineargenerator. Die Bewegung des Arbeitskolbens 10 vergrössert das Volumen des Arbeitsraumes 12. Phase III-IV: This pressure increase is used in the transition from state III to IV to push the working piston 10 upwards. At the same time, the pressure in the pressure cylinder 13 is reduced by the reducing valve RV2. This is the actual working cycle for generating electricity in the linear generator. The movement of the working piston 10 increases the volume of the working chamber 12.

[0056] Das Arbeitsmedium würde sich abkühlen, wird jedoch wegen der Wärmezufuhr auf konstanter Temperatur gehalten. Der Verdrängerkolben 11 verschliesst während der Bewegung in die obere Lage eine Öffnung zum Regenerator 19 im kalten Teil 12.2. Es bildet sich ein federndes Luftpolster welches den Impuls für die folgende Bewegung des Verdrängerkolbens 11 nach unten bewirkt. The working medium would cool down, but is kept at a constant temperature because of the heat supply. During the movement to the upper position, the displacement piston 11 closes an opening to the regenerator 19 in the cold part 12.2. A resilient air cushion is formed which causes the impulse for the following movement of the displacement piston 11 downwards.

[0057] Takt IV-I: Der so ausgelöste Übergang von Zustand IV zu I bringt den Motor in die Ausgangslage I zurück. Das gasförmige Arbeitsmedium wird vom heissen 12.1 in den kalten Motorenteil 12.2 geschoben und kühlt sich im Regenerator 19 und durch die Kühlrippen 18 ab. Der Druck wird dabei reduziert während das Volumen des Arbeitsraumes 12 konstant bleibt. Genau wie in der oberen Endlage bildet der Verdrängerkolben 11 auch hier ein Luftpolster um später die Bewegung von Zustand II nach III auszulösen. Clock IV-I: The so triggered transition from state IV to I brings the engine back to the starting position I. The gaseous working medium is pushed from the hot part 12.1 into the cold part 12.2 of the engine and cools down in the regenerator 19 and through the cooling fins 18. The pressure is reduced while the volume of the working space 12 remains constant. Exactly as in the upper end position, the displacement piston 11 also forms an air cushion here in order to later trigger the movement from state II to III.

[0058] Die Arbeitstakte können tabellarisch wie folgt zusammengefasst werden: I > II bleibt stehen bewegt sich abwärts bewegt sich abwärts ist geöffnet (Druck aus Tank strömt ein) ist geschlossen II > III bewegt sich aufwärts bleibt stehen bleibt stehen ist geschlossen ist geschlossen III > IV bewegt sich aufwärts mit Arbeitskolben bewegt sich aufwärts bewegt sich aufwärts ist geschlossen ist geöffnet (Druck entweicht nach aussen) IV > I bewegt sich abwärts bleibt stehen bleibt stehen ist geschlossen ist geschlossenThe working cycles can be summarized in tabular form as follows: I>II stops moves down moves down is open (pressure from tank flows in) is closed II>III moves up stops stops is closed is closed III> IV moves up with working piston moves up moves up is closed is open (pressure escapes to the outside) IV > I moves down stops stops is closed is closed

Claims (17)

1. Vorrichtung zur Gewinnung von elektrischer Energie aus Wärmeenergie, umfassend: – eine wärmeisolierte Wärmespeichereinheit (16) mit einem flüssigen Speichermedium (17); – ein Wärmeerzeuger (9) zur Speisung der Wärmespeichereinheit (16) mit Wärmeenergie; – eine als Freikolbenmaschine ausgebildete Wärmekraftmaschine mit einem Arbeitsmedium, welches im Betrieb in einer flüssigen und einer gasförmigen Phase vorliegen kann, sowie mit einem Arbeitskolben (10) und einen in einem Arbeitsraum (12) angeordneten Verdrängerkolben (11), – einen Generator (15) zur Erzeugung elektrischer Energie aus mechanischer Energie, wobei in der Wärmespeichereinheit (16) durch das Speichermedium (17) gespeicherte Wärmenergie über einen geschlossenen Übertragungskreislauf von der Wärmespeichereinheit (16) zur Wärmekraftmaschine übertragbar ist und von der Wärmekraftmaschine in mechanische Energie und diese über den Generator (15) in elektrische Energie umsetzbar ist, wobei die Wärmekraftmaschine so ausgebildet ist, dass der Verdrängerkolben (11) und der Arbeitskolben (10) in Betrieb basierend auf dem Freikolbenprinzip als Feder-Masse-System hin- und her schwingen (11), wobei eine direkte Übertragung der zyklischen Bewegung des Arbeitskolbens (10) auf den Generator (15) erfolgt.1. A device for generating electrical energy from thermal energy, comprising: - A thermally insulated thermal storage unit (16) with a liquid storage medium (17); - A heat generator (9) for feeding the heat storage unit (16) with thermal energy; - A heat engine designed as a free-piston machine with a working medium, which can be present in a liquid and a gaseous phase during operation, and with a working piston (10) and a displacement piston (11) arranged in a working chamber (12), - A generator (15) for generating electrical energy from mechanical energy, wherein Thermal energy stored in the heat storage unit (16) by the storage medium (17) can be transferred via a closed transmission circuit from the heat storage unit (16) to the heat engine and can be converted by the heat engine into mechanical energy and this into electrical energy via the generator (15), wherein the heat engine is designed in such a way that the displacement piston (11) and the working piston (10) oscillate back and forth during operation based on the free-piston principle as a spring-mass system (11), with a direct transmission of the cyclic movement of the working piston (10 ) to the generator (15). 2. Vorrichtung gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Arbeitsmedium der Wärmekraftmaschine im Wesentlichen Wasser umfasst und die zwei Phasen Wasserdampf und flüssiges Wasser sind.2. Device according to claim 1, characterized in that the working medium of the heat engine essentially comprises water and the two phases are water vapor and liquid water. 3. Vorrichtung gemäss einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Speichermedium (17) und das Arbeitsmedium demselben Medium entsprechen und Teil eines gemeinsamen Kreislaufs sind.3. Device according to one of claims 1 to 2, characterized in that the storage medium (17) and the working medium correspond to the same medium and are part of a common circuit. 4. Vorrichtung gemäss einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Speichermedium (17) und das Arbeitsmedium unterschiedliche Medien sind, welche bevorzugt Teil von zwei gegeneinander abgetrennten Kreisläufen sind, wobei die beiden Medien bevorzugt Wasser und Helium oder Wasser und Stickstoff umfassen.4. Device according to one of claims 1 to 2, characterized in that the storage medium (17) and the working medium are different media, which are preferably part of two mutually separate circuits, the two media preferably comprising water and helium or water and nitrogen . 5. Vorrichtung gemäss einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einspritzung des Arbeitsmediums in einen Arbeitsraum (12) der Wärmekraftmaschine über geregelte Einspritzdüsen (22) erfolgt.5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the working medium is injected into a working chamber (12) of the heat engine via regulated injection nozzles (22). 6. Vorrichtung gemäss einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Arbeitskolben (10) der Wärmekraftmaschine als Faltenbalg (10.2) ausgebildet ist, vorzugsweise als Faltenbalg aus Metall, wobei der Faltenbalg (10.2) den Arbeitsraum (12) der Wärmekraftmaschine nach aussen gasdicht abschliesst und eine Hubbewegung des Arbeitskolbens (10) direkt von aussen, insbesondere über eine Schubstange (14), am Faltenbalg (10.2) abnehmbar ist.6. Device according to one of Claims 1 to 5, characterized in that a working piston (10) of the heat engine is designed as a bellows (10.2), preferably as a metal bellows, the bellows (10.2) leading to the working space (12) of the heat engine gas-tight on the outside and a stroke movement of the working piston (10) can be removed directly from the outside, in particular via a push rod (14), on the bellows (10.2). 7. Vorrichtung gemäss einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Generator (15) als Lineargenerator ausgebildet ist und bevorzugt starr mit dem Arbeitskolben (10) verbunden ist.7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the generator (15) is designed as a linear generator and is preferably rigidly connected to the working piston (10). 8. Vorrichtung gemäss einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Generator (15) zu und/oder wegschaltbare Elemente umfasst, insbesondere Spulen, mit welchen eine elektrische Leistung des Generators regelbar ist.8. Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the generator (15) comprises elements that can be switched on and/or off, in particular coils, with which an electrical output of the generator can be regulated. 9. Vorrichtung gemäss einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmekraftmaschine einen Druckkolben (13) aufweist, welcher mechanisch, bevorzugt starr, mit dem Arbeitskolben (10) verbunden und über eine regelbare Druckübertragungseinheit derart mit der Wärmespeichereinheit (16) verbunden ist, dass ein in der Wärmespeichereinheit (16) herrschender Druck über den Druckkolben (13) auf den Arbeitskolben (10) übertragbar ist.9. Device according to one of Claims 1 to 8, characterized in that the heat engine has a pressure piston (13) which is mechanically, preferably rigidly, connected to the working piston (10) and connected in this way to the heat storage unit (16) via a controllable pressure transmission unit is that a pressure prevailing in the heat storage unit (16) can be transmitted to the working piston (10) via the pressure piston (13). 10. Vorrichtung gemäss Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckkolben (13) als Faltenbalg (13.1) ausgebildet ist, vorzugsweise als Faltenbalg aus Metall, wobei ein Innenraum des Faltenbalgs (13.1) über die Druckübertragungseinheit mit dem Druck der Wärmespeichereinheit (16) beaufschlagt werden kann, wobei eine Hubbewegung des Druckkolbens (13) direkt von aussen am Faltenbalg (13.1) abnehmbar ist.10. The device according to claim 9, characterized in that the pressure piston (13) is designed as a bellows (13.1), preferably as a metal bellows, with an interior of the bellows (13.1) being subjected to the pressure of the heat storage unit (16) via the pressure transmission unit can be, with a lifting movement of the pressure piston (13) directly from the outside on the bellows (13.1) can be removed. 11. Vorrichtung gemäss einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein geschlossener Übertragungskreislauf mit einem Übertragungsmedium vorhanden ist, über welchen die vom Wärmeerzeuger (9) erzeugte Wärme auf das Speichermedium (17) der Wärmespeichereinheit (16) übertragbar ist.11. Device according to one of Claims 1 to 10, characterized in that there is a closed transmission circuit with a transmission medium, via which the heat generated by the heat generator (9) can be transferred to the storage medium (17) of the heat storage unit (16). 12. Vorrichtung gemäss Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass im Innern der Wärmespeichereinheit (16), ein Wärmetauscher (21) angeordnet ist, über welchen die Wärmeenergie zwischen dem Übertragungskreislauf und dem Speichermedium (17) der Wärmespeichereinheit (16) austauschbar ist.12. The device according to claim 11, characterized in that a heat exchanger (21) is arranged inside the heat storage unit (16), via which the thermal energy between the transmission circuit and the storage medium (17) of the heat storage unit (16) can be exchanged. 13. Vorrichtung gemäss einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Speichermedium (17) der Wärmespeichereinheit (16) Wasser oder eine wässrige Salzlösung umfasst.13. Device according to one of claims 1 to 12, characterized in that the storage medium (17) of the heat storage unit (16) comprises water or an aqueous salt solution. 14. Vorrichtung gemäss einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Speichermedium (17) der Wärmespeichereinheit (16) in einem Innentank vorhanden ist, der über die Wärmeisolation gegen die Umgebung thermisch weitgehend isoliert ist, wobei die Wärmeisolation bevorzugt als Hochvakuumisolation ausgebildet ist, sodass die zugeführte Wärme weitgehend verlustfrei im Speichermedium (17) speicherbar ist.14. Device according to one of claims 1 to 13, characterized in that the storage medium (17) of the heat storage unit (16) is present in an inner tank which is largely thermally insulated from the environment via the thermal insulation, the thermal insulation preferably being in the form of high-vacuum insulation is, so that the heat supplied can be stored in the storage medium (17) largely without loss. 15. Vorrichtung gemäss Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Innentank der Wärmespeichereinheit (16) aus rostfreiem Stahl gefertigt und derart ausgebildet ist, dass er einem Innendruck von bis zu 40 bar, vorzugsweise bis zu 100 bar, standhalten kann.15. The device according to claim 14, characterized in that the inner tank of the heat storage unit (16) is made of stainless steel and designed in such a way that it can withstand an internal pressure of up to 40 bar, preferably up to 100 bar. 16. Vorrichtung gemäss einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) einen Druckspeicher (20) enthält, welcher von der Wärmespeichereinheit (16) unabhängig ist oder über ein weiteres Regelventil (RV3) mit dieser verbunden ist.16. Device according to one of claims 1 to 15, characterized in that the device (1) contains a pressure accumulator (20) which is independent of the heat accumulator unit (16) or is connected to it via a further control valve (RV3). 17. Vorrichtung gemäss einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine Fernsteuereinheit vorgesehen ist, mit welcher die Vorrichtung ferngesteuert und fernüberwacht werden kann, insbesondere drahtlos.17. Device according to one of claims 1 to 16, characterized in that a remote control unit is provided with which the device can be remotely controlled and monitored, in particular wirelessly.
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