DE102012019791A1

DE102012019791A1 - Kugelumlauf-Wärmespeicher

Info

Publication number: DE102012019791A1
Application number: DE201210019791
Authority: DE
Inventors: André Thess; Walter Lachenmeier
Original assignee: Technische Universitaet Ilmenau
Current assignee: Technische Universitaet Ilmenau
Priority date: 2012-10-04
Filing date: 2012-10-04
Publication date: 2014-04-10

Abstract

Kugelumlauf-Wärmespeicher zur Speicherung von Wärme, die z. B. aus regenerativen Energien gewonnen wirdMit der vorliegenden Erfindung soll ein Kugelumlauf-Wärmespeicher bereitgestellt werden, mit dem ein Gasturbinenprozess oder ein Stirlingprozess während der gesamten thermischen Be- und Entladephase bei jeweils konstanten Temperaturen betrieben werden kann. Der erfindungsgemäße Kugelumlauf-Wärmespeicher soll insbesondere Wärme auf dem maximal erreichbaren Temperaturniveau mit konstanter Temperatur über den gesamten Zeitraum der Entladung des Speichers hinweg an Arbeitsfluide übertragen. Mit der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, das feste Material für die sensible und/oder latente Wärmespeicherung als kugelförmige Speicherelemente zu gestalten und die Kugeln in geschlossenen Rohrleitungen und/oder offenen Rinnen kontinuierlich oder absatzweise durch einen Wärmeübertrager definiert zu führen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kugelumlauf-Wärmespeicher zur Speicherung von Wärme, die z. B. aus regenerativen Energien gewonnen wird. Dabei erstreckt sich die Erfindung nicht nur auf die Speicherung von Wärme, sondern ist sinngemäß auf Kälte übertragbar. Im Folgenden wird der Begriff „Wärme” stellvertretend für Wärme und Kälte verwendet.
Bei künftigen elektrischen Energieversorgungssystemen auf der Basis regenerativer Energien werden Energiespeicher eine Schlüsselrolle einnehmen, um fluktuierende Energieträger wie Windenergie oder Solarenergie in die Grundlast-Versorgung integrieren zu können und damit eine unterbrechungsfreie Stromversorgung unabhängig vom zeitlich und geographisch fluktuierenden Bedarf sicherzustellen. Bei der Energiespeicherung kommt den thermischen Energiespeichern eine zentrale Rolle zu. Ein besonders dringliches Problem ist hierbei die Entwicklung preiswerter und ortsunabhängiger Wärmespeicher für Speichertemperaturen im Bereich zwischen 200°C und 1500°C.
Energiespeicher mit relevanten Kapazitäten im Bereich von Megawattstunden stehen heute nur in Form von Pumpspeicherkraftwerken zur Verfügung. Daneben bieten prinzipiell Wärmespeicher das notwendige Potential für wirtschaftliche Lösungen zur Stabilisierung des Energieversorgungssystems [1, 2, 6, 7], sind aber noch nicht ausgereift und daher heute Gegenstand intensiver Untersuchungen auch in Verbindung mit solarthermischen Kraftwerken [3]. Für die wirtschaftliche Umwandlung der gespeicherten Wärme in elektrischen Strom mittels thermodynamischer Kraftwerksprozesse (z. B. Dampfkraftprozesse oder Gasturbinenprozesse) ist es notwendig, Speichertemperaturen oberhalb von etwa 200°C zu realisieren. Dafür kommen nach dem derzeitigen Stand der Technik [7] Festkörperspeicher in Betracht, bei denen sich keramisches Speichermaterial in Druckbehältern befindet und durch das in dem Druckbehälter zirkulierende Arbeitsgas erwärmt oder abgekühlt wird. Neben den Festkörperspeichern sind in der Druckschrift [4] Hochtemperatur-Latentwärmespeicher vorgeschlagen worden, die bei der Wärmeaufnahme und Wärmeabgabe im interessierenden Temperaturbereich Phasenumwandlungen durchlaufen und zusätzlich beim Phasenübergang latente Wärme bei konstanter Temperatur aufnehmen bzw. wieder abgeben.
Den genannten Wärmespeichern ist gemeinsam, dass sich das gesamte Wärmespeichermaterial in einem großen Behälter befindet, welcher mittels eines linkslaufenden Gasturbinenprozesses oder Stirlingprozesses (Wärmepumpenprozess) thermisch beladen und mittels eines rechtslaufenden Gasturbinenprozesses oder Stirlingprozesses (Wärmekraftprozess) thermisch entladen wird. Die Aufbewahrung des gesamten Wärmespeichermaterials in einem einzigen Speicherbehälter besitzt den Nachteil, dass die mittlere Temperatur des Wärmespeichers während der Be- und Entladung nicht konstant ist und der Gasturbinenprozess oder der Stirlingprozess nicht immer im optimalen Leistungsbereich laufen. Ein weiterer Nachteil der „Einbehältervariante” besteht darin, dass der Speicherbehälter als Druckbehälter realisiert werden muss. Dies führt bei Wärmespeichern mit Kapazitäten über 100 MWh zu einem hohen Investitionsaufwand. Der thermische Wirkungsgrad des Systems wird ferner dadurch reduziert, dass sich das Speichermaterial und damit gleichzeitig das Arbeitsfluid (Helium, CO2, Luft, Salzschmelzen oder Wärmeträger-Öle) während der Entladung des Speichers kontinuierlich abkühlen, bis eine Minimaltemperatur erreicht ist, bei der ein Abbruch des Prozesses aus technischen und wirtschaftlichen Gründen notwendig ist.
Daneben sind aus der DE 28 25 775 A1 kugelförmige Speicherelemente bekannt, die über Zuroll- und Abrollbahnen zwischen den Konzentratoren und dem Wärmespeicher transportiert werden. Im Wärmespeicher bilden die Kugeln jedoch ein ungeordnetes Haufwerk, dessen Dynamik schwer zu kontrollieren ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, einen Kugelumlauf-Wärmespeicher bereitzustellen, mit dem ein Gasturbinenprozess oder ein Stirlingprozess während der gesamten thermischen Be- und Entladephase bei jeweils konstanten Temperaturen betrieben werden kann. Der erfindungsgemäße Kugelumlauf-Wärmespeicher soll insbesondere Wärme auf dem maximal erreichbaren Temperaturniveau mit konstanter Temperatur über den gesamten Zeitraum der Entladung des Speichers hinweg an Arbeitsfluide übertragen, so dass elektrische Energie mittels nachgeschalteter thermodynamischer Kraftwerksprozesse oder eines Stirling-Prozesses aus gespeicherter Wärme mit gutem Wirkungsgrad und damit wirtschaftlich erzeugt werden kann.
Erfindungsgemäß gelingt die Lösung dieser Aufgabe mit den Merkmalen des ersten Patentanspruchs.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Wärmespeichers sind in den Unteransprüchen angegeben.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind dem nachfolgenden Beschreibungsteil zu entnehmen, in dem die Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert wird. Es zeigt:
1 – schematische Darstellung eines Wärmeübertragers für einen erfindungsgemäßen Kugelumlauf-Wärmespeicher
2 – einen Vergleich der Temperaturverläufe in einem Wärmeübertrager mit durchlaufenden kugelförmigen Wärmespeicherelementen und in einem Wärmeübertrager mit stationärem Festkörper-Wärmespeicher
3 – ein Funktionsschema für einen erfindungsgemäßen Kugelumlauf-Wärmespeicher
4 – eine Prinzipdarstellung einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kugelumlauf-Wärmespeichers
5 – eine Prinzipdarstellung einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kugelumlauf-Wärmespeichers
6 – eine Prinzipdarstellung einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kugelumlauf-Wärmespeichers
7 – eine Schnittdarstellung der Kugelführung mit Rundprofilen
8 – verschiedene Ausführungsvarianten einer Weiche
9 – eine Ausführungsform für eine Kammerschleuse
Mit der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, das feste Material für die sensible und/oder latente Wärmespeicherung als kugelförmige Speicherelemente, die in ihrer Größe nicht limitiert sind, zu gestalten und die Kugeln (K) kontinuierlich oder absatzweise durch einen Wärmeübertrager (WÜ) zu führen. Diese kugelförmigen Speicherelemente können aus einem homogenen Material oder einem Materialverbund bestehen, wobei eine oder mehrere Materialverbundkomponenten Wärme auch latent speichern können. Vorzugsweise erfolgt die Führung dort auf konzentrischen Wendelbahnen. Die Wendel können ein-, zwei- oder mehrgängig sein. Es ist auch möglich, die Kugeln (K) in geneigten oder vertikalen geraden Bahnen zu führen. Die latente Wärmespeicherung kann durch Phasenumwandlung oder andere physikalisch chemische Effekte erfolgen. Der Wärmeübertrager (WÜ) ist in 1 schematisch dargestellt. Das Arbeitsfluid (F) wird gegen die resultierende Laufrichtung der Kugeln (K), d. h. nach dem Gegenstromprinzip durch den Wärmeübertrager (WÜ)) geführt. Durch die Realisierung des Gegenstromprinzips wird beim Entladen des Speichers erreicht, dass die Austrittstemperatur T_SA der den Wärmeübertrager (WÜ)) verlassenden Kugeln (K) bei ausreichender Verweilzeit nur wenig über der Temperatur des eintretenden Arbeitsfluids T_FE liegen kann und das Arbeitsfluid (F) beim Verlassen des Wärmeübertragers (WÜ) eine konstante, über der Temperatur der austretenden Kugeln T_SA liegende Temperatur T_FA annehmen kann (siehe 2).
Die Kugeln (K) werden den einzelnen konzentrischen Wendelbahnen des Wärmeübertragers (WÜ) über Weichen mit Stellantrieb (WST) zugeführt und verlassen die Wendel über Kammerschleusen mit Stellantrieb (KST) (s. 1 und 3). Durch die Weichen (WST) werden die Kugeln (K) vereinzelt und den einzelnen Wendeln definiert zugeführt. Auf diese Weise werden Störungen durch gegenseitiges Blockieren der Kugeln (K) verhindert. Durch geeignete Steuerung der unten am Austritt aus dem Wärmeübertrager (WÜ) befindlichen Kammerschleusen (KST) wird erreicht, dass alle Kugeln (K) im Wärmeübertrager (WÜ) dieselbe Verweilzeit haben. Ohne diese Einrichtung hätten die Kugeln (K) in den außen gelegenen Wendeln aufgrund der kleineren Steigung und größeren Lauflänge eine größere Verweilzeit als die weiter innen umlaufenden Kugeln (K). Gleichzeitig wird erreicht, dass die Kugeln (K) den Wärmeübertrager (WÜ) vereinzelt und nicht als Kollektiv verlassen, so dass Störungen beim Eintritt in nachfolgende Komponenten verhindert werden.
Der Wärmeübertrager (WÜ) kann drucklos oder mit Überdruck betrieben werden. Für den Fall des Überdruckbetriebs werden am Ein- und Austritt der Kugeln (K) druckdichte Kammerschleusen (KST_druck) oder alternativ jeweils zwei Schieberventile mit Stellantrieb eingebaut (vgl. 3). Die aufgeheizten Kugeln (K) werden dem Wärmeübertrager (WÜ) aus einem Speicherbehälter (SB) zugeführt. Die Zahl der im Speicherbehälter (SB) befindlichen Kugeln (K) bestimmt die Wärmekapazität des Speichers und die Zahl der Kugeln (K) im Wärmeübertrager (WÜ)) die Wärmeleistung des Systems. Durch entsprechende Dimensionierung der Volumina von Speicherbehälter (SB) und Wärmeübertrager (WÜ) können die gewünschte Wärmekapazität und Wärmeleistung technisch völlig unabhängig voneinander realisiert werden. Wie im Wärmeübertrager (WÜ) werden die Kugeln (K) im Speicherbehälter (SB) bevorzugt in konzentrischen ein- oder mehrgängigen Wendelbahnen geführt, auch die bereits beschriebenen anderen Formen der Führung sind möglich.
Die den Wärmeübertrager (WÜ) verlassenden Kugeln (K) gelangen über eine Rohrstrecke in den Vorratsbehälter (VB) über oben beschriebene Weichen (WST). Im Vorratsbehälter (VB) werden die Kugeln (K) ebenfalls bevorzugt in den beschriebenen konzentrischen Wendelbahnen geführt. Sie verlassen den Vorratsbehälter (VB) über oben beschriebene Kammerschleusen (KST). Anschließend gelangen sie über eine Rohrstrecke zu einer Vertikal-Fördereinheit (VF), die z. B. als Trogkettenförderer oder Vertikal-Wendelförderer ausgeführt sein kann. Mit der Vertikal-Fördereinheit (VF) wird die für die Schwerkraft getriebene Bewegung der Kugeln erforderliche geodätische Höhendifferenz überwunden.
Die beschriebenen Komponenten Wärmeübertrager (WÜ), Speicherbehälter (SB) und Vorratsbehälter (VB) können zu verschiedenen Systemvariationen kombiniert werden, wie die 4–6 zeigen. Jeweils links im Bild ist das Beladen und rechts im Bild das Entladen schematisch dargestellt. Alle thermisch belasteten Komponenten sind wärmeisoliert.
4 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kugelumlauf-Wärmespeichers mit zwei Wärmeübertragern (WÜ1 und WÜ2). Aus dem Vorratsbehälter (VB) werden die Kugeln (K) über die Vertikalfördereinheit (VF) dem ersten Belade-Wärmeübertrager (WÜ1) zugeführt. Dort kann Wärmeenergie alternativ oder additiv durch elektrische Heizung (eH) (induktiv oder mittels Heizwinderständen), durch Strahlung (z. B. bei Ausführung als Solar-Receiver) oder durch ein Arbeitsfluid eingebracht werden. Nach Erwärmung gelangen die Kugeln (K) in den Speicherbehälter (SB). Der Beladevorgang ist abgeschlossen, wenn sich alle Kugeln (K) im Speicherbehälter (SB) befinden (Pfad 1-2-3 in 4 links). Bei der Entladung bewegen sich die Kugeln (K) vom Speicherbehälter (SB) über den Entlade-Wärmeübertrager (WÜ2), werden dort durch das Arbeitsfluid (F) abgekühlt und gelangen in den Vorratsbehälter (VB) (Pfad 1-2 in 4 rechts). Der Entladevorgang ist abgeschlossen, wenn sich alle Kugeln (K) im Vorratsbehälter (VB) befinden.
Die 5 und 6 zeigen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Kugelumlauf-Wärmespeichers mit nur einem Wärmeübertrager (WÜ). Wie in 5 gezeigt, werden die kalten Kugeln (K) aus dem Vorratsbehälter (VB) über eine erste Vertikalfördereinheit (VF1) einem kombinierten Wärmeübertrager (WÜ3) zugeführt und dort durch ein Arbeitsfluid (F) erwärmt. Von dort gelangen sie über eine zweite Vertikalfördereinheit (VF2) in den Speicherbehälter (SB). Der Beladevorgang ist abgeschlossen, wenn sich alle Kugeln (K) im Speicherbehälter (SB) befinden (Pfad 1-2-3-4 in 5 links). Beim Entladen werden die Kugeln (K) vom Speicherbehälter (SB) wieder in den kombinierten Wärmeübertrager (WÜ3) geführt, geben dort die Wärme an ein Arbeitsfluid (F) ab und gelangen in den Vorratsbehälter (VB) (Pfad 1-2 in 5 links). Der Entladevorgang ist abgeschlossen, wenn sich alle Kugeln (K) im Vorratsbehälter (VB) befinden.
Bei der in 6 gezeigten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kugelumlauf-Wärmespeichers wird der Wärmeübertrager (WÜ2) nur zur Entladung des Speichers eingesetzt. Hier wird Wärmeenergie nur den im Speicherbehälter (SB) befindlichen Kugeln (K) zugeführt. Die Wärmezufuhr kann auf unterschiedliche Weise, wie für die erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kugelumlauf-Wärmespeichers beschrieben, erfolgen. Die Beladung des Speichers erfolgt, wenn sich alle Kugeln (K) im Speicherbehälter (SB) befinden. Beim Entladen des Speichers geben die Kugeln (K) ihre Wärme im Entlade-Wärmeübertrager (WÜ2) ab und werden danach im Vorratsbehälter (VB) aufgefangen (Pfad 1-2 in 6 rechts). Der Entladevorgang ist abgeschlossen, wenn sich alle Kugeln (K) im Vorratsbehälter (VB) befinden.
Auf dem Weg zwischen Entlade-Wärmeübertrager (WÜ2), Vorratsbehälter (VB), Vertikal-Fördereinheit (VF), Belade-Wärmeübertrager (WÜ1) und Speicherbehälter (SB) und zurück zum Entlade-Wärmeübertrager (WÜ2) werden die Kugeln (K) in geschlossenen Rohrleitungen geführt. Innerhalb der genannten Komponenten werden die Kugeln in offenen Rinnen geführt, die aus Stahlprofilen oder Profilen anderer Werkstoffe bestehen (s. 7). Im Wärmeübertrager (WÜ) kann damit die gesamte Oberfläche der Kugeln (K) mit dem Arbeitsfluid (F) weitgehend ungehindert Wärme austauschen. Das Führungsprofil kann dort als Heizleiter zur Erwärmung der Kugeln (K) gestaltet werden.
Wie bereits beschrieben dienen die Weichen und Kammerschleusen dem Vereinzeln und der definierten Zu- und Abfuhr der Kugeln in und aus den einzelnen Komponenten des Systems. Der Aufbau der Weichen ist in 8 und der Kammerschleusen in 9 schematisch gezeigt. Die Kugeln werden den Weichen und Kammerschleusen nicht in vertikaler Richtung sondern auf einer mit vorgegebenem Winkel geneigten Bahn zugeführt, so dass die mechanische Kraft auf das jeweilige Absperrorgan und die Reibungskräfte begrenzt werden.
Das Prinzip der kontinuierlichen Zufuhr und Abfuhr von Kugeln erinnert an den Kugelhaufenreaktor nach Schulten [5]. Der erfindungsgemäße Kugelumlauf-Wärmespeicher unterscheidet sich dadurch vom Kugelhaufenreaktor nach Schulten [5], dass sich die Kugeln nicht als Schüttung statistisch verteilt im Wärmeübertrager, Magazin oder anderen Anlagenkomponenten befinden, sondern dort in definierten Bahnen geführt werden. Sie bewegen sich durch das gesamte System durch die Schwerkraft getrieben auf geneigten oder vertikalen Bahnen in einem Kreislauf. Sie dienen nicht der Energieerzeugung sondern der Energiespeicherung. Wegen ihrer definierten Führung besitzen die Kugeln im vorliegenden Umlaufspeicher ein besser definiertes Abkühlungsverhalten als das statistisch ungeordnete Abbrandverhalten von Kugeln im Kugelhaufenreaktor nach [5].
Der erfindungsgemäße Kugelumlauf-Wärmespeicher weist weiterhin den besonderen Vorteil auf, dass die Funktionalitäten Wärmespeicherkapazität und Wärmeleistung durch Wahl der Volumina von Speicherbehälter und Wärmeübertrager unabhängig und getrennt voneinander eingestellt werden können und eine wärme- und strömungstechnische Optimierung dieser Komponenten für den gewählten Auslegungspunkt erfolgen kann. Die Erfindung kann auch auf Regeneratoren (z. B. Winderhitzer in der Stahlindustrie) zur Kühlung bzw. Erwärmung verschiedener Gasströme angewandt werden [8].
Bezugszeichenliste

WÜ

– Wärmeübertrager

WÜ1

– Belade-Wärmeübertrager

WÜ2

– Entlade-Wärmeübertrager

WÜ3

– kombinierter Wärmeübertrager

SB

– Speicherbehälter

VB

– Vorratsbehälter

VF

– Vertikal-Fördereinheit

WST

– Weiche mit Stellantrieb

KST

– Kammerschleuse mit Stellantrieb

KST_Druck

– druckdichte Kammerschleuse mit Stellantrieb

K

– Kugeln

F

– Arbeitsfluid

eH

– elektrische Heizung

T_SE

– Temperatur der in den Wärmeübertrager eintretenden Kugeln

T_SA

– Temperatur der aus dem Wärmeübertrager austretenden Kugeln

T_FE

– Temperatur des in den Wärmeübertrager eintretenden Arbeitsfluids

T_FA

– Temperatur des aus dem Wärmeübertrager austretenden Arbeitsfluids

Literaturliste

[1] – Thess, A.:, Verfahren zum Bereitstellen elektrischer Energie sowie eine Vorrichtung zum Bereitstellen elektrischer Energie, DE 10 2011 111 963.2
[2] – Schulz, C., Jahns, F., Spieker, S.: Thermopotentialspeicher – Energiespeicher der Zukunft, Kraftwerkstechnisches Kolloquium, Dresden 2011
[3] – Laing. D.: Wärmespeicherung in Beton für Solarthermie und Prozesswärme. EuroHeat&Power, 38. 2009, Heft 4
[4] – Thess, A., Schulze, D., Bühl, J., Nilius, A.: Hochtemperatur-Latentwärmespeicher, DE 10 2009 006 784.1
[5] – Kugeler, K. und Schulten, R.: Hochtemperaturtechnik, Springer 1989
[6] – M. Mercangoez, J. Hemrle, L. Kaufmann, EP 2 312 129 A1 , 2009
[7] – T. Desrues, J. Ruer, P. Marty, J.F. Fourmigué, Appl. Therm. Eng., 30, 425-432, 2010
[8] – VDI Wärmeatlas – 7. erweiterte Auflage, VDI-Verlag 1994

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 2825775 A1 [0005]

Claims

Kugelumlauf-Wärmespeicher, der mindestens einen drucklosen oder druckbeaufschlagten, nach dem Gegenstromprinzip arbeitenden Wärmeübertrager (WÜ), einen Speicherbehälter (SB), einen Vorratsbehälter (VB) und mindestens eine Vertikal-Fördereinheit (VF) umfasst und in dem Kugeln (K) als festes Speichermedium verwendet werden dadurch gekennzeichnet, dass er ein aus geschlossenen Rohrleitungen und/oder offenen Rinnen bestehendes System zur geometrisch definierten Führung und Vereinzelung der Kugeln (K) in und zwischen dem mindestens einem Wärmeübertrager (WÜ), dem Speicherbehälter (SB) und dem Vorratsbehälter (VB) aufweist.
Kugelumlauf-Wärmespeicher nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das System zur Führung der Kugeln (K) in dem mindestens einem Wärmeübertrager (WÜ), dem Speicherbehälter (SB) und dem Vorratsbehälter (VB) aus offenen Rinnen besteht.
Kugelumlauf-Wärmespeicher nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass die offenen Rinnen in dem mindestens einem Wärmeübertrager (WÜ), dem Speicherbehälter (SB) und dem Vorratsbehälter (VB) ein- oder mehrgängig konzentrisch gewendelt ausgebildet sind.
Kugelumlauf-Wärmespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass das System zur Führung der Kugeln (K) Weichen mit Stellantrieb (WST) für den Kugeleintritt und Kammerschleusen mit Stellantrieb (KST) für den Kugelaustritt an dem mindestens einen Wärmeübertrager (WÜ), dem Speicherbehälter (SB) und dem Vorratsbehälter (VB) aufweist, wobei die Rohrleitungen oder Rinnen zur Führung der Kugeln (K) zu den Weichen mit Stellantrieb (WST) und zu den Kammerschleusen mit Stellantrieb (KST) mit vorgegebenen Winkel geneigt sind.
Kugelumlauf-Wärmespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung eines druckbeaufschlagten Wärmeübertragers (WÜ)) das System zur Führung der Kugeln (K) druckdichte Kammerschleusen (KST_Druck) oder jeweils zwei Schiebeventile mit Stellantrieb aufweist.
Kugelumlauf-Wärmespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass er einen ersten Wärmeübertrager (WÜ1) zur thermischen Beladung der Kugeln (K) und einen zweiten Wärmeübertrager (WÜ2) zur thermischen Entladung der Kugeln (K) aufweist.
Kugelumlauf-Wärmespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass er Mittel zur thermischen Beladung der im Speicherbehälter (SB) befindlichen Kugeln (K) und einen zweiten Wärmeübertrager (WÜ2) zur thermischen Entladung der Kugeln (K) aufweist.
Kugelumlauf-Wärmespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass das System zur Führung der Kugeln (K) zwischen dem mindestens einem Wärmeübertrager (WÜ), dem Speicherbehälter (SB) und dem Vorratsbehälter (VB) aus geschlossenen Rohrleitungen besteht, wobei eine Vertikal-Fördereinheit (VF) für den Transport der Kugeln (K) vom Vorratsbehälter (VB) zum ersten Wärmeübertrager (WÜ1) oder Speicherbehälter (SB) vorgesehen ist.
Kugelumlauf-Wärmespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass er einen kombinierten Wärmeübertrager (WÜ3) zur thermischen Be- und Entladung der Kugeln (K) und eine erste Vertikal-Fördereinheit (VF1) für den Transport der Kugeln (K) vom Vorratsbehälter (VB) zum kombinierten Wärmeübertrager (WÜ₃) und eine zweite Vertikal-Fördereinheit (VF2) für den Transport der Kugeln (K) vom kombinierten Wärmeübertrager (WÜ3) zum Speicherbehälter (SB) aufweist.
Kugelumlauf-Wärmespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, dass die Kugeln (K) in ihrer Größe nicht limitiert sind und aus einem homogenen Material oder einem Materialverbund bestehen, wobei eine oder mehrere Materialverbundkomponenten die Wärme latent speichern.