DE102012218634A1 - Storage device for temporary storage of thermal energy and method for operating a memory device - Google Patents
Storage device for temporary storage of thermal energy and method for operating a memory device Download PDFInfo
- Publication number
- DE102012218634A1 DE102012218634A1 DE102012218634.4A DE102012218634A DE102012218634A1 DE 102012218634 A1 DE102012218634 A1 DE 102012218634A1 DE 102012218634 A DE102012218634 A DE 102012218634A DE 102012218634 A1 DE102012218634 A1 DE 102012218634A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- heat
- storage
- heat supply
- working medium
- extraction
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
- F24H7/00—Storage heaters, i.e. heaters in which the energy is stored as heat in masses for subsequent release
- F24H7/02—Storage heaters, i.e. heaters in which the energy is stored as heat in masses for subsequent release the released heat being conveyed to a transfer fluid
- F24H7/04—Storage heaters, i.e. heaters in which the energy is stored as heat in masses for subsequent release the released heat being conveyed to a transfer fluid with forced circulation of the transfer fluid
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
- F24D11/00—Central heating systems using heat accumulated in storage masses
- F24D11/002—Central heating systems using heat accumulated in storage masses water heating system
- F24D11/003—Central heating systems using heat accumulated in storage masses water heating system combined with solar energy
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D20/00—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
- F28D20/0056—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using solid heat storage material
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
- F24D2200/00—Heat sources or energy sources
- F24D2200/14—Solar energy
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
- F24D2200/00—Heat sources or energy sources
- F24D2200/15—Wind energy
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D20/00—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
- F28D2020/0065—Details, e.g. particular heat storage tanks, auxiliary members within tanks
- F28D2020/0069—Distributing arrangements; Fluid deflecting means
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F21/00—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials
- F28F21/04—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of ceramic; of concrete; of natural stone
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
- Y02B10/20—Solar thermal
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
- Y02B10/70—Hybrid systems, e.g. uninterruptible or back-up power supplies integrating renewable energies
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/14—Thermal energy storage
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Central Heating Systems (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft eine Speichereinrichtung (1) zur Zwischenspeicherung von thermischer Energie, mit wenigstens einem Feststoffwärmespeicher (21), insbesondere einem Betonwärmespeicher. Dabei ist vorgesehen, dass in dem Feststoffwärmespeicher (21) zumindest eine Wärmezuführleitung (28, 29) für ein erstes Arbeitsmedium und zumindest eine strömungstechnisch von der Wärmezuführleitung (28, 29) getrennte Wärmeentnahmeleitung (30, 31) für ein zweites Arbeitsmedium wenigstens bereichsweise angeordnet sind. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben einer Speichereinrichtung (1).The invention relates to a storage device (1) for the intermediate storage of thermal energy, with at least one solid heat store (21), in particular a concrete heat store. It is provided that at least one heat supply line (28, 29) for a first working medium and at least one heat extraction line (30, 31) for a second working medium that is separated from the heat supply line (28, 29) for a second working medium are arranged in the solid heat accumulator (21) . The invention further relates to a method for operating a storage device (1).
Description
Die Erfindung betrifft eine Speichereinrichtung zur Zwischenspeicherung von thermischer Energie, mit wenigstens einem Feststoffwärmespeicher, insbesondere einem Betonwärmespeicher. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben einer Speichereinrichtung.The invention relates to a storage device for intermediate storage of thermal energy, with at least one solid heat storage, in particular a concrete heat storage. The invention further relates to a method for operating a memory device.
Speichereinrichtungen beziehungsweise Wärmespeichereinrichtungen kommen zur Speicherung beziehungsweise Zwischenspeicherung von thermischer Energie, beispielsweise aus Industrieprozessen und/oder regenerativen Energiequellen, zur Anwendung. Bei letzten steht die Primärenergie, nämlich solare Energie, nur zeitweise zur Verfügung. Bei ungünstigen Witterungsbedingungen und nachts entfällt die solare Wärmezufuhr über einen unbestimmten Zeitraum. Mittels der Speichereinrichtung kann ein derartiger Zeitraum ohne Primärenergie überbrückt werden, sodass das Bereitstellen von thermischer Energie auch über zumindest einen Teil des Zeitraums möglich ist. Zur Zwischenspeicherung der thermischen Energie mittels Speichereinrichtungen sind unterschiedliche Konzepte für Wärmespeicher bekannt. Diese können beispielsweise als Fluidwärmespeicher, Latentwärmespeicher, Sorptionswärmespeicher oder Feststoffwärmespeicher ausgeführt sein. Dem Wärmespeicher wird thermische Energie zugeführt und in diesem zwischengespeichert, sodass sie zu einem späteren Zeitpunkt wieder entnommen werden kann.Storage devices or heat storage devices are used for storage or intermediate storage of thermal energy, for example from industrial processes and / or regenerative energy sources. In the latter case, the primary energy, namely solar energy, is available only temporarily. In unfavorable weather conditions and at night the solar heat supply is omitted over an indefinite period of time. By means of the storage device such a period can be bridged without primary energy, so that the provision of thermal energy over at least a portion of the period is possible. For temporary storage of the thermal energy by means of storage devices different concepts for heat storage are known. These can be designed, for example, as fluid heat storage, latent heat storage, sorption heat storage or solid heat storage. The heat storage thermal energy is supplied and stored in this, so that it can be removed again at a later date.
Im Niedrigtemperaturbereich, beispielsweise bis etwa 100°C, werden vor allem Fluidwärmespeicher verwendet, die mit dem Speichermedium Wasser arbeiten. Wasser hat eine hohe spezifische Wärmekapazität sowie eine relativ niedrige Viskosität. Die erzielbare Maximaltemperatur bei der Verwendung von Wasser als Speichermedium ist durch den druckabhängigen Siedepunkt bestimmt, weil ein Sieden des Speichermediums üblicherweise vermieden werden soll. Im Niederdruckbereich, also etwa bei Atmosphärendruck, können daher lediglich geringe Maximaltemperaturen bis etwa 95°C realisiert werden. Dabei werden mittlere Energiedichten bis etwa 80 kW/m3 erreicht. Als Fluidwärmespeicher, die Wasser als Speichermedium verwenden, sind beispielsweise Heißwasserwärmespeicher, Erdsondenwärmespeicher, Kies/Wasserwärmespeicher und Aquiferwärmespeicher zu nennen.In the low temperature range, for example up to about 100 ° C, especially fluid heat storage are used, which work with the storage medium water. Water has a high specific heat capacity and a relatively low viscosity. The achievable maximum temperature when using water as a storage medium is determined by the pressure-dependent boiling point, because boiling of the storage medium is usually to be avoided. In the low pressure range, ie at atmospheric pressure, therefore, only low maximum temperatures up to about 95 ° C can be realized. In this case, average energy densities up to about 80 kW / m 3 are achieved. As a fluid heat storage using water as the storage medium, for example, hot water heat storage, geothermal heat storage, gravel / water heat storage and Aquiferwärmespeicher be mentioned.
Im mittleren Temperaturbereich, also bei Temperaturen von mindestens 100°C bis etwa 330°C, werden vor allem Latentwärmespeicher eingesetzt, deren Speichermaterial als Phasenwechselmaterial vorliegt und mithin bei Aufwärmung und entsprechend auch bei Abkühlung im Bereich einer bestimmten Phasenwechseltemperatur seinen Aggregatzustand wechselt. Derartige Phasenwechselmaterialien können beispielsweise aus anorganischen Stoffen, wie Salzhydraten oder Metallen, oder organischen Stoffen, wie Fettsäuren oder Paraffinen, bestehen. Latentwärmespeicher erreichen Energiedichten bis cirka 200 kW/m3. Eine weitere Alternative stellen Fluidwärmespeicher dar, welche Flüssigsalze als Speichermedium verwenden. Diese erreichen jedoch nur geringere Energiedichten als thermodynamische Wärmespeicher, insbesondere die vorstehend beschriebenen Fluidwärmespeicher.In the middle temperature range, ie at temperatures of at least 100 ° C to about 330 ° C, especially latent heat storage are used, the storage material is present as a phase change material and therefore changes its state of aggregation upon warming and accordingly also during cooling in the range of a certain phase change temperature. Such phase change materials may consist, for example, of inorganic substances, such as salt hydrates or metals, or organic substances, such as fatty acids or paraffins. Latent heat storage systems achieve energy densities of up to about 200 kW / m 3 . Another alternative is fluid heat storage, which use liquid salts as a storage medium. However, these achieve only lower energy densities than thermodynamic heat storage, in particular the fluid heat storage described above.
Im Hochtemperaturbereich, also bei Temperaturen von über 400°C, finden vor allem Sorptionswärmespeicher Anwendung. Diese Wärmespeicher arbeiten thermochemisch und speichern die Wärme mithilfe von endothermen und exothermen Reaktionen. Sie ermöglichen eine Langzeitwärmespeicherung mit geringen Energieverlusten. Als Speichermedium werden Silikagele, Metallhydride oder Zeolithe verwendet. In Sorptionswärmespeichern kann Wärme bei hohen Temperaturen und mit extrem hohen Energiedichten von bis zu 500 kW/m3 gespeichert werden.In the high temperature range, ie at temperatures of over 400 ° C, sorption heat storage are mainly used. These heat accumulators work thermochemically and store the heat by means of endothermic and exothermic reactions. They allow long-term heat storage with low energy losses. The storage medium used are silica gels, metal hydrides or zeolites. In sorption heat storage heat can be stored at high temperatures and with extremely high energy densities of up to 500 kW / m 3 .
Eine weitere Möglichkeit zur Speicherung von Wärme im Hochtemperaturbereich stellen Feststoffwärmespeicher dar. Als Speichermaterial wird beispielsweise Beton verwendet, sodass ein Betonwärmespeicher vorliegt. Ein derartiger Betonwärmespeicher kann bei einer Energiedichte von etwa 30 kW/m3 über mehrere Tage Wärme bei Temperaturen von über 400°C speichern. In dem Feststoffwärmespeicher liegen zu diesem Zweck Rohrleitungen vor, welche von einem Arbeitsmedium beziehungsweise Wärmeübertragungsmedium durchströmbar sind. Mithilfe des Arbeitsmediums kann dem Feststoffwärmespeicher entweder Wärme zugeführt oder aus ihm entnommen werden.Another possibility for storing heat in the high temperature range are solid heat storage. Concrete is used as storage material, for example, so that there is a concrete heat store. Such a concrete heat accumulator can store heat at temperatures of over 400 ° C at an energy density of about 30 kW / m 3 for several days. In the solid heat storage are for this purpose before pipelines, which can be flowed through by a working medium or heat transfer medium. With the aid of the working medium, either heat can be supplied to or taken from the solid heat store.
Es ist nun Aufgabe der Erfindung, eine Speichereinrichtung zur Zwischenspeicherung von thermischer Energie vorzuschlagen, welche gegenüber den bekannten Speichereinrichtungen den Vorteil hat, dass die gespeicherte Wärme flexibler genutzt werden kann. Insbesondere soll sowohl das Zuführen als auch das Entnehmen von Wärme beliebig vorgenommen werden können.It is an object of the invention to propose a storage device for temporary storage of thermal energy, which has the advantage over the known storage devices that the stored heat can be used more flexibly. In particular, both the feeding and the removal of heat should be able to be made arbitrarily.
Dies wird erfindungsgemäß mit einer Speichereinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass in dem Feststoffwärmespeicher zumindest eine Wärmezuführleitung für ein erstes Arbeitsmedium und zumindest eine strömungstechnisch von der Wärmezuführleitung getrennte Wärmeentnahmeleitung für ein zweites Arbeitsmedium wenigstens bereichsweise angeordnet sind. Die Wärmezuführleitung und die Wärmeentnahmeleitung bestehen aus Rohrleitungen und stellen insoweit ein mehrkreisiges Rohrleitungssystem dar, welches in dem Betonwärmespeicher angeordnet ist. Mithilfe dieses Rohrleitungssystems sind ein optimiertes Beladen und Entladen des Feststoffwärmespeichers mit beziehungsweise von thermischer Energie möglich. Sowohl die Wärmezuführleitung als auch die Wärmeentnahmeleitung sind wenigstens bereichsweise in dem Feststoffwärmespeicher angeordnet, insbesondere in diesen eingebettet beziehungsweise eingegossen. Letztere Ausführungsform liegt beispielsweise vor, wenn der Feststoffwärmespeicher als Betonwärmespeicher ausgeführt ist; sie kann aber auch in anderen Wärmespeichern Anwendung finden.This is achieved according to the invention with a memory device having the features of claim 1. It is provided that at least one heat supply line for a first working medium and at least one fluidically separated from the heat supply line heat extraction line for a second working medium are at least partially disposed in the solid heat storage. The heat supply and the heat extraction line consist of pipelines and represent a multi-circuit piping system, which in the concrete heat storage is arranged. With the aid of this piping system, optimized loading and unloading of the solid heat storage with thermal energy is possible. Both the heat supply line and the heat extraction line are at least partially arranged in the solid heat storage, in particular embedded or cast in this. The latter embodiment is, for example, when the solid heat storage is designed as concrete heat storage; but it can also be used in other heat storage applications.
Die Wärmezuführleitung ist für das erste Arbeitsmedium und die Wärmeentnahmeleitung für das zweite Arbeitsmedium ausgelegt. Das zweite Arbeitsmedium ist dabei bevorzugt von dem ersten Arbeitsmedium verschieden. In einer alternativen Ausführungsform kann es jedoch dem ersten Arbeitsmedium entsprechen. Um die vorstehend genannten Vorteile zu erzielen, sind die Wärmezuführleitung und die Wärmeentnahmeleitung strömungstechnisch voneinander getrennt. Abgesehen von eventuellen Leckagen und dergleichen liegt mithin das zweite Arbeitsmedium von dem ersten Arbeitsmedium strikt getrennt vor.The heat supply line is designed for the first working medium and the heat extraction line for the second working medium. The second working medium is preferably different from the first working medium. In an alternative embodiment, however, it may correspond to the first working medium. In order to achieve the above advantages, the heat supply and the heat extraction line are fluidly separated from each other. Apart from any leaks and the like, therefore, the second working medium is strictly separated from the first working medium.
Durch die Verwendung mehrerer, strömungstechnisch voneinander getrennter Rohrleitungen und einer entsprechenden Steuerung und/oder Regelung können das Beladen mit Wärme und das Entnehmen von Wärme sowohl zeitlich nacheinander, insbesondere unmittelbar aufeinanderfolgend oder beabstandet nacheinander, als auch gleichzeitig erfolgen. Dabei kann es zum Aufladen des Feststoffwärmespeichers vorgesehen sein, mehr Wärme zuzuführen als in dem gleichen Zeitraum entnommen wird, während dies bei zumindest teilweise gefülltem Wärmespeicher umgekehrt sein kann.By using multiple, fluidly separated from each other pipes and a corresponding control and / or regulation, the loading with heat and the removal of heat both temporally succession, in particular immediately successive or spaced successively, as well as simultaneously. It may be provided for charging the solid heat storage to supply more heat than is removed in the same period, while this may be reversed at least partially filled heat storage.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Wärmezuführleitung zumindest zwei Wärmezuführrohre und die Wärmeentnahmeleitung zumindest zwei Wärmeentnahmerohre aufweist, die den Feststoffwärmespeicher von einer ersten Stirnseite bis zu einer der ersten Stirnseite gegenüberliegenden zweiten Stirnseite wenigstens bereichsweise, insbesondere vollständig, durchgreifen, wobei jeweils zwei der Wärmezuführrohre im Bereich der ersten Stirnseite und jeweils zwei der Wärmeentnahmerohre im Bereich der zweiten Stirnseite strömungstechnisch miteinander verbunden sind. Sowohl die Wärmezuführrohre als auch die Wärmeentnahmerohre durchgreifen also bevorzugt den Feststoffwärmespeicher in Längsrichtung vollständig und erstrecken sich zumindest von der ersten Stirnseite bis hin zu der zweiten Stirnseite des Feststoffwärmespeichers. Sie können sich jedoch auch über die erste Stirnseite und/oder die zweite Stirnseite hinaus erstrecken, um das beschriebene strömungstechnische Verbinden von jeweils zwei der Wärmezuführrohre beziehungsweise von jeweils zwei der Wärmeentnahmerohre zu erleichtern. Alternativ kann jedoch selbstverständlich die strömungstechnische Verbindung zwischen den jeweils zwei Wärmezuführ- oder -entnahmerohren ebenfalls in dem Feststoffwärmespeicher beziehungsweise einem Wärmespeichermaterial des Feststoffwärmespeichers eingebettet sein.In a further advantageous embodiment of the invention, it is provided that the heat supply line at least two heat supply tubes and the heat extraction line has at least two heat removal tubes, the solid heat storage from a first end face to a first end opposite the second end face at least partially, in particular completely, pass through, in each case two of the heat supply tubes in the region of the first end face and in each case two of the heat extraction tubes in the region of the second end face are fluidically connected to one another. Both the heat supply tubes and the heat removal tubes thus preferably pass through the solids heat store in the longitudinal direction completely and extend at least from the first end side to the second end face of the solid heat store. However, they can also extend beyond the first end face and / or the second end face in order to facilitate the described fluidic connection of two of the heat supply tubes or of two each of the heat removal tubes. Alternatively, however, of course, the fluidic connection between the two heat supply or -entnahmerohren also be embedded in the solid heat storage or a heat storage material of the solid heat storage.
Die Wärmezuführleitung und die Wärmeentnahmeleitung weisen bevorzugt eine Anzahl der Wärmezuführrohre beziehungsweise Wärmeentnahmerohre auf, die einem Mehrfachen von zwei entspricht. Die Wärmezuführleitung erstreckt sich also, falls sie über nur zwei Wärmezuführrohre verfügt, von der zweiten Stirnseite zumindest bis zu der ersten Stirnseite und wieder zurück. Weist die Wärmezuführleitung ein Mehrfaches der zwei Wärmezuführrohre auf, so verläuft sie entsprechend zum Beispiel mehrfach mäanderförmig zwischen der zweiten Stirnseite und der ersten Stirnseite hin und her. Entsprechendes gilt für die Wärmeentnahmeleitung, welche jedoch von der ersten Stirnseite zumindest bis zu der zweiten Stirnseite und wieder zurück zu der ersten Stirnseite verläuft.The heat supply line and the heat extraction line preferably have a number of heat supply tubes or heat removal tubes, which corresponds to a multiple of two. The heat supply line thus extends, if it has only two heat supply tubes, from the second end side at least to the first end side and back again. If the heat supply line has a multiple of the two heat supply tubes, then it runs correspondingly, for example, several times meandering between the second end side and the first end side. The same applies to the heat extraction line, which, however, extends from the first end face at least to the second end face and back to the first end face.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass mehrere Wärmezuführleitungen und/oder mehrere Wärmeentnahmeleitungen vorgesehen sind. Es ist also nicht lediglich vorgesehen, die Wärmezuführleitung strömungstechnisch von der Wärmeentnahmeleitung zu trennen. Vielmehr sind zusätzlich mehrere strömungstechnisch voneinander getrennte Wärmezuführleitungen beziehungsweise mehrere strömungstechnisch voneinander getrennte Wärmeentnahmeleitungen realisiert, um zudem die über das erste Arbeitsmedium zugeführte Wärme gezielt in den Feststoffwärmespeicher einzubringen und/oder analog dazu die Wärme ebenso gezielt mittels des zweiten Arbeitsmediums aus diesem zu entnehmen. Besonders bevorzugt sind dabei die mehreren Wärmezuführleitungen unabhängig voneinander mit dem ersten Arbeitsmedium beaufschlagbar. Entsprechendes gilt für die mehreren Wärmeentnahmeleitungen und das zweite Arbeitsmedium. Beispielsweise sind ebenso viele Wärmezuführleitungen wie Wärmeentnahmeleitungen in dem Feststoffwärmespeicher vorgesehen.In one embodiment of the invention, it is provided that a plurality of heat supply lines and / or a plurality of heat extraction lines are provided. So it is not only intended to separate the heat supply line fluidly from the heat extraction line. Rather, in addition, a plurality of fluidically separate heat supply lines or a plurality of fluidically separated heat extraction lines are realized to selectively introduce the supplied via the first working fluid heat in the solid heat storage and / or analogous to remove the heat also targeted by means of the second working medium from this. In this case, the plurality of heat supply lines can be acted upon independently of one another by the first working medium. The same applies to the multiple heat extraction lines and the second working medium. For example, as many heat supply lines as heat extraction lines are provided in the solid heat storage.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass wenigstens eine der Wärmezuführleitungen, beispielsweise im Bereich der zweiten Stirnseite, über zumindest ein Ventil einer Wärmezuführverteileinrichtung an einen Wärmezuführeinlassanschluss oder einen Wärmezuführauslassanschluss der Speichereinrichtung angeschlossen ist. Mittels der Wärmezuführverteileinrichtung kann das erste Arbeitsmedium, das an dem Wärmezuführeinlassanschluss bereitgestellt wird, flexibel auf die Wärmezuführleitungen verteilt werden. Zu diesem Zweck weist die Wärmezuführverteileinrichtung das Ventil auf, das der wenigstens einen der Wärmezuführleitungen zugeordnet ist.A further embodiment of the invention provides that at least one of the heat supply lines, for example in the region of the second end side, is connected via at least one valve of a heat supply distribution device to a heat supply inlet connection or a heat supply outlet connection of the storage device. By means of the Wärmezuführverteileinrichtung, the first working medium, which is provided at the Wärmezuführeinlassanschluss flexible on the Heat supply lines are distributed. For this purpose, the Wärmezuführverteileinrichtung the valve, which is associated with the at least one of the heat supply lines.
Besonders bevorzugt weisen alle Wärmezuführleitungen jeweils ein derartiges Ventil auf, welches beispielsweise als Mehrwegeventil ausgeführt sein kann. Insbesondere ist das Ventil strömungstechnisch zwischen der Wärmezuführleitung und dem Wärmezuführeinlassanschluss vorgesehen. Alternativ kann es jedoch auch zwischen der Wärmezuführleitung und dem Wärmezuführauslassanschluss angeordnet sein. Auch bei einer derartigen Ausgestaltung ergibt sich die Möglichkeit, das erste Arbeitsmedium gezielt auf die Wärmezuführleitungen zu verteilen. Bevorzugt ist das Ventil derart ausgeführt, dass nicht lediglich ein vollständiges Freigeben oder vollständiges Unterbrechen der über das Ventil verlaufenden Strömungsverbindung möglich ist, sondern vielmehr, dass ein Einstellen eines beliebig wählbaren Massenstroms durch das Ventil realisiert ist.Particularly preferably, all the heat supply lines each have such a valve, which may be designed, for example, as a multi-way valve. In particular, the valve is provided fluidically between the heat supply line and the heat supply inlet connection. Alternatively, however, it may be disposed between the heat supply pipe and the heat supply outlet port. Even with such a configuration, there is the possibility to distribute the first working medium targeted to the heat supply lines. Preferably, the valve is designed such that not only a complete release or complete interruption of the running over the valve flow connection is possible, but rather that a setting of any selectable mass flow is realized by the valve.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass wenigstens zwei der Wärmezuführleitungen, insbesondere alle Wärmezuführleitungen, beispielsweise im Bereich der zweiten Stirnseite, über jeweils wenigstens ein Mehrwegeventil an eine Wärmezuführverteilleitung angeschlossen sind, wobei die Wärmezuführverteilleitung den Wärmezuführeinlassanschluss und den Wärmezuführauslassanschluss aufweist. Bevorzugt mündet jede der wenigstens zwei Wärmezuführleitungen beidseitig in die Wärmezuführverteilleitung ein. An wenigstens einer dieser Mündungsstellen ist das Mehrwegeventil vorgesehen. Alternativ kann selbstverständlich an jeder Mündungsstelle ein derartiges Mehrwegeventil vorliegen. Das Mehrwegeventil ist bevorzugt als 3/2-Wegeventil ausgeführt. Entsprechend können mithilfe des Mehrwegeventils beziehungsweise der Mehrwegeventile der Massenstrom des ersten Arbeitsmediums aus der Wärmezuführverteilleitung in die Wärmezuführleitung eingestellt werden. Dieses Einstellen erfolgt bevorzugt steuernd und/oder regelnd.A further embodiment of the invention provides that at least two of the heat supply lines, in particular all heat supply lines, for example in the region of the second end face, are connected via at least one multiway valve to a heat supply distribution line, the heat supply distribution line having the heat supply inlet connection and the heat supply outlet connection. Each of the at least two heat supply lines preferably opens into the heat supply distribution line on both sides. At at least one of these mouth points, the multi-way valve is provided. Alternatively, of course, there may be such a multi-way valve at each discharge point. The multi-way valve is preferably designed as a 3/2-way valve. Accordingly, the mass flow of the first working medium can be adjusted from the Wärmezuführverteilleitung in the heat supply by means of the multi-way valve or the multi-way valves. This adjustment preferably takes place in a controlling and / or regulating manner.
Bei einer derartigen Ausgestaltung kann die Strömungsverbindung zwischen der Wärmezuführleitung auf der einen Seite und dem Wärmezuführeinlassanschluss und/oder dem Wärmezuführauslassanschluss auf der anderen Seite vollständig unterbrochen werden. Dabei kann es beispielsweise vorgesehen sein, dass eine unmittelbare Strömungsverbindung zwischen dem Wärmezuführeinlassanschluss und dem Wärmezuführauslassanschluss vorliegt, welcher mithin nicht über die Wärmezuführleitungen verläuft. Ebenso ist es möglich, die Wärmezuführleitungen einzeln oder in beliebiger Kombination miteinander mit dem Wärmezuführeinlassanschluss und dem Wärmezuführauslassanschluss zu verbinden. Entsprechend kann dem Festkörperwärmespeicher sehr gezielt Wärme mittels des ersten Arbeitsmediums an der gewünschten Stelle zugeführt werden.With such a configuration, the flow communication between the heat supply line on one side and the heat supply inlet port and / or the heat supply outlet port on the other side can be completely interrupted. It can be provided, for example, that there is an immediate flow connection between the Wärmezuführeinlassanschluss and the Wärmezuführauslassanschluss, which therefore does not extend over the heat supply. It is also possible to connect the heat supply lines with each other individually or in any combination with the heat supply inlet port and the heat supply outlet port. Accordingly, the solid state heat storage can be very targeted heat supplied by the first working medium at the desired location.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass wenigstens eine der Wärmeentnahmeleitungen, beispielsweise im Bereich der ersten Stirnseite, über zumindest ein Ventil einer Wärmeentnahmeverteileinrichtung an einen Wärmeentnahmeeinlassanschluss oder einen Wärmeentnahmeauslassanschluss der Speichereinrichtung angeschlossen ist. Zusätzlich oder alternativ ist vorgesehen, dass wenigstens zwei der Wärmezuführleitungen, insbesondere alle Wärmezuführleitungen, beispielsweise im Bereich der zweiten Stirnseite, über jeweils wenigstens ein Mehrwegeventil an eine Wärmeentnahmeverteilleitung angeschlossen sind, wobei die Wärmeentnahmeverteilleitung den Wärmeentnahmeeinlassanschluss und den Wärmeentnahmeauslassanschluss aufweist. Die vorstehenden Ausführungen für die Wärmezuführleitungen, die Wärmezuführverteilleitung sowie den Wärmezuführeinlassanschluss und den Wärmezuführauslassanschluss sind also analog auf die Wärmeentnahmeleitungen, die Wärmeentnahmeverteilleitung sowie den Wärmeentnahmeeinlassanschluss und den Wärmeentnahmeauslassanschluss übertragbar.In a further embodiment of the invention it is provided that at least one of the heat extraction lines, for example in the region of the first end side, is connected via at least one valve of a heat extraction distribution device to a heat extraction inlet connection or a heat extraction outlet connection of the storage device. Additionally or alternatively, it is provided that at least two of the heat supply lines, in particular all heat supply lines, for example in the region of the second end side, are connected via at least one multiway valve to a heat removal distribution line, the heat removal distribution line having the heat removal inlet connection and the heat removal outlet connection. The above explanations for the heat supply lines, the heat supply distribution line and the heat supply inlet connection and the heat supply outlet connection are thus transferable analogously to the heat extraction lines, the heat extraction distribution line and the heat extraction inlet connection and the heat extraction outlet connection.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Wärmezuführrohre und die Wärmeentnahmerohre von Rohrleitungen ausgebildet sind, die in vertikaler Richtung in mehreren Reihen in dem Feststoffwärmespeicher angeordnet sind, wobei zumindest einige der Rohrleitungen benachbart zueinander liegender Reihen in horizontaler Richtung fluchtend oder versetzt zueinander angeordnet sind. Betrachtet wird also der Feststoffwärmespeicher im Querschnitt. Die Rohrleitungen sind bevorzugt über die gesamte Längserstreckung des Feststoffwärmespeichers parallel zueinander angeordnet und erstrecken sich, wie bereits vorstehend angedeutet, zumindest von der ersten Stirnseite bis zu der dieser gegenüberliegenden zweiten Stirnseite des Feststoffwärmespeichers. Besonders bevorzugt weisen alle Rohrleitungen eines Kreislaufs, also der Wärmezuführleitung(en) oder der Wärmeentnahmeleitung(en), insbesondere alle Rohrleitungen des Feststoffwärmespeichers, dieselben Abmessungen auf, insbesondere hinsichtlich ihres Durchmessers und/oder ihrer Länge.An advantageous development of the invention provides that the heat supply tubes and the heat extraction tubes are formed by pipes which are arranged in the vertical direction in a plurality of rows in the solid heat storage, wherein at least some of the pipes of adjacent rows are arranged in the horizontal direction in alignment or offset from each other , So considered is the solid heat storage in cross section. The pipelines are preferably arranged parallel to each other over the entire longitudinal extent of the solid heat storage and extend, as already indicated above, at least from the first end side to the opposite second end face of the solid heat storage. Particularly preferably, all the pipelines of a circuit, ie the heat supply line (s) or the heat extraction line (s), in particular all the pipes of the solid heat storage, the same dimensions, in particular with regard to their diameter and / or their length.
Die Rohrleitungen können nun prinzipiell beliebig in dem Feststoffwärmespeicher angeordnet sein. Bevorzugt sind sie jedoch in mehreren Reihen organisiert, wobei stets mehrere der Rohrleitungen in horizontaler Richtung nebeneinander auf derselben Höhe, also an derselben Vertikalposition, angeordnet sind. Die Rohrleitungen einer Reihe sind dabei bevorzugt in horizontaler Richtung voneinander beabstandet angeordnet. Die Rohrleitungen grenzen mithin nicht unmittelbar aneinander, sodass zwischen ihnen das Wärmespeichermaterial des Feststoffwärmespeichers vorliegt. Die Rohrleitungen von zueinander in vertikaler Richtung unmittelbar benachbart angeordneten Reihen sind nun ebenfalls voneinander beabstandet angeordnet, beispielsweise miteinander fluchtend, also an derselben Position in horizontaler Richtung, oder in dieser Richtung versetzt zueinander angeordnet. Im Falle der letztgenannten Ausführungsform liegen die Rohrleitungen einer der Reihen in horizontaler Richtung gesehen beispielsweise mittig zwischen den Rohrleitungen der unmittelbar benachbarten Reihe.The pipelines can now be arranged arbitrarily in principle in the solid heat storage. Preferably, however, they are organized in several rows, with always more of the pipes in the horizontal direction next to each other at the same height, ie at the same vertical position, are arranged. The pipelines of a row are preferably arranged spaced apart in the horizontal direction. The pipes border thus not directly adjacent to each other, so that between them the heat storage material of the solid heat storage is present. The pipes from each other in the vertical direction immediately adjacent rows are now also spaced from each other, for example, aligned with each other, ie at the same position in the horizontal direction, or offset in this direction to each other. In the case of the last-mentioned embodiment, the pipelines of one of the rows are located in the horizontal direction, for example centrally between the pipelines of the immediately adjacent row.
Weiterhin können in einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung mehrere Festkörperwärmespeicher vorgesehen sein, wobei die Rohrleitungen der Festkörperwärmespeicher strömungstechnisch miteinander in Reihe oder parallel zueinander geschaltet sind. Die Speichereinrichtung ist also modular ausgebildet und kann in Abhängigkeit von der zu speichernden Wärmemenge aus einer beliebigen Anzahl der Festkörperwärmespeicher zusammengesetzt sein. Die in den Festkörperwärmespeichern vorliegenden Rohrleitungen sind vorzugsweise strömungstechnisch miteinander verbunden, sodass die Rohrleitungen der mehreren Festkörperwärmespeicher entweder in Reihe oder parallel zueinander geschaltet sind. Auch eine Kombination aus Parallelschaltung und Reihenschaltung kann vorgesehen sein. Bevorzugt kommen identische Festkörperwärmespeicher zum Einsatz, sodass die Rohrleitungen des einen der Festkörperwärmespeicher mit den hinsichtlich ihrer Position entsprechenden Rohrleitungen des anderen der Festkörperwärmespeicher strömungstechnisch verbunden werden können beziehungsweise verbunden sind.Furthermore, in a preferred embodiment of the invention, a plurality of solid-state heat storage can be provided, wherein the pipes of the solid-state heat storage fluidically connected to each other in series or in parallel. The storage device is therefore modular and can be composed of any number of solid-state heat storage, depending on the amount of heat to be stored. The present in the solid state heat storage pipes are preferably fluidically connected to each other, so that the pipes of the plurality of solid heat storage are connected either in series or in parallel. A combination of parallel connection and series connection can also be provided. Preferably, identical solid heat storage are used, so that the pipes of one of the solid heat storage can be fluidly connected to the corresponding with respect to their position of the other pipes of the solid state heat storage or are connected.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass den mehreren Festkörperwärmespeichern eine gemeinsame Wärmezuführverteileinrichtung und/oder eine gemeinsame Wärmeentnahmeverteileinrichtung zugeordnet ist, oder dass für zumindest einen Teil der Festkörperwärmespeicher separate Wärmezuführverteileinrichtungen und/oder separate Wärmeentnahmeverteileinrichtungen vorgesehen sind. Die gemeinsame Wärmezuführverteileinrichtung beziehungsweise Wärmeentnahmeverteileinrichtung hat den Vorteil, dass die Speichereinrichtung einen vergleichsweise einfachen Aufbau aufweist, weil die mehreren Festkörperwärmespeicher lediglich an die gemeinsame Wärmezuführverteileinrichtung beziehungsweise Wärmeentnahmeverteileinrichtung angeschlossen werden müssen. Auf diese Art und Weise kann die Speicherkapazität der Speichereinrichtung einfach skaliert werden.An advantageous development of the invention provides that the plurality of solid heat storage is assigned a common Wärmezuführverteileinrichtung and / or a common heat extraction distribution device, or that at least a portion of the solid heat storage separate Wärmezuführverteileinrichtungen and / or separate heat extraction distribution devices are provided. The common Wärmezuführverteileinrichtung or heat removal distribution device has the advantage that the storage device has a comparatively simple structure, because the plurality of solid heat storage must be connected only to the common Wärmezuführverteileinrichtung or heat removal distribution device. In this way, the storage capacity of the storage device can be easily scaled.
Beispielsweise liegen die mehreren Wärmespeicher, die an die gemeinsame Wärmezuführverteileinrichtung und/oder Wärmeentnahmeverteileinrichtung angeschlossen sind, in strömungstechnischer Parallelschaltung und/oder Reihenschaltung vor. Besonders bevorzugt liegt sowohl die gemeinsame Wärmezuführverteileinrichtung als auch die gemeinsame Wärmeentnahmeverteileinrichtung vor. Zwischen diesen sind die Festkörperwärmespeicher strömungstechnisch angeordnet.For example, the plurality of heat accumulators, which are connected to the common Wärmezuführverteileinrichtung and / or heat extraction distribution device, in fluidic parallel connection and / or series connection. Particularly preferably, both the common heat supply distribution device and the common heat removal distribution device are present. Between these, the solid-state heat storage are arranged fluidically.
Liegen für den wenigstens einen Teil der Festkörperwärmespeicher die separaten Wärmezuführverteileinrichtungen beziehungsweise Wärmeentnahmeverteileinrichtungen vor, so kann das jeweilige Arbeitsmedium beispielsweise gezielt dem gewünschten Festkörperwärmespeicher beziehungsweise den gewünschten Festkörperwärmespeichern und zusätzlich der gewünschten Wärmezuführleitung beziehungsweise Wärmeentnahmeleitung zugeführt werden. Während also die gemeinsame Wärmezuführverteileinrichtung beziehungsweise Wärmeentnahmeverteileinrichtung ein einfaches Skalieren der Speichereinrichtung zulässt, ohne dass der Aufwand für die strömungstechnische Verschaltung zunimmt, kann mit den separaten Wärmezuführverteileinrichtungen beziehungsweise Wärmeentnahmeverteileinrichtungen die Wärme besonders gezielt zugeführt beziehungsweise entnommen werden.If the separate heat supply distribution devices or heat extraction distribution devices are present for the at least one part of the solid-state heat accumulator, then the respective working medium can be selectively supplied to the desired solid-state heat accumulator or the desired solid-state heat accumulators and additionally to the desired heat supply line or heat extraction line. Thus, while the common Wärmezuführverteileinrichtung or heat removal distribution device allows a simple scaling of the storage device without the cost of the fluidic interconnection increases, the heat can be specifically supplied or removed with the separate Wärmezuführverteileinrichtungen or heat extraction distribution devices.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Rohrleitungen aus einem Material bestehen, welches eine größere Wärmeleitzahl aufweist als das Material des Festkörperwärmespeichers. Das Material des Festkörperwärmespeichers kann auch als Wärmespeichermaterial bezeichnet werden. Das Rohrleitungsmaterial ist bevorzugt von dem Wärmespeichermaterial verschieden. Durch die bessere Wärmeleitfähigkeit des Materials der Rohrleitungen im Vergleich mit dem Wärmespeichermaterial kann die Wärme mittels des jeweiligen Arbeitsmediums effizient zugeführt oder entnommen werden.A development of the invention provides that the pipes consist of a material which has a greater thermal conductivity than the material of the solid heat storage. The material of the solid state heat storage can also be referred to as a heat storage material. The piping material is preferably different from the heat storage material. Due to the better thermal conductivity of the material of the pipes in comparison with the heat storage material, the heat can be efficiently supplied or removed by means of the respective working medium.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Festkörperwärmespeicher aus Beton, Keramik, mineralischem Schüttgut, Stahl oder einer Mischung aus diesen Materialien besteht. Grundsätzlich kann der Festkörperwärmespeicher aus einem beliebigen Material bestehen, welches in dem während des Betriebs der Speichereinrichtung zu erwartenden Temperaturbereich des Festkörperwärmespeichers stets als Festkörper vorliegt, also im festen Aggregatzustand. Beispielsweise wird als Wärmespeichermaterial Beton verwendet, sodass der Festkörperwärmespeicher als Betonwärmespeicher ausgebildet ist. Dem Beton kann selbstverständlich wenigstens ein Zuschlagstoff, wenigstens ein Füllstoff und/oder wenigstens ein Additiv zugegeben werden, um zum einen eine dichte Betonmatrix und zum anderen eine hohe Wärmeleitfähigkeit zu erzielen; beziehungsweise auch eine gewollte Dampfdurchlässigkeit zu ermöglichen. Der Zuschlagstoff ist insbesondere Kies oder Sand, der in Abhängigkeit von örtlichen Gegebenheiten ausgewählt wird. Als Additive können beispielsweise Schwermineralien und/oder Metallverbindungen verwendet werden. Unter den Schwermineralien sind beispielsweise Mineralien mit einer Dichte von mindestens 2,65 g/cm3 oder mindestens 2,9 g/cm3 zu verstehen. Als Schwermineralien werden beispielsweise Metalloxide und/oder silikatische Verbindungen, insbesondere in beliebiger Kombination, herangezogen.An advantageous embodiment of the invention provides that the solid heat storage of concrete, ceramic, mineral bulk, steel or a mixture of these materials. In principle, the solid-state heat accumulator may consist of any desired material which is always present in the temperature range of the solid-body heat accumulator to be expected during operation of the storage device, ie in the solid state of matter. For example, concrete is used as heat storage material, so that the solid-state heat storage is designed as concrete heat storage. Of course, at least one additive, at least one filler and / or at least one additive can be added to the concrete in order to achieve, on the one hand, a dense concrete matrix and, on the other hand, high thermal conductivity; or to allow a desired vapor permeability. The aggregate is especially gravel or sand, depending on local conditions is selected. For example, heavy minerals and / or metal compounds can be used as additives. For example, heavy minerals are minerals having a density of at least 2.65 g / cm 3 or at least 2.9 g / cm 3 . As heavy minerals, for example, metal oxides and / or silicate compounds, in particular in any combination, are used.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass mehrere Wärmeentnahmeeinlassanschlüsse und mehrere Wärmeentnahmeauslassanschlüsse vorgesehen sind, die strömungstechnisch jeweils mit zumindest einer Wärmeentnahmeleitung verbindbar sind. Über jeweils einen Wärmeentnahmeeinlassanschluss und einen Wärmeentnahmeauslassanschluss ist ein Wärmeverbraucher an die Speichereinrichtung angeschlossen. Liegen nun mehrere Wärmeentnahmeeinlassanschlüsse und mehrere Wärmeentnahmeauslassanschlüsse vor, so können mehrere dieser Wärmeverbraucher mithilfe von der Speichereinrichtung entnommener Wärme versorgt beziehungsweise betrieben werden, insbesondere unabhängig voneinander. Es ist also nicht notwendig, mehrere Wärmeverbraucher strömungstechnisch parallel oder in Reihe geschaltet gemeinsam an einen Wärmeentnahmeeinlassanschluss und einen Wärmeentnahmeauslassanschluss anzuschließen. Gleichwohl ist in einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung selbstverständlich möglich.In a further embodiment of the invention, it is provided that a plurality of heat removal inlet connections and a plurality of heat extraction outlet connections are provided, which can be fluidly connected to at least one heat extraction line. A heat consumer is connected to the storage device via a respective heat removal inlet connection and a heat extraction outlet connection. If there are now several heat extraction inlet connections and several heat extraction outlet connections, then several of these heat consumers can be supplied or operated by means of heat removed from the storage device, in particular independently of one another. It is therefore not necessary to connect a plurality of heat consumers fluidically in parallel or in series together to a heat extraction inlet connection and a heat extraction outlet connection. Nevertheless, in an alternative embodiment of the invention is of course possible.
Dabei ist es von Vorteil, wenn die Wärmeentnahmeeinlassanschlüsse und Wärmeentnahmeauslassanschlüsse strömungstechnisch wahlfrei beziehungsweise flexibel mit den Wärmeentnahmeleitungen verbunden werden können. Beispielsweise ist jeweils mindestens eine Wärmeentnahmeleitung mit einem der Wärmeentnahmeeinlassanschlüsse und einem der Wärmeentnahmeauslassanschlüsse strömungstechnisch verbindbar. Besonders bevorzugt ist jedoch jeder der Wärmeentnahmeeinlassanschlüsse und der Wärmeentnahmeauslassanschlüsse mit jeweils mehreren Wärmeentnahmeleitungen verbindbar. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist dies gleichzeitig möglich, sodass beispielsweise ein erster Wärmeverbraucher mit über eine erste Wärmeentnahmeleitung entnommener Wärme und ein zweiter Wärmeverbraucher mit über eine zweite Wärmeentnahmeleitung entnommener Wärme versorgt werden kann. Entsprechend können die Verbraucher gleichzeitig und völlig unabhängig voneinander betrieben werden, solange die Speichereinrichtung beziehungsweise der Feststoffwärmespeicher einen ausreichenden Ladestand aufweist.It is advantageous if the heat extraction inlet connections and heat extraction outlet connections can be fluidically optionally or flexibly connected to the heat extraction lines. For example, in each case at least one heat extraction line can be fluidly connected to one of the heat extraction inlet connections and one of the heat extraction outlet connections. However, particularly preferably, each of the heat extraction inlet connections and the heat extraction outlet connections can be connected to a plurality of heat extraction lines in each case. In a preferred embodiment, this is simultaneously possible, so that, for example, a first heat consumer can be supplied with heat removed via a first heat extraction line and a second heat consumer can be supplied with heat removed via a second heat extraction line. Accordingly, the consumers can be operated simultaneously and completely independently of each other, as long as the storage device or the solid heat storage has a sufficient charge level.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass nur ein Wärmezuführeinlassanschluss und nur ein Wärmezuführauslassanschluss vorgesehen sind. Während also beispielsweise das Entnehmen der Wärme über die mehreren Wärmeentnahmeeinlassanschlüsse und die mehreren Wärmeentnahmeauslassanschlüsse vorgesehen sein kann, ist das Zuführen von Wärme lediglich über einen Kreislauf realisiert, welcher über den Wärmezuführeinlassanschluss und den Wärmezuführauslassanschluss verläuft. Sollen demnach mehrere Wärmequellen vorgesehen sein, so liegen diese strömungstechnisch parallel zueinander oder in Reihe geschaltet vor. Ein unabhängiges Erwärmen verschiedener Bereiche des Festkörperwärmespeichers mit Wärme aus verschiedenen Wärmequellen ist mithin bevorzugt nicht vorgesehen.A preferred embodiment of the invention provides that only one Wärmezuführeinlassanschluss and only one Wärmezuführauslassanschluss are provided. Thus, for example, while the extraction of the heat may be provided via the plurality of heat extraction inlet ports and the plurality of heat extraction outlet ports, the supply of heat is realized only via a circuit which passes over the heat supply inlet port and the heat supply outlet port. Accordingly, if a plurality of heat sources are to be provided, they are fluidically parallel to one another or connected in series. An independent heating of different areas of the solid state heat storage with heat from different heat sources is therefore preferably not provided.
Vorteilhafterweise ist in dem Festkörperwärmespeicher zumindest ein Temperatursensor eingebettet. Mithilfe des Temperatursensors kann die Temperatur des Festkörperwärmespeichers oder zumindest eines Teils des Festkörperwärmespeichers festgestellt werden. Anhand der mithilfe des Temperatursensors ermittelten Temperatur kann anschließend das Zuführen und/oder das Entnehmen von Wärme aus dem Festkörperwärmespeicher gesteuert und/oder geregelt werden.Advantageously, at least one temperature sensor is embedded in the solid-state heat store. By means of the temperature sensor, the temperature of the solid state heat storage or at least a portion of the solid state heat storage can be determined. Based on the temperature determined by means of the temperature sensor, the supply and / or removal of heat from the solid-state heat store can then be controlled and / or regulated.
Schließlich kann es vorgesehen sein, dass eine Heizeinrichtung, insbesondere eine elektrische Heizeinrichtung, mit zumindest einer Wärmezuführleitung strömungstechnisch verbunden oder verbindbar ist. Die Heizeinrichtung wird bevorzugt mit regenerativ erzeugter Energie versorgt. Beispielsweise ist sie auf der dem Feststoffwärmespeicher abgewandten Seite der Wärmezuführverteileinrichtung an diese beziehungsweise den Wärmezuführeinlassanschluss und den Wärmezuführauslassanschluss angeschlossen. Beispielsweise ist die Heizeinrichtung unmittelbar sowohl an den Wärmezuführeinlassanschluss als auch den Wärmezuführauslassanschluss angeschlossen. Entsprechend kann mittels der, insbesondere einzigen, Heizeinrichtung der Speichereinrichtung auch mehreren Festkörperwärmespeichern Wärme zugeführt, diese also beheizt werden. Die Heizeinrichtung kann insoweit auch für mehrere Festkörperwärmespeicher als zentrale Heizeinrichtung vorliegen. Die Heizeinrichtung ist vorzugsweise parallel oder in Reihe geschaltet zu einer weiteren Wärmequelle angeordnet. Die Heizeinrichtung liegt insbesondere als elektrische Heizeinrichtung vor, welche bevorzugt mit elektrischer Energie aus einer regenerativen Energiequelle, zum Beispiel einer Windkraftanlage oder dergleichen, versorgt wird.Finally, provision can be made for a heating device, in particular an electrical heating device, to be fluidically connected or connectable to at least one heat supply line. The heating device is preferably supplied with regeneratively generated energy. For example, it is connected to the side facing away from the solid heat storage side of the Wärmezuführverteileinrichtung to this or the Wärmezuführeinlassanschluss and the Wärmezuführauslassanschluss. For example, the heater is directly connected to both the heat supply inlet port and the heat supply outlet port. Accordingly, heat can also be supplied to a plurality of solid-state heat accumulators by means of the, in particular single, heating device of the storage device, ie these can be heated. The heater can also be present for several solid state heat storage as a central heating. The heating device is preferably arranged in parallel or in series with another heat source. The heating device is present in particular as an electrical heating device, which is preferably supplied with electrical energy from a regenerative energy source, for example a wind power plant or the like.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben einer Speichereinrichtung zum Zwischenspeichern von thermischer Energie, insbesondere einer Speichereinrichtung gemäß den vorstehenden Ausführungen, wobei die Speichereinrichtung wenigstens einen Feststoffwärmespeicher, insbesondere einen Betonwärmespeicher, aufweist. Dabei ist vorgesehen, dass in dem Feststoffwärmespeicher zumindest eine Wärmezuführleitung für ein erstes Arbeitsmedium und zumindest eine strömungstechnisch von der Wärmezuführleitung getrennte Wärmeentnahmeleitung für ein zweites Arbeitsmedium wenigstens bereichsweise angeordnet sind, wobei der Massenstrom des ersten Arbeitsmediums durch die Wärmezuführleitung und der Massenstrom des zweiten Arbeitsmediums durch die Wärmeentnahmeleitung unabhängig voneinander eingestellt werden.The invention further relates to a method for operating a storage device for temporarily storing thermal energy, in particular a storage device according to the preceding embodiments, wherein the storage device has at least one solid heat storage, in particular a concrete heat store having. It is provided that in the solid heat storage at least one heat supply for a first working medium and at least one fluidically separated from the heat supply line heat extraction line for a second working medium are arranged at least partially, wherein the mass flow of the first working medium through the heat supply and the mass flow of the second working medium through the Heat extraction line can be set independently.
Auf die Vorteile der Speichereinrichtung wurde bereits eingegangen. Sowohl das Verfahren als auch die Speichereinrichtung können gemäß den vorstehenden Ausführungen weitergebildet sein, sodass insoweit auf diese verwiesen wird. Durch das Einstellen der Massenströme unabhängig voneinander kann – wie ausgeführt – dem Feststoffwärmespeicher gezielt Wärme zugeführt und entnommen werden, insbesondere gleichzeitig oder nacheinander, beispielsweise unmittelbar anschließend oder mit zeitlichem Abstand.The advantages of the storage device have already been discussed. Both the method and the memory device can be developed in accordance with the above explanations, so that reference is made to this extent. By adjusting the mass flows independently of each other can - as stated - the heat accumulator heat selectively supplied and removed, in particular at the same time or sequentially, for example immediately thereafter or with a time interval.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Massenströme derart eingestellt werden, dass die Maximaltemperatur des ersten Arbeitsmediums von der Maximaltemperatur des zweiten Arbeitsmediums verschieden ist, insbesondere auch wenn dem Feststoffwärmespeicher gleichzeitig Wärme über das erste Arbeitsmedium zugeführt und über das zweite Arbeitsmedium entnommen wird. Unter der Maximaltemperatur ist die höchste Temperatur zu verstehen, welche unter normalen Betriebsbedingungen der Speichereinrichtung in dem jeweiligen Arbeitsmedium im Bereich der Speichereinrichtung auftritt. Die Maximaltemperatur des ersten Arbeitsmediums wird also beispielsweise an dem Wärmezuführeinlassanschluss und die Maximaltemperatur des zweiten Arbeitsmediums in der Wärmeentnahmeleitung und/oder dem Wärmeentnahmeauslassanschluss auftreten.In a preferred embodiment of the invention, it is provided that the mass flows are adjusted such that the maximum temperature of the first working medium is different from the maximum temperature of the second working medium, especially if the solid heat storage is simultaneously supplied heat via the first working medium and removed via the second working medium , The maximum temperature is to be understood as the highest temperature which occurs under normal operating conditions of the storage device in the respective working medium in the region of the storage device. The maximum temperature of the first working medium will therefore occur, for example, at the heat supply inlet connection and the maximum temperature of the second working medium in the heat extraction line and / or the heat extraction outlet connection.
Bevorzugt ist die Maximaltemperatur des ersten Arbeitsmediums größer als die Maximaltemperatur des zweiten Arbeitsmediums. Beispielsweise beträgt die Maximaltemperatur des ersten Arbeitsmediums wenigstens 300°C, wenigstens 350°C oder wenigstens 400°C, während die Maximaltemperatur des zweiten Arbeitsmediums bei höchstens 100°C liegt. Die Massenströme des ersten Arbeitsmediums und des zweiten Arbeitsmediums werden nun derart eingestellt, dass die genannte Bedingung erfüllt ist. Dies soll insbesondere auch dann der Fall sein, wenn dem Feststoffwärmespeicher gleichzeitig – über das erste Arbeitsmedium – Wärme zugeführt und – über das zweite Arbeitsmedium – entnommen wird, also die Massenströme der beiden Arbeitsmedien durch den Feststoffwärmespeicher jeweils größer als Null sind.Preferably, the maximum temperature of the first working medium is greater than the maximum temperature of the second working medium. For example, the maximum temperature of the first working medium is at least 300 ° C, at least 350 ° C or at least 400 ° C, while the maximum temperature of the second working medium is at most 100 ° C. The mass flows of the first working medium and the second working medium are now adjusted so that the said condition is met. This should also be the case in particular if the solid heat storage device is simultaneously supplied with heat via the first working medium and removed via the second working medium, ie the mass flows of the two working media through the solid heat storage device are each greater than zero.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das erste Arbeitsmedium von dem zweiten Arbeitsmedium verschieden gewählt, insbesondere als erstes Arbeitsmedium ein erstes Öl, bevorzugt ein Thermalöl, und als zweites Arbeitsmedium Wasser, eine wasserhaltige Lösung oder ein zweites Öl, insbesondere ein Thermalöl, verwendet wird. Wie bereits vorstehend angedeutet, sollen die Temperaturbereiche, welche in den beiden Arbeitsmedien auftreten, voneinander verschieden sein. Dies gilt insbesondere für die Maximaltemperaturen, die in dem ersten und dem zweiten Arbeitsmedium auftreten. Aus diesem Grund werden die Arbeitsmedien auf die unterschiedlichen Temperaturbereiche abgestimmt. Auf diese Weise wird insbesondere auch im mittleren Temperaturbereich und im Hochtemperaturbereich ein Betreiben der Speichereinrichtung bei niedrigem Druck sowohl in der Wärmezuführleitung als auch in der Wärmeentnahmeleitung möglich. Bevorzugt entsprechen die Drücke sowohl in der Wärmezuführleitung als auch in der Wärmeentnahmeleitung wenigstens näherungsweise dem Umgebungsdruck oder weichen lediglich geringfügig von diesem ab. Entsprechend müssen der Feststoffwärmespeicher beziehungsweise die in diesem angeordneten Rohrleitungen nicht druckfest ausgelegt sein.A further development of the invention provides that the first working medium is selected differently from the second working medium, in particular a first oil, preferably a thermal oil, being used as the first working medium, and water, a water-containing solution or a second oil, in particular a thermal oil, as the second working medium , As already indicated above, the temperature ranges which occur in the two working media should be different from one another. This applies in particular to the maximum temperatures that occur in the first and the second working medium. For this reason, the working media are adapted to the different temperature ranges. In this way, operation of the storage device at low pressure both in the heat supply line and in the heat extraction line is possible especially in the medium temperature range and in the high temperature range. The pressures in the heat supply line as well as in the heat extraction line preferably at least approximately correspond to the ambient pressure or only deviate slightly therefrom. Accordingly, the solid heat storage or arranged in this pipeline must not be designed pressure-resistant.
Das bedeutet jedoch, dass während des Betriebs der Speichereinrichtung kein Phasenübergang der Arbeitsmedien stattfinden darf. Aus diesem Grund wird als erstes Arbeitsmedium beispielsweise das erste Öl gewählt. Dieses weist bevorzugt einen Siedepunkt auf, welcher über der Maximaltemperatur des ersten Arbeitsmediums, besonders bevorzugt deutlich über dieser, liegt. Beispielsweise liegt der Siedepunkt bei einer Temperatur, die um den Faktor von wenigstens 1,1; wenigstens 1,25; oder wenigstens 1,5 größer ist als die Maximaltemperatur. Diese Eigenschaft wird beispielsweise von dem Thermalöl erfüllt. Während als Thermalöl grundsätzlich jedes beliebige hochtemperaturfeste Öl verwendet werden kann, werden entweder Mineralöle (aus Kostengründen), synthetische Öle (aufgrund ihrer niedrigen Korrosivität) oder biologische Öle bevorzugt. Das erste Arbeitsmedium ist zum Beispiel ein Hochtemperatur-Thermalöl.However, this means that no phase transition of the working media may take place during operation of the storage device. For this reason, for example, the first oil selected as the first working medium. This preferably has a boiling point which is above the maximum temperature of the first working medium, particularly preferably clearly above it. For example, the boiling point is at a temperature that is a factor of at least 1.1; at least 1.25; or at least 1.5 is greater than the maximum temperature. This property is fulfilled, for example, by the thermal oil. While any high temperature solid oil can be used as the thermal oil, either mineral oils (for cost reasons), synthetic oils (due to their low corrosivity) or biological oils are preferred. The first working medium is, for example, a high-temperature thermal oil.
Als zweites Arbeitsmedium kann beispielsweise Wasser oder eine wasserhaltige Lösung verwendet werden. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Maximaltemperatur des zweiten Arbeitsmediums gering ist, also beispielsweise weniger als 100°C, insbesondere weniger als 95°C, beträgt. Alternativ kann auch das zweite Öl als zweites Arbeitsmedium zum Einsatz kommen. Das zweite Öl kann dem ersten Öl entsprechen, beispielsweise also als Thermalöl vorliegen. Insbesondere ist das zweite Arbeitsmedium ein Mitteltemperatur-Thermalöl.As a second working medium, for example, water or a water-containing solution can be used. This is particularly the case when the maximum temperature of the second working medium is low, that is, for example, less than 100 ° C, in particular less than 95 ° C, is. Alternatively, the second oil can be used as a second working medium. The second oil may correspond to the first oil, for example as thermal oil. In particular, the second working medium is a medium temperature thermal oil.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Feststoffwärmespeicher in mehrere logische Wärmespeichersegmente unterteilt ist, die jeweils wenigstens eine Wärmezuführleitung und wenigstens eine Wärmeentnahmeleitung aufweisen, wobei die Temperatur jedes Wärmespeichersegments mittels wenigstens eines Temperatursensors bestimmt wird. Dabei sollen die Massenströme der Arbeitsmedien durch die Wärmezuführleitung und die Wärmeentnahmeleitung jedes Wärmespeichersegments unabhängig von den Massenströmen der weiteren Wärmespeichersegmente einstellbar sein. Die wenigstens eine Wärmeentnahmeleitung ist bevorzugt mit der wenigstens einen Wärmezuführleitung thermisch gekoppelt, insbesondere ist die Wärmeentnahmeleitung die der Wärmezuführleitung – zumindest im Querschnitt gesehen – am nächsten gelegene Wärmeentnahmeleitung. An advantageous development of the invention provides that the solid heat storage is divided into a plurality of logical heat storage segments, each having at least one heat supply and at least one heat extraction line, wherein the temperature of each heat storage segment is determined by at least one temperature sensor. The mass flows of the working media should be adjustable by the heat supply and the heat extraction line of each heat storage segment independently of the mass flows of the other heat storage segments. The at least one heat removal line is preferably thermally coupled to the at least one heat supply line, in particular the heat extraction line is the heat removal line closest to the heat supply line - at least in cross section.
Jedes Wärmespeichersegment weist zudem einen Temperatursensor auf. Dieser ist bevorzugt derart angeordnet, dass er von den weiteren Wärmespeichersegmenten beziehungsweise deren Temperatur möglichst wenig beeinflusst wird. Beispielsweise ist der Temperatursensor – im Querschnitt gesehen – mittig in dem jeweiligen Wärmespeichesegment angeordnet. Aus der mittels des Temperatursensors bestimmten, insbesondere gemessenen, Temperatur kann die in dem jeweiligen Wärmespeichersegment vorliegende Wärmemenge beziehungsweise die verbleibende Wärmekapazität bestimmt oder zumindest näherungsweise geschätzt werden. Dabei wird beispielsweise zusätzlich eine Umgebungstemperatur in der Umgebung der Speichereinrichtung berücksichtigt. Somit kann anhand der Temperatur ein Einstellen der Massenströme der Arbeitsmedien derart erfolgen, dass beispielsweise keine thermische Überbelastung des Wärmespeichersegments auftritt und/oder die vorstehend beschriebenen Bedingungen bezüglich der Maximaltemperaturen eingehalten werden.Each heat storage segment also has a temperature sensor. This is preferably arranged such that it is influenced as little as possible by the other heat storage segments or their temperature. For example, the temperature sensor - seen in cross section - is arranged centrally in the respective heat storage segment. From the determined by means of the temperature sensor, in particular measured, the temperature present in the respective heat storage segment amount of heat or the remaining heat capacity can be determined or at least approximately estimated. In this case, for example, additionally an ambient temperature in the environment of the storage device is taken into account. Thus, based on the temperature setting of the mass flows of the working media can be such that, for example, no thermal overloading of the heat storage segment occurs and / or the conditions described above with respect to the maximum temperatures are met.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass zumindest in einer ersten Betriebsart für ein kälteres der Wärmespeichersegmente der Massenstrom durch die jeweilige Wärmezuführleitung vergrößert und/oder der Massenstrom durch die jeweilige Wärmeentnahmeleitung verringert und/oder für ein wärmeres der Wärmespeichersegmente der Massenstrom durch die jeweilige Wärmezuführleitung verringert und/oder der Massenstrom durch die jeweilige Wärmeentnahmeleitung vergrößert wird. Das Vergrößern beziehungsweise Verkleinern des Massenstroms erfolgt jeweils bezüglich des entsprechenden Massenstroms des wenigstens einen weiteren Wärmespeichersegments. Wird also festgestellt, dass wenigstens eines der Wärmespeichersegmente eine niedrigere Temperatur aufweist als das weitere Wärmespeichersegment, so wird ihm zumindest vorübergehend eine größere Wärmemenge pro Zeiteinheit zugeführt beziehungsweise eine geringere Wärmemenge pro Zeiteinheit entnommen als diesem weiteren Wärmespeichersegment. Dies geschieht durch entsprechendes Einstellen des Massenstroms durch die Wärmezuführleitung und/oder des Massenstroms durch die Wärmeentnahmeleitung des Wärmespeichersegments.An advantageous development of the invention provides that increases at least in a first mode for a colder heat storage segments of the mass flow through the respective Wärmezuführleitung and / or reduced the mass flow through the respective heat extraction line and / or for a warmer of the heat storage segments of the mass flow through the respective heat supply reduced and / or the mass flow through the respective heat extraction line is increased. The increasing or decreasing of the mass flow takes place in each case with respect to the corresponding mass flow of the at least one further heat storage segment. Thus, if it is determined that at least one of the heat storage segments has a lower temperature than the further heat storage segment, it is at least temporarily supplied to a larger amount of heat per unit time or a smaller amount of heat per unit time taken as this further heat storage segment. This is done by appropriately adjusting the mass flow through the heat supply line and / or the mass flow through the heat extraction line of the heat storage segment.
Analog hierzu kann selbstverständlich vorgegangen werden, wenn festgestellt wird, dass wenigstens eines der Wärmespeichersegmente wärmer ist als zumindest ein weiteres. In diesem Fall kann dem Wärmespeichersegment eine kleinere Wärmemenge pro Zeiteinheit zugeführt und/oder eine größere Wärmemenge pro Zeiteinheit entnommen werden. Auch dies geschieht durch entsprechendes Einstellen des Massenstroms durch die Wärmezuführleitung beziehungsweise die Wärmeentnahmeleitung. Mit der vorstehend genannten Vorgehensweise wird insbesondere eine gleichmäßige Temperaturverteilung über die Wärmespeichersegmente hinweg erzielt, sodass das zweite Arbeitsmedium bei gleichen Massenströmen für verschiedene Wärmespeichersegmente jeweils mit derselben oder zumindest einer ähnlichen Temperatur entnommen werden kann.By analogy, it is of course possible to proceed if it is determined that at least one of the heat storage segments is warmer than at least one other. In this case, the heat storage segment, a smaller amount of heat per unit time supplied and / or a larger amount of heat per unit time can be removed. This is also done by appropriately adjusting the mass flow through the heat supply line or the heat extraction line. In particular, a uniform temperature distribution over the heat storage segments is achieved with the above-mentioned procedure, so that the second working medium can be taken out at the same mass flows for different heat storage segments, each with the same or at least a similar temperature.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass zumindest in einer zweiten Betriebsart der Massenstrom durch die Wärmezuführleitung zum Zuführen einer bestimmten Wärmezuführmenge in ein erstes der Wärmespeichersegmente eingestellt wird, wobei der Massenstrom durch die Wärmeentnahmeleitung wenigstens eines weiteren der Wärmespeichersegmente zum Entnehmen einer bestimmten Wärmeentnahmemenge, die größer oder gleich der Wärmezuführmenge ist, eingestellt wird. Die dem weiteren der Wärmespeichersegmente in Form der Wärmeentnahmemenge entnommene Wärmemenge wird also zumindest teilweise dem ersten der Wärmespeichersegmente in Form der Wärmezuführmenge zugeführt. Die Wärmeentnahmemenge kann größer als die Wärmezuführmenge sein, sodass dem Wärmespeichersegment die in diesem gespeicherte Wärme – bei ausreichendem Ladestand – entnommen wird.In a preferred embodiment of the invention it is provided that, at least in a second mode of operation, the mass flow through the heat supply line is adjusted to supply a specific amount of heat to a first one of the heat storage segments, the mass flow passing through the heat extraction line of at least one other of the heat storage segments to extract a given heat removal amount. that is greater than or equal to the amount of heat supplied. The quantity of heat removed from the further heat storage segments in the form of the heat removal quantity is thus at least partially supplied to the first of the heat storage segments in the form of the heat supply quantity. The heat removal amount may be greater than the amount of heat supply, so that the heat storage segment stored in this heat - with sufficient charge level - is removed.
Beispielsweise kann es vorgesehen sein, dass für das weitere der Wärmespeichersegmente der Massenstrom durch die Wärmezuführleitung derart eingestellt wird, dass die unmittelbar in das weitere der Wärmespeichersegmente eingebrachte Wärmezuführmenge kleiner als die diesem entnommene Wärmeentnahmemenge ist. Insbesondere ist die dem weiteren der Wärmespeichersegmente zugeführte Wärmezuführmenge gleich Null und mithin der Massenstrom durch die Wärmezuführleitung ebenfalls gleich Null.For example, it can be provided that for the further of the heat storage segments, the mass flow through the heat supply is set such that the introduced directly into the other of the heat storage segments heat input quantity is smaller than the heat removal amount taken from this. In particular, the heat supply amount supplied to the other of the heat storage segments is equal to zero and consequently the mass flow through the heat supply line is also equal to zero.
Die Wärmespeichersegmente beschreiben, wie vorstehend bereits dargelegt, lediglich eine logische Aufteilung des Feststoffwärmespeichers. Entsprechend sind die einzelnen Wärmespeichersegmente miteinander wärmeübertragend verbunden beziehungsweise gekoppelt. Bevorzugt sind das erste und das weitere der Wärmespeichersegmente unmittelbar benachbart zueinander angeordnet, sodass die dem ersten der Wärmespeichersegmente zugeführte Wärmezuführmenge durch Wärmeleitung in das weitere der Wärmespeichersegmente gelangen kann, wo sie in Form der Wärmeentnahmemenge entnommen wird.The heat storage segments describe, as already explained above, only one logical division of the solid heat storage. Accordingly, the individual heat storage segments are connected or coupled with each other to transfer heat. Preferably, the first and the further of the heat storage segments are arranged immediately adjacent to each other, so that the first of the heat storage segments supplied heat supply amount can pass through heat conduction into the other of the heat storage segments, where it is removed in the form of heat removal.
Es liegt also lediglich ein mittelbares Zuführen von Wärme in das weitere der Wärmespeichersegmente aus dem ersten der Wärmespeichersegmente vor. Auf diese Weise kann beispielsweise das erste der Wärmespeichersegmente auf eine hohe Temperatur gebracht werden und dennoch das zweite Arbeitsmedium lediglich mit einer geringeren Temperatur beaufschlagt werden, sodass dessen vorgegebene Maximaltemperatur auch bei nur geringem Massenstrom nicht erreicht wird, nämlich weil es nicht das erste der Wärmespeichersegmente, sondern lediglich das weitere der Wärmespeichersegmente durchläuft.Thus, there is only an indirect supply of heat in the other of the heat storage segments from the first of the heat storage segments. In this way, for example, the first of the heat storage segments can be brought to a high temperature and yet the second working medium are acted upon only with a lower temperature, so that its predetermined maximum temperature is not reached even at low mass flow, namely because it is not the first of the heat storage segments, but only passes through the further of the heat storage segments.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass zumindest in der zweiten Betriebsart die Massenströme durch die Wärmezuführleitungen und die Wärmeentnahmeleitungen derart eingestellt werden, dass die Summe der Wärmezuführmengen der Summe der Wärmeentnahmemengen entspricht oder größer als diese ist. Eine derartige Vorgehensweise ist insbesondere im Falle der vorstehend beschriebenen zweiten Betriebsart, in welcher nicht allen Wärmespeichersegmenten unmittelbar über die entsprechenden Wärmezuführleitungen Wärme zugeführt wird, sinnvoll. Beispielsweise ist es nun vorgesehen, mindestens einem Wärmespeichersegment, bevorzugt mehreren Wärmespeichersegmenten, jeweils eine Wärmezuführmenge zuzuführen, wobei diese Wärmezuführmengen in Summe größer sind als die gesamte, dem Wärmespeicher, also allen Wärmespeichersegmenten, entnommene Wärmeentnahmemenge. Auf diese Weise wird wenigstens ein Wärmespeichersegment, bevorzugt mehrere Wärmespeichersegmente, auf einer konstanten Temperatur gehalten oder weiter erwärmt, während einem anderen der Wärmespeichersegmente Wärme entnommen wird, insbesondere ohne ihm unmittelbar Wärme zuzuführen.In a further development of the invention, it is provided that, at least in the second operating mode, the mass flows through the heat supply lines and the heat extraction lines are set such that the sum of the heat supply amounts is equal to or greater than the sum of the heat removal quantities. Such a procedure is particularly useful in the case of the second mode of operation described above, in which heat is not supplied to all the heat storage segments directly via the corresponding heat supply lines. For example, it is now provided to supply at least one heat storage segment, preferably a plurality of heat storage segments, each a heat supply, these heat supply amounts are greater than the total, the heat storage, so all heat storage segments, extracted heat removal amount. In this way, at least one heat storage segment, preferably a plurality of heat storage segments, maintained at a constant temperature or further heated, while another of the heat storage segments heat is removed, in particular without him directly supplying heat.
Anders ausgedrückt kann es vorgesehen sein, dass zumindest in der zweiten Betriebsart der Massenstrom durch die Wärmezuführleitung nur für einen Teil der Wärmespeichersegmente größer als Null eingestellt wird, während der Massenstrom durch die Wärmeentnahmeleitung für wenigstens eines der Wärmespeichersegmente, für welches der Massenstrom durch die Wärmezuführleitung gleich Null ist, größer als Null eingestellt wird.In other words, it can be provided that, at least in the second mode of operation, the mass flow through the heat supply line is set to be greater than zero only for a portion of the heat storage segments, while the mass flow through the heat extraction line for at least one of the heat storage segments, for which the mass flow through the heat supply equal Zero is set greater than zero.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt:The invention will be explained in more detail with reference to the embodiments illustrated in the drawings, without any limitation of the invention. Showing:
Die
In den Rohrleitungen
Der Verbraucher
Die Speichereinrichtung
In der abgebildeten schematischen Darstellung des Feststoffwärmespeichers
Analog bilden zwei der Wärmeentnahmerohre
Selbstverständlich können alternativ lediglich eine Wärmezuführleitung oder mehr als zwei Wärmezuführleitungen und/oder lediglich eine Wärmeentnahmeleitung oder mehr als zwei Wärmeentnahmeleitungen in dem Feststoffwärmespeicher
Dem Feststoffwärmespeicher
Über das Ventil
Entsprechendes gilt für die Wärmeentnahmeleitungen
Die Sekundärwärmequelle
Die
Der Unterschied liegt darin, dass anstelle des Ventils
Mithilfe der Ventile
Entsprechendes gilt für die Wärmeentnahmeleitungen
Anhand der
Entsprechendes gilt für die Wärmeentnahmeleitungen
Die Rohrleitungen
In der dargestellten Schaltkonfiguration wird lediglich dem Wärmespeichersegment
Die
Bei einer derartigen Schaltkonfiguration kann es zudem vorgesehen sein, dass eine Gesamtwärmeentnahmemenge, welche sich aus den einzelnen, für die Wärmespeichersegmente
Die
Bei dieser Ausführungsform ist es nun vorgesehen, dass neben dem Wärmeverbraucher
Das bedeutet, dass die mit einem der Wärmeverbraucher
Selbstverständlich können mehr als zwei Wärmeverbraucher
Die
Die
Die
Die
Verschiedene Aufteilungen der Rohrleitungen
Claims (24)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102012218634.4A DE102012218634A1 (en) | 2012-10-12 | 2012-10-12 | Storage device for temporary storage of thermal energy and method for operating a memory device |
PCT/EP2013/071116 WO2014057014A1 (en) | 2012-10-12 | 2013-10-10 | Storage device for temporarily storing thermal energy, and method for operating a storage device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102012218634.4A DE102012218634A1 (en) | 2012-10-12 | 2012-10-12 | Storage device for temporary storage of thermal energy and method for operating a memory device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102012218634A1 true DE102012218634A1 (en) | 2014-04-30 |
Family
ID=49382402
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102012218634.4A Withdrawn DE102012218634A1 (en) | 2012-10-12 | 2012-10-12 | Storage device for temporary storage of thermal energy and method for operating a memory device |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102012218634A1 (en) |
WO (1) | WO2014057014A1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102013201251A1 (en) | 2013-01-25 | 2014-08-14 | Cm-Institute (Civilisations Matter) E.V. | Method for operating a water treatment plant, corresponding water treatment plant and use of the process for the treatment of raw water |
US10988654B2 (en) | 2016-01-04 | 2021-04-27 | Kraftblock Gmbh | Thermal storage with phosphorus compounds |
DE202017007549U1 (en) | 2017-02-13 | 2022-08-11 | Norbert Hoffmann | System for energy supply of a building and solid heat storage |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104266340B (en) * | 2014-10-23 | 2016-08-17 | 海南大学 | A kind of Wind-driven rotating disc-type viscous friction water heater |
BE1024015B1 (en) * | 2016-07-29 | 2017-10-27 | Cesi Power Exchanger | HEAT EXCHANGER FOR THERMAL SOLAR SENSOR |
CN109114633A (en) * | 2018-09-21 | 2019-01-01 | 沈阳世杰电器有限公司 | Solid thermal energy storage system with multiloop interface |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19826625A1 (en) * | 1998-06-17 | 1999-12-23 | Lieselotte Glas | Low-energy building using solar energy |
DE19944438A1 (en) * | 1999-09-16 | 2001-03-22 | Hdb Weissinger Gmbh | Heat storage |
DE10101622A1 (en) * | 2001-01-16 | 2001-12-06 | Frank Koehne | Heat energy store with warm water tank takes energy from heating and cooling of solid body, e.g. of concrete, stores it and yields it in controlled manner |
-
2012
- 2012-10-12 DE DE102012218634.4A patent/DE102012218634A1/en not_active Withdrawn
-
2013
- 2013-10-10 WO PCT/EP2013/071116 patent/WO2014057014A1/en active Application Filing
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102013201251A1 (en) | 2013-01-25 | 2014-08-14 | Cm-Institute (Civilisations Matter) E.V. | Method for operating a water treatment plant, corresponding water treatment plant and use of the process for the treatment of raw water |
US10988654B2 (en) | 2016-01-04 | 2021-04-27 | Kraftblock Gmbh | Thermal storage with phosphorus compounds |
DE202017007549U1 (en) | 2017-02-13 | 2022-08-11 | Norbert Hoffmann | System for energy supply of a building and solid heat storage |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2014057014A1 (en) | 2014-04-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102012218634A1 (en) | Storage device for temporary storage of thermal energy and method for operating a memory device | |
DE102014212676B4 (en) | Energy storage device for temporary storage of thermal energy, power plant with an energy storage device and method for operating an energy storage device | |
EP3270066B1 (en) | Energy supply system comprising a latent heat accumulator and method for operating an energy supply system | |
WO2009095010A2 (en) | Heating system | |
EP2713130B1 (en) | Thermal storage device for refrigeration systems | |
EP2404114B1 (en) | Heating system or cooling system and method for operating heating systems or cooling systems | |
DE202009017843U1 (en) | Temperature System | |
DE102012024211A1 (en) | Heat storage system for solar thermal system, has heat transfer medium distributor that is formed such that heat storage tanks are connected in series with flow and return connections at switching positions | |
EP1906101B1 (en) | Storage assembly and reuse method for thermal energy | |
EP2481991B1 (en) | Collector and distributor for a heating or cooling assembly | |
DE1800816B1 (en) | Storage heating system | |
DE102010056370A1 (en) | Device for increasing efficiency of heat pump system for use during industrial water treatment, has condenser connected with valve such that industrial water is flowed, and heat carrier circuit that is closed between condenser and tanks | |
WO2018082815A2 (en) | System for storing thermal energy | |
DE102018201619B4 (en) | Heat storage device, work device, method for operating a heat storage device and method for operating a work device | |
DE102011106022A1 (en) | Hot water generation, storage and distribution device has sampling mixers that are connected to line bus facility, for extracting hot water from hot water pipes that are connected to hot water consumption devices | |
EP2189730A2 (en) | System for supplying a heat consumer and method for operating such a system | |
DE202006014036U1 (en) | Storage arrangement e.g. for heating systems, has two storage areas which are arranged in level order and corresponding storage areas are connected for reloading storage medium by lines | |
AT526249B1 (en) | Method for temperature control of building rooms | |
EP1788314A1 (en) | Space heating system with more than one heat source | |
AT523320B1 (en) | ||
DE102022209850A1 (en) | Heat pump arrangement, method for its operation and building equipped therewith | |
EP2937636A1 (en) | Buffer storage system for use in a local or district heating network | |
DE102012011567A1 (en) | Heating- and cooling system has generator or consumer for heating or cooling temperature transfer medium, where generator or consumer is connected to temperature line system with three lines formed for guiding temperature transfer | |
EP2309219A1 (en) | Device for influencing the temperature of a liquid medium | |
DE102013113252B4 (en) | Device with at least one power and / or work machine, pumped storage power plant, industrial plant and method for their operation |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R082 | Change of representative |
Representative=s name: GLEISS GROSSE SCHRELL UND PARTNER MBB PATENTAN, DE |
|
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |