DE102014012532A1

DE102014012532A1 - Vorrichtung zum Speichern und Wiedergewinnen von elektrischer Energie, insbesondere von mit Windkraftanlagen und Photovoltaikelementen erzeugter elektrischer Energie

Info

Publication number: DE102014012532A1
Application number: DE102014012532.7A
Authority: DE
Inventors: Dieter Reck
Original assignee: Reck Energietechnik AG
Current assignee: Reck Energietechnik AG
Priority date: 2014-08-28
Filing date: 2014-08-28
Publication date: 2016-03-03

Abstract

Bei einer Vorrichtung zum Speichern und Wiedergewinnen von elektrischer Energie, insbesondere von Windkraftanlagen und Photovoltaikelementen erzeugter elektrischer Energie, mit zumindest einem Wärmespeicher, der ein schmelzbares Material mit einem Schmelzpunkt < 1000°C hat, ist vorgesehen, dass der Wärmespeicher wenigstens zwei Speicherkörper hat, denen wahlweise zumindest eine Induktion zuordbar ist und die in einem isolierten Raum angeordnet sind. Der Wärmespeicher dieser Vorrichtung kann innerhalb kurzer Zeit die gespeicherte Wärme abgeben. Zudem kann in diesen Wärmespeicher auf einfache Weise wieder Wärmeenergie eingetragen werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Speichern und Wiedergewinnen von elektrischer Energie, insbesondere von mit Windkraftanlagen und Photovoltaikelementen erzeugter elektrischer Energie, mit zumindest einem Wärmespeicher, der ein schmelzbares Material mit einem Schmelzpunkt < 1000°C hat.
Eine Vorrichtung dieser Gattung ist in der rangälteren DE 10 2014 003 502.6 beschrieben. Von Energieerzeugern, beispielsweise Windkraftanlagen oder Photovoltaikelementen erzeugte elektrische Energie wird dort in Wärme umgewandelt, aus der Wärme kann zu einem späteren Zeitpunkt wieder elektrische Energie gewonnen werden. Dabei ist in dieser Druckschrift ein Wärmespeicher angegeben, der ein schmelzbares Material mit einem Schmelzpunkt < 1000°C aufweist. Elektrische Energie wird zum Herstellen einer Schmelze verwendet, diese Schmelze kann in voneinander verschiedenen Temperaturen vorliegen. Bei einem Abkühlen der Schmelze kann Wärme entnommen werden und über Turbinen zurück in elektrische Energie umgewandelt werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Gattung aufzuzeigen, deren Wärmespeicher innerhalb kurzer Zeit die gespeicherte Energie abgeben kann und in den auf einfache Weise wieder Wärmeenergie eingetragen werden kann.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Wärmespeicher wenigstens zwei Speicherkörper hat, denen wahlweise zumindest eine Induktion zuordbar ist und die in einem isolierten Raum angeordnet sind.
Der Wärmespeicher der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst wenigstens zwei Speicherkörper. Diese Speicherkörper können das schmelzbare Material aufweisen, das die Wärmeenergie aufnimmt. Der Eintrag von Wärme in diesen Wärmespeicher erfolgt über eine Induktion. Dabei reicht eine Induktion aus, die wahlweise jeweils einem Speicherkörper zugeordnet wird. In beide Speicherkörper kann somit abwechselnd Wärme eingetragen werden, die aus der elektrischen Energie beispielsweise von Windkraftanlagen gewonnen wird.
Da die Speicherkörper in einem isolierten Raum angeordnet sind, halten sie die eingetragene Wärme. Eine Abgabe von Wärme ist nur in das Rauminnere möglich, da dieser Raum gegenüber der Umgebung isoliert ist. Erst wenn aus dem Rauminneren Gase abgeführt werden, ist ein Austrag von Wärmeenergie erreicht. Dieser Austrag von Gasen kann durch eine kontrollierte Be- und Entlüftung des isolierten Raumes in einfacher Weise vorgenommen werden.
Nach einer ersten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass jeder Speicherkörper säulenartig ausgebildet ist. Diese Säulenbauform ermöglicht ein nahes Aneinanderordnen von Speicherkörpern im isolierten Raum. Es können jeweils Speicherkörper in Reihen angeordnet sein, aufgrund der Säulenform können einander benachbarte Reihen zueinander versetzt sein, so dass die Säulenkörper dicht an dicht anordbar sind. Eine durch den isolierten Raum geführte Gasführung streicht dann zwischen den Speicherkörpern hindurch, und nimmt von den Oberflächen der Speicherkörper Wärme ab.
Dabei ist eine Vergrößerung der Oberfläche dadurch erreichbar, dass jeder Speicherkörper auf seiner Außenseite vorstehende Fortsätze hat. Diese Fortsätze können wie Flossen ausgebildet sein und radial von der Oberfläche des Speicherkörpers abstehen.
Der Raum ist vorzugsweise mit Speicherkörpern ausgefüllt. Dadurch ist ein entsprechendes Volumen zur Aufnahme von Wärmeenergie ausgebildet.
Nach einer nächsten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Induktion als Aufschiebebauteil für einen Speicherkörper ausgebildet ist. Eine Induktion nach Verständnis dieser Anmeldung ist ein Spulenbauteil, das nach dieser Weiterbildung auf Abschnitte der Speicherkörper aufgeschoben werden kann. Nach diesem Aufschieben ist durch einen Stromfluss durch die Induktion Wärme in diesen Speicherkörper erzeugbar. Wenn dieser Wärmeeintrag abgeschlossen ist, kann die Induktion von diesem Speicherkörper abgenommen werden und auf einen anderen Speicherkörper aufgeschoben werden. So sind nach und nach und im fortlaufenden Betrieb immer wieder sämtliche Speicherkörper mit nur z. B. einer Induktion bedienbar, wodurch sich die Rüstkosten entsprechend verringern. Für die Induktion ist dabei vorzugsweise ein Fahrgestell vorgesehen, mit dem es zu den einzelnen Speicherkörpern verbracht werden kann.
Nach einer nächsten Weiterbildung der Erfindung ist noch vorgesehen, dass der Raum mit einer Wandung zweigeteilt ist, wobei ein Teilraum für Speicherbehälter und ein zweiter Teilraum für die Induktion und für durch die Wandung hindurchgeführte Abschnitte der Speicherbehälter vorgesehen sind. Nach dieser Weiterbildung ist die Induktion nicht in dem Raum angeordnet, in dem die Wärme bevorratet wird. Für die Induktion gibt es einen separaten Raum, der durch eine beispielsweise horizontal durch den Raum verlaufende Wandung abgeteilt ist. Damit aber die Induktion auf die Speicherkörper einwirken kann, stehen diese mit Abschnitten in den Teilraum der Induktivität vor. Die Induktion kann in diesem Teilraum den Speicherbehältern zugeordnet werden. Im Teilraum für die Induktion weisen diese Abschnitte der Speicherbehälter keine nach außen vorstehenden Fortsätze auf.
Ein Ausführungsbeispiel, aus dem sich weitere erfinderische Merkmale ergeben, ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:
1: eine schematische Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit in einem geöffnet dargestellten Raum angeordneten Speicherkörpern und
2: eine Draufsicht auf einige Speicherkörper der Vorrichtung gemäß 1.
Die Vorrichtung in 1 weist einen quaderförmigen gut isolierten Raum 1 auf. In diesem Raum 1 sind in paralleler Ausrichtung zueinander säulenartige Speicherkörper 2 angeordnet. 2 zeigt, dass die Speicherkörper 2 in Reihen und zueinander versetzt angeordnet sind. Auf ihren Außenseiten weisen sie jeweils vorstehende Fortsätze 3 auf. Durch diese Fortsätze 3 bildet sich eine starke Verrippung der Speicherkörper 2 aus.
Der Raum 1 ist durch eine horizontal verlaufende Trennwand 4 in zwei Teilräume 5, 6 für die Speicherkörper 2 und für zumindest eine Induktion 7 aufgeteilt. Die Induktion 7 ist als Aufschiebebauteil ausgebildet, die auf Speicherkörper 2 aufschiebbar ist. Die Speicherkörper 2 stehen dazu abschnittsweise in den Teilraum 6 vor, im Bereich dieses Vorstehens sind keine Fortsätze 3 angeordnet.
Für die Induktion 7 ist ein Fahrgestell 8 vorgesehen, das mit einer Hubeinrichtung 9 ausgerüstet ist. Die Induktion 7 kann mit dem Fahrgestell 8 auf dem Boden des Raums 1 verfahren werden, um die Induktion 7 einem Speicherkörper 2 zuzuordnen. Durch die Hubeinrichtung 9 wird die Induktion 7 dann auf den Speicherkörper 2 aufgeschoben.
Das Eintragen von Wärmeenergie in den Raum 1 erfolgt über elektrischen Strom und die Induktion 7. Ein Austrag von Wärme wird über durch den Raum 1 geführte Luft vorgenommen. Diese Luft wird als Frischluft entlang Pfeil 10 in einen Lufteinlass 11 gegeben. Die Luft streicht dann an den Speicherkörpern 2 entlang, 2 zeigt, dass die Luft über viele Oberflächen hinweg streicht und durch ein quasi Labyrinth der Speicherkörper 2 strömen muss. Dabei geht Wärme an die Luft über, so dass diese als erhitzte Luft am Luftauslass 12 entlang Pfeil 13 austritt und in einen Wärmetauscher 14 geführt wird. Dieser Wärmetauscher ist über Leitungen 15 mit dem Verdichter einer Gasturbine verknüpft, dazu kann auf die DE 10 2014 003 502 verwiesen werden. Die Abwärme des Wärmetauschers 14 wird über eine Rückführleitung 15 entlang Pfeilen 16 zurück zum Lufteinlass 11 geführt und der zugeführten Frischluft beigemischt.
Alle in der vorstehenden Beschreibung und in den Ansprüchen genannten Merkmale sind in einer beliebigen Auswahl mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs kombinierbar. Die Offenbarung der Erfindung ist somit nicht auf die beschriebenen bzw. beanspruchten Merkmalskombinationen beschränkt, vielmehr sind alle im Rahmen der Erfindung sinnvollen Merkmalskombinationen als offenbart zu betrachten.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102014003502 [0002, 0018]

Claims

Vorrichtung zum Speichern und Wiedergewinnen von elektrischer Energie, insbesondere von Windkraftanlagen und Photovoltaikelementen erzeugter elektrischer Energie, mit zumindest einem Wärmespeicher, der ein schmelzbares Material mit einem Schmelzpunkt < 1000°C hat, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmespeicher wenigstens zwei Speicherkörper (2) hat, denen wahlweise zumindest eine Induktion (7) zuordbar ist und die in einem isolierten Raum (1) angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Speicherkörper (2) säulenartig ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Speicherkörper (2) auf seiner Außenseite vorstehende Fortsätze (3) hat.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Raum (1) mit Speicherkörpern (2) ausgefüllt ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Induktion (7) als Aufschiebebauteil für einen Speicherkörper (2) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass für die Induktion (7) ein Fahrgestell (8) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrgestell (8) zumindest eine Hubeinrichtung (9) für die Induktion (7) hat.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Raum (1) mit einer Wandung (4) zweigeteilt ist, wobei ein Teilraum (5) für die Speicherbehälter (2) und ein zweiter Teilraum (6) für die Induktion (7) und für die Wandung (4) hindurchgeführte Abschnitte der Speicherbehälter (2) vorgesehen ist.