DE102016218383A1

DE102016218383A1 - Verfahren zur Speicherung von Wärmeenergie, Wärmeenergiespeichereinheit, sowie System zur Wärmeenergiespeicherung

Info

Publication number: DE102016218383A1
Application number: DE102016218383.4A
Authority: DE
Inventors: Hans-Gerd Dibowski
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 2016-09-23
Filing date: 2016-09-23
Publication date: 2018-03-29
Anticipated expiration: 2036-09-24
Also published as: DE102016218383B4

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Speicherung von Wärmeenergie unter Verwendung eines Hochtemperatur-Wärmeenergiespeichers (12) mit einem darin angeordneten ersten Wärmespeichermedium (16) und mit einem Eintrittsbereich zum Einleiten von konzentrierte Solarstrahlung in den Hochtemperatur-Wärmeenergiespeicher (12) und eines Niedertemperatur-Wärmeenergiespeicher (14) mit einem darin angeordneten zweiten Wärmespeichermedium (28) mit folgenden Schritten: – Einleiten von konzentrierte Solarstrahlung durch den Eintrittsbereich in den Hochtemperatur-Wärmeenergiespeicher (12) über einen ersten Zeitraum t1 und dadurch erfolgendes, gleichzeitiges Erwärmen des ersten Wärmespeichermediums (16) auf eine erste Temperatur T1 mittels der konzentrierten Solarstrahlung – Abgeben von Wärmeenergie vom Hochtemperatur-Wärmeenergiespeicher (12) an den Niedertemperatur-Wärmeenergiespeicher (14) zur Erwärmung des zweiten Wärmespeichermediums (28) über einen zweiten Zeitraum t2 und Abgabe von Nutzwärme mit einer zweiten Temperatur T2 aus dem Niedertemperatur-Wärmeenergiespeicher (14) über zumindest den zweiten Zeitraum t2, wobei gilt: T1 > T2 und t1 < t2.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Speicherung von Wärmeenergie, Wärmeenergiespeichereinheit, sowie System zur Wärmeenergiespeicherung.
Energie, insbesondere Wärmeenergie, ist nur selten an Orten verfügbar, an denen diese benötigt wird. Daher wurden verschiedene Verfahren entwickelt, um Wärmeenergie zu transportieren. Es sind beispielsweise kontinuierliche Verfahren bekannt, bei denen ein Wärmeträgermedium an einem Ort erwärmt wird und zu einem anderen Ort zur Abgabe der Wärmeenergie kontinuierlich transportiert wird. Ein derartiges Verfahren zum Transport von Wärmeenergie wird bei den meisten gängigen Kraftwerkstypen oder auch bei der Nutzung von Fernwärme angewendet.
Neben dem kontinuierlichen Verfahren gibt es auch diskontinuierliche Systeme, bei denen Wärme in einem Wärmeenergiespeicher gespeichert wird, um diese dann an einem anderen Ort abzugeben. Dabei sind beispielsweise Verfahren bekannt, bei denen die Wärmeenergie physikalisch in einem Stoff gespeichert wird. Derartige Speicher sind als Latentwärmespeicher bekannt, bei denen ein Stoff zu einem Phasenwechsel erwärmt wird und zu einem späteren Zeitpunkt der Stoff zu einem erneuten Phasenwechsel angeregt wird, so dass Wärmeenergie in der Größenordnung der Kristallisationsenthalpie oder Kondensationsenthalpie abgegeben wird.
Neben Latentwärmespeichern existieren andere Systeme zum Transport von Wärmeenergie, bei denen ein Wärmeträgermedium mit hoher Wärmekapazität erwärmt wird und an den Ort, an dem die Wärmeenergie benötigt wird, transportiert wird.
Bei den bekannten mobilen Wärmeenergiespeichern besteht grundsätzlich das Problem, dass die Beladezeiten, in denen die Wärmeenergie dem mobilen Wärmeenergiespeicher zugeführt wird, relativ hoch sind. Darüber hinaus werden die mobilen Wärmeenergiespeicher häufig mit Energiequellen, die fossile Brennstoffe verwenden, beladen, wie beispielsweise durch den Einsatz von Abwärme aus industriellen Prozessen oder durch eigene Brenner. Auch die Verwendung von elektrischer Energie zur Beladung ist bekannt. Die langen Beladezeiten sind aus kommerzieller wie auch aus thermodynamischer Sicht ungünstig, da es bereits während der Beladezeiten zu Wärmeverlusten kommen kann, was zu einer Verringerung des Wirkungsgrades führt. Bei einer Beladung mittels Solarenergie, wie es in DE 10 2012 201 872 A1 der Anmelderin beschrieben ist, besteht das Problem der Entladung des Wärmeenergiespeichers. Darüber hinaus ist der Wärmeenergiespeicher mit einer höheren Temperatur als der Zieltemperatur beladen, so dass eine Regelung der Zieltemperatur schwierig ist.
Verfahren zur Speicherung von Wärmeenergie, Wärmeenergiespeichereinheit, sowie System zur Wärmeenergiespeicherung
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Speicherung von Wärmeenergie zu schaffen, bei dem möglichst geringe Beladezeiten und eine vorteilhafte Entladung möglich sind, wobei gleichzeitig eine umweltfreundliche Energiequelle genutzt werden soll. Es ist ferner die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Wärmeenergiespeichereinheit sowie ein System zur mobilen Wärmespeicherung, die diesen Anforderungen entsprechen.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist definiert durch die Merkmale des Patentanspruchs 1.
Die erfindungsgemäße Wärmeenergiespeichereinheit ist definiert durch die Merkmale des Anspruchs 11.
Das erfindungsgemäße System zur Wärmeenergiespeicherung ist definiert durch die Merkmale des Anspruchs 19.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Speicherung von Wärmeenergie sieht die Verwendung eines Hochtemperatur-Wärmeenergiespeichers mit einem darin angeordneten ersten Wärmespeichermedium und mit einem Eintrittsbereich zum Einleiten von konzentrierter Solarstrahlung in den Hochtemperatur-Wärmeenergiespeicher sowie ein Niedertemperatur-Wärmeenergiespeicher mit einem darin angeordneten zweiten Wärmespeichermedium vor. Das Verfahren weist dabei folgende Schritte auf:

– Einleiten von konzentrierte Solarstrahlung durch den Eintrittsbereich in den Hochtemperatur-Wärmeenergiespeicher über einen ersten Zeitraum t1 und dadurch erfolgendes, gleichzeitiges Erwärmen des ersten Wärmespeichermediums auf eine erste Temperatur T1 mittels der konzentrierten Solarstrahlung
– Abgeben von Wärmeenergie vom Hochtemperatur-Wärmeenergiespeicher an den Niedertemperatur- Wärmeenergiespeicher zur Erwärmung des zweiten Wärmespeichermediums über einen zweiten Zeitraum t2 und Abgabe von Nutzwärme mit einer zweiten Temperatur T2 aus dem Niedertemperatur-Wärmeenergiespeicher über zumindest den zweiten Zeitraum t2, wobei gilt: T1 > T2 und t1 < t2.

Das erfindungsgemäße Verfahren bietet den Vorteil, dass zwei unterschiedliche Wärmeenergiespeicher genutzt werden und somit eine optimierte Auswahl von Speichermaterial passend zu den jeweiligen Betriebstemperaturen ausgewählt werden kann. In dem Hochtemperatur-Wärmeenergiespeicher ist es möglich mittels der konzentrierten Solarstrahlung eine Aufladung in einem ersten Zeitraum t1, der kürzer ist als der Zeitraum t2 der Entladung des Niedertemperatur-Wärmeenergiespeichers eine vorteilhafte Wärmeenergiespeicherung auf einem hohen Temperaturniveau vorzunehmen. Bei Wärmeenergiespeichern aus dem Stand der Technik besteht hierbei nun die Problematik, dass Wärmeenergiespeicher häufig für die Beheizung von Räumen verwendet werden, so dass die hohe erste Temperatur T1, mit der der Hochtemperatur-Wärmeenergiespeicher beladen ist, nur unzureichend nutzbar ist bzw. aufwendig gewandelt werden muss. Das erfindungsgemäße Verfahren hierbei in vorteilhafter Weise vor, dass die Wärmeenergie des Hochtemperatur-Wärmeenergiespeichers für die Erwärmung eines Niedertemperatur-Wärmeenergiespeichers genutzt wird, wobei die Erwärmung über einen zweiten Zeitraum t2 andauert, der größer ist als der erste Zeitraum t1, in dem der Hochtemperatur-Wärmeenergiespeicher beladen wurde. Aus dem Niedertemperatur-Wärmeenergiespeicher kann nun die gewünschte Nutzwärme mit einer zweiten Temperatur T2 entnommen werden. Dies kann zumindest über den zweiten Zeitraum t2 erfolgen, aufgrund der Wärmespeichermöglichkeit in dem Niedertemperatur-Wärmeenergiespeicher natürlich auch über einen darüber hinaus gehenden Zeitraum. Die Temperaturen T1 und T2 müssen nicht notwendigerweise konstant sein, sondern T1 und T2 können auch Temperaturbereiche angeben.
Die Erfindung liegt dabei die Erkenntnis zugrunde, dass theoretisch unter idealen Bedingungen (also ohne Verluste) bei der Übertragung der Wärme vom Hochtemperatur-Wärmeenergiespeicher auf den Niedertemperatur-Wärmeenergiespeicher für die Wärmeinhalte der beiden Speicher gilt: Q_HT = Q_NT (HT bedeutet Hochtemperatur-Wärmeenergiespeicher und NT bedeutet Niedertemperatur-Wärmeenergiespeicher, wobei Q der Wärmeinhalt ist).
Ferner gilt: Q = Q .·t
Für die Übertragung der Wärme vom Hochtemperatur-Wärmeenergiespeicher zum Niedertemperatur-Wärmeenergiespeicher gilt dann: (Q .₁·t₁)_HT = (Q .₂·t₂)_NT
Mit anderen Worten: Bei einer Beladung mit einer hohen Leistungsdichte Q .₁ über einen Zeitraum t1 entsteht der gleiche Wärmeinhalt wie bei einer Entladung mit geringer Leistungsdichte Q .₂ über einen längeren Zeitraum t2.
Vorzugsweise umgibt der Niedertemperatur-Wärmeenergiespeicher den Hochtemperatur-Wärmeenergiespeicher zumindest teilweise. Der Hochtemperatur-Wärmeenergiespeicher kann beispielsweise in einer Aussparung des Niedertemperatur-Wärmeenergiespeichers eingesetzt sein. Dies hat den Vorteil, dass einerseits der Hochtemperatur-Wärmeenergiespeicher größtenteils vom Niedertemperatur-Wärmeenergiespeicher umschlossen ist, so dass im Gebrauch Gefahr, die von der hohen Temperatur des Hochtemperatur-Wärmeenergiespeichers für einen Betreiber ausgeht, gering gehalten wird und darüber hinaus sichergestellt, dass ein großer Betrag der Wärmeenergie, die vom Hochtemperatur-Wärmeenergiespeicher auf den Niedertemperatur-Wärmeenergiespeicher übertragen wird zu diesem gelangen und somit die Verluste gering gehalten werden. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass der Hochtemperatur-Wärmeenergiespeicher während des Abgebens der Wärmeenergie vollständig von dem Niedertemperatur-Wärmeenergiespeicher umschlossen ist, indem dieser beispielsweise einen Deckel aufweist, der den Hochtemperatur-Wärmeenergiespeicher abdeckt.
Somit wird sämtliche Wärmeenergie, die über die Außenseiten von dem Hochtemperatur-Wärmeenergiespeicher abgegeben werden, von dem Niedertemperatur-Wärmeenergiespeicher aufgenommen.
In einer bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass der Hochtemperatur-Wärmeenergiespeicher mobil ausgebildet ist und dass das Erwärmen des ersten Wärmeenergiespeichermediums auf die erste Temperatur T1 an einem ersten Ort erfolgt und das Abgeben von Wärmeenergie vom Hochtemperatur-Wärmeenergiespeicher an den Niedertemperatur-Wärmeenergiespeicher an einem Einsatzort erfolgt, wobei zwischen diesen Schritten folgende Schritte durchgeführt werden:

– Transport des mobilen Hochtemperatur-Wärmeenergiespeichers zu dem Einsatzort
– Einsetzen des mobilen Hochtemperatur-Wärmeenergiespeichers in den Niedertemperatur-Wärmeenergiespeicher.

Das erfindungsgemäße Verfahren sieht somit in vorteilhafter Weise vor, dass die Wärmeenergiespeicher zum Teil mobil ausgebildet sind und eine Beladung mit Wärmeenergie an einem Ort stattfinden kann, der von dem Einsatzort entfernt ist. Da nur der Hochtemperatur-Wärmeenergiespeicher transportiert werden muss, ist dadurch der Aufwand für den Transport im Vergleich zu dem gesamten Speicher gering. Die Beladung des Hochtemperatur-Wärmeenergiespeichers kann darüber hinaus an einem Ort erfolgen, in dem einerseits die Sonneneinstrahlung für die Bestrahlung mit konzentrierter Solarstrahlung günstig ist und darüber hinaus ist keine Anpassung an Bedingungen, die am Einsatzort herrschen, notwendig. Das erfindungsgemäße Verfahren kann beispielsweise zur Wärmeenergieversorgung von Räumen, Notunterkünften oder in Katastrophengebieten erfolgen. Somit können die in dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten Wärmeenergiespeicher auch an Orten genutzt werden, in denen die Bereitstellung von konzentrierter Solarstrahlung beispielsweise aufgrund von Zerstörungen durch Erdbeben oder ähnlichem nicht auf einfache Art und Weise bereitstellbar ist.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Niedertemperatur-Wärmeenergiespeicher stationär am Einsatzort angeordnet ist. Dies hat den Vorteil, dass der Niedertemperatur-Wärmeenergiespeicher, der die Nutzwärme abgeben soll fest mit einer entsprechenden Anlage zur Entnahme der Nutzwärme, beispielsweise einer Heizungsanlage, verbunden sein kann. Dadurch wird der vorrichtungstechnische Aufwand gering gehalten und der Niedertemperatur-Wärmeenergiespeicher ist nach dem Einsetzen des Hochtemperatur-Wärmeenergiespeicher schnell einsetzbar.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Solarstrahlung über einen Solarkonzentrator, vorzugsweise einen Sonnenofen, konzentriert wird. Einen Sonnenofen zeichnet sich insbesondere durch eine sehr gute Regelbarkeit der Energiezufuhr aus, da mittels optischer Einrichtungen, wie beispielsweise Blenden und Schatter, die Energiezufuhr innerhalb weniger Zehntelsekunden an- bzw. abgeschaltet werden kann. Darüber hinaus bietet der Sonnenofen die Möglichkeit, bestimmte Wellenlängenbänder im Sonnenlicht zu nutzen. Über den Sonnenofen lässt sich hochkonzentrierte Solarstrahlung in besonders vorteilhafter Weise erzeugen, wobei das konzentrierte Sonnenlicht eine sehr hohe Energieflussdichte besitzt. Dadurch können sehr kurze thermische Beladungszeiten des mobilen Hochtemperatur-Wärmeenergiespeichers erreicht werden, wobei gleichzeitig ein hoher Wirkungsgrad erreicht wird.
Der Einsatz von konzentrierter Solarstrahlung für die Erwärmung des Hochtemperatur-Wärmeenergiespeicher hat darüber hinaus den Vorteil, dass einerseits eine CO₂-freie Energiequelle benutzt und drüber hinaus im Winter und in Übergangszeiten, zu denen vermehrt die Bereitstellung von Wärmeenergie für Heizungszwecke notwendig ist, die Energieausbeute über Direktstrahlung (DNI) höher ist als im Sommer, da in der Atmosphäre zu diesen Jahreszeiten ein geringerer Wasserdampfgehalt vorliegt. Insbesondere der erfindungsgemäß vorgesehene Sonnenofen nutzt die Direktstrahlung für die Bereitstellung von konzentrierter Solarstrahlung.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann vorgesehen sein, dass der Solarkonzentrator mobil ausgebildet ist. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann somit vorgesehen sein, dass beispielsweise der Solarkonzentrator zu dem Einsatzort gebracht wird, um dort den Hochtemperatur-Wärmeenergiespeicher, der in dem Niedertemperatur-Wärmeenergiespeicher angeordnet ist, zu erwärmen. Nach der Beladung des Hochtemperatur-Wärmeenergiespeichers kann der mobile Solarkonzentrator an andere Orte transportiert werden, um beispielsweise andere Hochtemperatur-Wärmeenergiespeicher zu beladen. Auch kann vorgesehen sein, dass sowohl der Solarkonzentrator als auch der Hochtemperatur-Wärmeenergiespeicher mobil ausgebildet sind und eine Erwärmung des Hochtemperatur-Wärmeenergiespeichers mittels konzentrierter Solarstrahlung an unterschiedlichen Ort erfolgt. Dadurch ist das erfindungsgemäße Verfahren sehr flexible einsetzbar.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann ferner vorsehen, dass die Solarstrahlung auf einen Fokuspunkt fokussiert wird, wobei der Fokuspunkt in einem Hohlraum des Hochtemperatur-Wärmeenergiespeichers oder in einer den Eintrittsbereich bildenden Öffnung eines Hohlraums des Hochtemperatur-Wärmeenergiespeichers oder auf eine den Eintrittsbereich bildenden Eintrittsfläche eines Absorberkörpers angeordnet ist. Dadurch wird sichergestellt, dass ein hoher Anteil der konzentrierten Solarstrahlung für die Erwärmung des Hochtemperatur-Wärmeenergiespeichers genutzt wird. Ferner kann der Eintrittsbereich des Hochtemperatur-Wärmeenergiespeichers sehr klein gehalten werden. Bei einem Hochtemperatur-Wärmeenergiespeicher mit einem Hohlraum kann dieser als Lichtfalle wirken. Dadurch wird ein hoher Anteil der konzentrierten Solarstrahlung als Wärmeenergie in dem Hochtemperatur-Wärmeenergiespeicher absorbiert.
Bei einem Hochtemperatur-Wärmeenergiespeicher mit einem Absorberkörper, der den Eintrittsbereich bildet, kann mittels der konzentrierten Solarstrahlung der Absorberkörper erwärmt werden, der wiederum die Wärmeenergie an das erste Wärmeenergiespeichermedium übergibt.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die erste Temperatur T1 zwischen 300°C und 1000°C, vorzugsweise zwischen 300°C und 700°C beträgt und/oder dass die zweite Temperatur T2 zwischen 30°C und 130°C, vorzugsweise zwischen 30°C und 80°C beträgt.
Der erste Zeitraum t1 kann beispielsweise zwischen 1 und 3 Stunden betragen. Der zweite Zeitraum t2 kann beispielsweise zwischen 6 und 18 Stunden betragen.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren mit einem mobilen Hochtemperatur-Wärmeenergiespeicher ist vorzugsweise vorgesehen, dass vor dem Erwärmen des ersten Wärmeenergiespeichermediums auf die erste Temperatur T1 oder nach dem Erwärmen des ersten Wärmeenergiespeichermediums auf die erste Temperatur T1 und vor dem Transport den mobilen Hochtemperatur-Wärmeenergiespeichers zu dem Einsatzort der mobile Hochtemperatur-Wärmeenergiespeicher zumindest teilweise mit einer Wärmeisolierungsvorrichtung umhüllt wird. Dadurch wird zumindest während des Transports des Hochtemperatur-Wärmeenergiespeichers mittels der Wärmeisolierungsvorrichtung erreicht, dass der Wärmeverlust durch Konvektion und Abstrahlung gering gehalten wird. Das Vorsehen der Wärmeisolierungsvorrichtung bereits vor dem Erwärmen des ersten Wärmespeichermediums auf die erste Temperatur T1 hat darüber hinaus den Vorteil, dass während des Erwärmens die Wärmeenergieverluste des Hochtemperatur-Wärmeenergiespeichers ebenfalls reduziert sind. Vor dem Einsetzen des mobilen Hochtemperatur-Wärmeenergiespeichers in den Niedertemperatur-Wärmeenergiespeicher wird dann die Wärmeisolierungsvorrichtung entfernt.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann vorgesehen sein, dass das erste Wärmeenergiespeichermedium des mobilen Hochtemperatur-Wärmeenergiespeichers und/oder das zweite Wärmespeichermedium des Niedertemperatur-Wärmeenergiespeichers aus einem Phasenwechselmaterial (PCM-Material) besteht. Der Einsatz von Phasenwechselmaterialien bietet den Vorteil, dass eine große Menge an Wärmeenergie gespeichert werden kann, da die Wärmeenergie in den Materialien in Form von latenter Wärme gespeichert wird. Bei dem Vorsehen des zweiten Wärmeenergiespeichermediums als Phasenwechselmaterial besteht darüber hinaus der Vorteil, dass über einen langen Zeitraum bei der Wärmeabgabe die Temperatur konstant bleibt, und dass insbesondere bei der Verwendung der Wärmeenergie zum Beheizen von Räumen von besonderem Vorteil ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann insbesondere zum Einsatz kommen um die Nutzwärme zur Erwärmung von Räumen oder Gegenständen zu benutzen.
Die Erfindung betrifft ferner eine Wärmeenergiespeichereinheit mit einem Hochtemperatur-Wärmeenergiespeicher mit einem darin angeordneten ersten Wärmespeichermedium mit einem Eintrittsbereich zum Einleiten von konzentrierter Solarstrahlung in den Wärmeenergiespeicher sowie einen Niedertemperatur-Wärmeenergiespeicher mit einem darin angeordneten zweiten Wärmeenergiespeichermedium, wobei der Niedertemperatur-Wärmeenergiespeicher eine Aussparung zur temporären oder dauerhaften Aufnahme des Hochtemperatur-Wärmeenergiespeichers aufweist.
Die erfindungsgemäße Wärmeenergiespeichereinheit, die in besonders vorteilhafter Weise in dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden kann, besitzt den Vorteil, dass der Hochtemperatur-Wärmeenergiespeicher in vorteilhafter Weise mit einer hohen Wärmeenergieleistung mittels der konzentrierten Solarstrahlung auf eine hohe Temperatur gebracht werden kann, so dass in kurzer Zeit ein sehr hoher Wärmeenergieinhalt erreicht werden kann. Von dem Hochtemperatur-Wärmeenergiespeicher wird die Wärmeenergie auf den Niedertemperatur-Wärmeenergiespeicher übertragen. Dies kann über einen längeren Zeitraum erfolgen, wobei der Niedertemperatur-Wärmeenergiespeicher Nutzwärme auf einen gewünschten Temperaturniveau abgeben kann. Die erfindungsgemäße Wärmeenergiespeichereinheit ermöglicht somit, dass Nutzwärme über einen sehr langen Zeitraum auf einem niedrigen Temperaturniveau abgegeben wird, wohingegen die Beladung in sehr kurzer Zeit erfolgen kann.
Der Hochtemperatur-Wärmeenergiespeicher kann mobil ausgebildet sein, wobei Niedertemperatur-Wärmeenergiespeicher stationär an einem Einsatzort angeordnet sein kann. Der Hochtemperatur-Wärmeenergiespeicher wird dabei temporär in die Aussparung des Niedertemperatur-Wärmeenergiespeichers eingesetzt um Wärmeenergie auf diesen zu übertragen. An einem von dem Einsatzort unterschiedlichen ersten Ort kann der mobile Hochtemperatur-Wärmeenergiespeicher mittels konzentrierter Solarstrahlung beladen werden. Es besteht auch die Möglichkeit, dass der Hochtemperatur-Wärmeenergiespeicher ebenfalls stationär in dem Niedertemperatur-Wärmeenergiespeicher angeordnet ist und die Beladung des Hochtemperatur-Wärmeenergiespeichers an dem Einsatzort erfolgt.
Bei einer stationären Anordnung des Hochtemperatur-Wärmeenergiespeichers an dem Einsatzort kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die konzentrierte Solarstrahlung über einen mobilen Solarkonzentrator zur Verfügung gestellt wird.
Das Vorsehen von einem mobilen Hochtemperatur-Wärmeenergiespeicher und/oder eines mobilen Solarkonzentrator hat die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bereits beschriebenen Vorteile und ermöglicht insbesondere einen sehr flexiblen Einsatz der erfindungsgemäßen Wärmeenergiespeichereinheit.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass eine an den Hochtemperatur-Wärmeenergiespeicher angepasste Wärmeisolierungsvorrichtung zum temporären Umhüllen des Hochtemperatur-Wärmeenergiespeichers vorgesehen ist. Die Wärmeisolierungsvorrichtung ist für eine mobile Ausgestaltung des Hochtemperatur-Wärmeenergiespeichers vorgesehen, um Wärmeverluste während des Transports des Hochtemperatur-Wärmeenergiespeichers von dem Ort, an dem dieser Beladen wird, zu dem Einsatzort zu verringern. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Wärmeisolierungsvorrichtung während des Beladens des Hochtemperatur-Wärmeenergiespeichers an diesem angebracht ist.
Selbstverständlich kann auch vorgesehen sein, dass der Niedertemperatur-Wärmeenergiespeicher mit einer Wärmeisolierung versehen ist, so dass Wärmeverluste des Niedertemperatur-Wärmeenergiespeichers ebenfalls vermieden werden. Diese Wärmeisolierung kann beispielsweise einen entfernbaren Teil aufweisen, so dass die Aussparung in dem Niedertemperatur-Wärmeenergiespeicher zum Einsetzen des Hochtemperatur-Wärmeenergiespeichers zugänglich ist. Nach dem Einsetzen des Hochtemperatur-Wärmeenergiespeichers kann dann der entfernbare Teil, der beispielsweise als Deckel ausgebildet sein kann, an dem Niedertemperatur-Wärmeenergiespeicher angeordnet werden.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Eintrittsbereich des Hochtemperatur-Wärmeenergiespeichers durch eine Öffnung eines Hohlraums des Hochtemperatur-Wärmeenergiespeichers gebildet ist. Durch die Öffnung kann die konzentrierte Solarstrahlung in vorteilhafter Weise in den Hochtemperatur-Wärmeenergiespeicher gelangen, dass das erste Wärmeenergiespeichermedium den Hohlraum umgibt und dass zur Erwärmung des Wärmeenergiespeichermediums konzentrierte Solarstrahlung in den Hohlraum des Hochtemperatur-Wärmeenergiespeichers lenkbar ist.
Der Hochtemperatur-Wärmeenergiespeicher kann beispielsweise aus einem Behälter mit dem Hohlraum bestehen, wobei der Behälter eine den Hohlraum umgebende Behälterwandung aufweist, wobei die Behälterwandung zumindest an der dem Hohlraum zugewandten Seite aus einem die Solarstrahlung absorbierenden Material besteht. In der Behälterwandung kann die Öffnung zum Einbringen der hochkonzentrierten Solarstrahlung angeordnet sein. Der Hohlraum kann eine Kugelform, Kegelform oder Zylinderform besitzen. Derartige Formen haben sich als besonders vorteilhaft für eine gleichmäßige Verteilung der Solarstrahlung in dem Hohlraum erwiesen, wobei ferner verhindert wird, dass eine zu große Menge an Solarstrahlung durch die Öffnung entweichen kann. Der Hohlraum kann grundsätzlich als Strahlenfalle wirken. Es bestehen somit thermodynamische Vorteil, da Wärmeverluste gering gehalten werden können.
Es kann auch vorgesehen sein, dass der Eintrittsbereich des Hochtemperatur-Wärmeenergiespeichers durch eine Eintrittsfläche eines Absorberkörpers gebildet ist. Durch die konzentrierte Solarstrahlung wird der Absorberkörper erwärmt und leitet die Wärmeenergie an das erste Wärmeenergiespeichermedium weiter.
Der Hochtermperatur-Wärmeenergiespeicher kann grundsätzlich auch ein herkömmlicher Behälter sein, der beispielsweise eine Kreiszylinderform aufweist und mit dem ersten Wärmeenergiespeichermedium befüllt ist. Der Eintrittsbereich kann durch eine nach oben gerichtete Öffnung des Behälters gebildet sein, über die die konzentrierte Solarstrahlung direkt auf das erste Wärmeenergiespeichermedium gelenkt werden kann. Eine derartige Variante benötigt jedoch bei der Verwendung von fließ- oder rieselfähigen Materialien als erstes ersten Wärmeenergiespeichermedium einen zusätzlichen Umlenkspiegel, das der Behälter nur von oben bestrahlt werden kann. Es kann ferner ein Verschlussdeckel vorgesehen sein, der den Behälter nach dem Erwärmen verschließt.
Bei dem Niedertemperatur-Wärmeenergiespeicher kann vorgesehen sein, dass das zweite Wärmeenergiespeichermedium die Aussparung umgibt. Dadurch kann in besonders vorteilhafter Weise die Wärmeenergie des Hochtemperatur-Wärmeenergiespeichers auf das zweite Wärmeenergiespeichermedium übertragen werden.
Dabei kann vorgesehen sein, dass der Niedertemperatur-Wärmeenergiespeicher als einen Ringraum, vorzugsweise mit Boden, bildender Behälter ausgebildet ist, wobei in dem Ringraum das zweite Wärmeenergiespeichermedium angeordnet ist. Zu der Aussparung hin weist der Niedertemperatur-Wärmeenergiespeicher dabei eine Behälterwandung auf, die die Wärme von dem Hochtemperatur-Wärmeenergiespeicher auf das zweite Wärmeenergiespeichermedium überträgt.
In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wärmeenergieeinheit ist vorgesehen, dass das erste und/oder zweite Wärmeenergiespeichermedium aus einem der folgenden Materialarten ausgewählt ist: wässrige Salzlösung, Chlathrate, Salzhydrate, Fettsäuren, Paraffine, Zuckeralkohole, Nitrate, Hydroxide, Chloride, Karbonate oder Fluoride.
Je nach Einsatzzweck kann insbesondere für das zweiten Wärmeenergiespeichermedium eines der Phasenwechelsmaterialen von Vorteil sein. Da sich derartige Materialen grundsätzlich so verhalten, dass das Material während eines Phasenwechsels eine konstante Temperatur besitzt, kann beispielsweise das zweite Wärmeenergiespeichermedium entsprechend der gewünschten zweiten Temperatur T2 der Nutzwärme ausgebildet werden.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das erste Wärmeträgermedium aus Naturiumnitrat und Caliumnitrat in beispielsweise einem Mischungsverhältnis von 60% zu 40% besteht. Ein derartiges Wärmeträgermedium hat sich beispielsweise für eine Temperatur von bis zum 565°C etabliert.
Grundsätzlich kann das erste Wärmeträgermedium auch auf Basis von Keramik-Granulaten oder gesinterte Bauxite bestehen und somit keinen Phasenwechselmaterial sein kann.
Das zweite Wärmeträgermedium kann beispielsweise Natrium-Acetat-Tritrihydrat, Magnesiumnitrat-Hexahyrat oder Bariumhydroxid sein.
In dem Temperaturbereich der Temperatur T1 haben Salzhyrate den besonderen Vorteil, dass diese gegenüber anderen Phasenwechselmaterialien, wie beispielsweise Paraffinen, ähnliche Schmelzenthalpien besitzen, jedoch eine höhere Dichte, wodurch sich die Energiedichte bei dem beladenen zweiten Wärmeenergiespeichermedium erhöht.
Die Aussparung des Niedertemperatur-Wärmeenergiespeicher kann an den Hochtemperatur-Wärmeenergiespeicher angepasst sein. Dabei kann vorgesehen sein, dass der Hochtemperatur-Wärmeenergiespeicher genau in die Aussparung eingepasst ist, so dass eine Berührung zwischen dem Hochtemperatur-Wärmeenergiespeicher und dem Niedertemperatur-Wärmeenergiespeicher vorliegt, was eine Wärmeübertragung begünstigt.
Grundsätzlich kann auch vorgesehen sein, dass ein Spalt zwischen dem Hochtemperatur-Wärmeenergiespeicher und dem Niedertemperatur-Wärmeenergiespeicher verbleibt, über den beispielsweise durch das Einleiten von wärmeleitenden Materialen der Wärmeübertrag gesteuert werden kann.
Die Erfindung betrifft ferner ein System zur Wärmeenergiespeicherung bestehend aus einer erfindungsgemäßen Wärmeenergiespeichereinheit sowie einem Solarkonzentrator. Dabei kann vorgesehen sein, dass der Solarkonzentrator mindestens einen Parabolspiegel oder einen oder mehrere Heliostate aufweist.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Solarkonzentrator ein Sonnenofen ist. Ein Sonnenofen besteht üblicherweise aus paraboloiden Spiegelgruppen und kann Sonnenlicht um einen Faktor bis zu 10000 konzentrieren. Dabei können Temperaturen von bis zum 3000°C erreicht werden. Über den Sonnenofen können somit sehr hohe Energiedichten erreicht werden, wodurch die Beladung der erfindungsgemäßen Wärmeenergiespeichereinheit in besonders vorteilhafter Weise und sehr schnell erfolgen kann. Darüber hinaus ist ein Sonnenofen in vorteilhafter Weise regelbar.
In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Wärmeenergiespeichereinheit einen mobilen Hochtemperatur-Wärmeenergiespeicher aufweist und/oder dass der Solarkonzentrator mobil ausgebildet ist.
Die erfindungsgemäße Wärmeenergieeinheit und/oder das erfindungsgemäße System zur Wärmeenergiespeicherung ist in vorteilhafter Weise zur Verwendung in dem erfindungsgemäßen Verfahren geeignet. Die erfindungsgemäße Wärmeenergiespeichereinheit und/oder das erfindungsgemäße System zur Wärmeenergiespeicherung kann daher im Bezug auf das Verfahren beschriebenen Merkmale und/oder Vorteile aufweisen.
Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die nachfolgenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:
1a–1d den Auflauf des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Verwendung des erfindungsgemäßen Systems zur Wärmeenergiespeicherung und
2 ein Diagramm zur Erläuterung des Prinzips der erfindungsgemäßen Wärmeenergiespeichereinheit.
In den 1a–1d ist das erfindungsgemäße System 1 zur Wärmeenergiespeicherung bzw. die erfindungsgemäße Wärmeenergiespeicher-einheit 10 schematisch dargestellt. Das System 1 besteht aus der erfindungsgemäßen Wärmeenergiespeichereinheit 10 und einem Solarkonzentrator 3. Die Wärmeenergiespeichereinheit 10 ist zweiteilig ausgebildet und besteht aus einem Hochtemperatur-Wärmeenergiespeicher 12 und einem Niedertemperatur-Wärmeenergiespeicher 14.
Der Hochtemperatur-Wärmeenergiespeicher 12 weist ein erstes Wärmeenergiespeichermedium 16 auf, das in einem Behälter 18 angeordnet ist. Der Behälter 18 bildet einen Hohlraum 20, mit einer Öffnung 22, die einen Eintrittsbereich zum Einleiten der von dem Solarkonzentrator 3 konzentrierten Solarstrahlung in dem Hochtemperatur-Wärmeenergiespeicher 12 bildet. Die Solarstrahlung ist in 1 durch Pfeile angedeutet.
Die konzentrierte Solarstrahlung wird von dem Behälter 18 absorbiert und leitet die Wärme an das erste Wärmeenergiespeichermedium 16 weiter. Das Prinzip der Erwärmung des Hochtemperatur-Wärmeenergiespeichers 12 ist in der 1A dargestellt. Ferner ist eine Wärmeisolierungsvorrichtung 24 vorgesehen, die den Hochtemperatur-Wärmeenergiespeicher 12 umhüllt und somit Wärmeverluste verringert.
In 1b ist der Hochtemperatur-Wärmeenergiespeicher 12 im erwärmten Zustand dargestellt. Nach der Erwärmung wird der Hochtemperatur-Wärmeenergiespeicher 12 von dem ersten Ort, in dem er erwärmt wurde, zu einem Einsatzort transportiert. Hierzu kann vorgesehen sein, dass die Wärmeisolierungsvorrichtung 24 zusätzlich einen Deckel 24a aufweist, der nach der Erwärmung des Hochtemperatur-Wärmeenergiespeichers 12 angeordnet wird, so dass der Hochtemperatur-Wärmeenergiespeicher 12 vollständig von der Wärmeisolierungsvorrichtung 24 umschlossen ist und insbesondere der Eintrittsbereich abgedeckt ist.
Nach dem Transport des Hochtemperatur-Wärmeenergiespeichers 12 zu dem Einsatzort wird die Wärmeisolierungsvorrichtung 24 entfernt und der Hochtemperatur-Wärmeenergiespeicher 12 wird in einer Aussparung 26 in dem Niedertemperatur-Wärmeenergiespeicher 14 eingesetzt. Dies ist in 1c dargestellt.
Der Niedertemperatur-Wärmeenergiespeicher 14 weist ein zweites Wärmeträgermedium 28, das in einem zweiten Behälter 30 angeordnet ist. Der zweite Behälter 30 bildet dabei die Aussparung 26.
In dem in dem Niedertemperatur-Wärmeenergiespeicher 14 eingesetzten Zustand des Hochtemperatur-Wärmeenergiespeicher 12 umschließt der Niedertemperatur-Wärmeenergiespeicher 14 den Hochtemperatur-Wärmeenergiespeicher 12 nahezu vollständig. Die in dem Hochtemperatur-Wärmeenergiespeicher 12 enthaltene Wärmeenergie wird nun auf den Niedertemperatur-Wärmeenergiespeicher 14 übertragen.
Der Niedertemperatur-Wärmeenergiespeicher 14 kann eine zweite Wärmeisolierungsvorrichtung 32 mit entsprechendem Deckel 32a aufweisen, um Wärmeverluste zu verringern, wie in 1d dargestellt ist.
Zur Entnahme der Nutzwärme, beispielsweise für Heizungszwecke, kann eine Rohrleitungsvorrichtung 34 vorgesehen sein, durch die ein Wärmeträgerfluid leitbar ist. Hierzu kann beispielsweise in dem zweiten Wärmeträgermedium 28 des Niedertemperatur-Wärmeenergiespeichers 14 ein Wärmeübertrager, beispielsweise in Form von Rohrschlangen, angeordnet sein.
Der Hochtemperatur-Wärmeenergiespeicher 12 und der Niedertemperatur-Wärmeenergiespeicher 14 kann jeweils eine Becherform aufweisen, das heißt die Form eines Hohlzylinders mit einem entsprechenden Boden und jeweils einen entsprechenden Ringraum für das Wärmeträgermedium bilden.
Der Hochtemperatur-Wärmeenergiespeicher 12 kann auch als Festkörper ausgebildet sein, so dass der Hochtemperatur-Wärmeenergiespeicher 12 vollständig oder nahezu vollständig aus dem Wärmeträgermedium 16 besteht.
Das zweite Wärmeträgermedium 28 des Niedertemperatur-Wärmeenergiespeicher 14 ist vorzugsweise ein Phasenwechselmaterial. Dadurch erreicht, dass die Nutzwärme, die über das Wärmeträgerfluid abgeführt wird, stets eine gleichbleibende Temperatur T2 aufweist.
Das erfindungsgemäße Verfahren, ist in 1a–1d dargestellt ist sowie das erfindungsgemäße System 1 zur Wärmeenergiespeicherung beruht auf der Erkenntnis, dass durch das Vorsehen eines Hochtemperatur-Wärmeenergiespeichers 12 und eines Niedertemperatur-Wärmeenergiespeichers 14 erreicht werden kann, dass eine Beladung mit Wärmeenergie auf sehr schnelle Art und Weise erfolgen kann, indem der Hochtemperatur-Wärmeenergiespeicher 12 mit einer hohen Energiedichte beladen wird und die Entnahme der Nutzwärme von niedrigeren Temperaturniveau bei langem Zeitraum erfolgen kann, indem die Wärmeenergie von dem Hochtemperatur-Wärmeenergiespeicher 12 auf den Niedertemperatur-Wärmeenergiespeicher 14 übertragen wird. In der 2 ist das Prinzip in einem Diagramm dargestellt. Über einen Zeitraum t1, beispielsweise zwischen 1 und 3 Stunden, wird der Hochtemperatur-Wärmeenergiespeicher 12 mit einer Temperatur T1 von beispielsweise 800°C mittels konzentrierter Solarstrahlung beladen. Anschließend erfolgt ein Transport des Hochtemperatur-Wärmeenergiespeichers 12 von dem ersten Ort zu dem Einsatzort. Dies ist durch den Abschnitt B wiedergegeben.
An dem Einsatzort wird der Hochtemperatur-Wärmeenergiespeicher 12 in den Niedertemperatur-Wärmeenergiespeicher 14 eingesetzt und Nutzwärme auf einem niedrigerem Temperaturniveau von beispielweise der Temperatur T2 = 60°C wird über einen längeren Zeitraum t2, beispielsweise zwischen 6 und 12 Stunden, abgegeben. Dies ist in Abschnitt C dargestellt.
Unter Vernachlässigung von Wärmeenergieverlusten ist dabei bei der Beladung des Hochtemperatur-Wärmeenergiespeichers 12 in Abschnitt A und der Entladung des Niedertemperatur-Wärmeenergiespeichers 14 in Abschnitt C von dem gleichen Wärmeinhalt auszugehen.
Das erfindungsgemäße Verfahren und das erfindungsgemäße System zur Wärmeenergiespeicherung umfasst somit in vorteilhafter Weise die Nutzung von einer CO₂-freien Energiequelle zur Bereitstellung von Nutzwärme, insbesondere temporärer Bereitstellung von Nutzwärme in temporären Unterkünften, wobei durch die Mobilität des Hochtemperatur-Wärmeenergiespeichers 12 die Speicherung an einem Ort erfolgen kann, an dem der Solarkonzentrator 3 angeordnet ist oder an dem eine vorteilhafte Solareinstrahlung vorherrscht und dann in vorteilhafter Weise an den Einsatzort transportiert werden kann.
In einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass der Hochtemperatur-Wärmeenergiespeicher 12 dauerhaft in der Aussparung 26 des Niedertemperatur-Wärmeenergiespeichers 14 angeordnet ist und beispielsweise der Solarkonzentrator 3 als mobile Einheit ausgebildet ist. Für die Beladung wird dann der Solarkonzentrator 3 zu der Wärmeenergiespeichereinheit 10 transportiert um diese zu Beladen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102012201872 A1 [0005]

Claims

Verfahren zur Speicherung von Wärmeenergie unter Verwendung eines Hochtemperatur-Wärmeenergiespeichers (12) mit einem darin angeordneten ersten Wärmespeichermedium (16) und mit einem Eintrittsbereich zum Einleiten von konzentrierte Solarstrahlung in den Hochtemperatur-Wärmeenergiespeicher (12) und eines Niedertemperatur- Wärmeenergiespeicher (14) mit einem darin angeordneten zweiten Wärmespeichermedium (28) mit folgenden Schritten: – Einleiten von konzentrierte Solarstrahlung durch den Eintrittsbereich in den Hochtemperatur-Wärmeenergiespeicher (12) über einen ersten Zeitraum t1 und dadurch erfolgendes, gleichzeitiges Erwärmen des ersten Wärmespeichermediums (16) auf eine erste Temperatur T1 mittels der konzentrierten Solarstrahlung – Abgeben von Wärmeenergie vom Hochtemperatur-Wärmeenergiespeicher (12) an den Niedertemperatur- Wärmeenergiespeicher (14) zur Erwärmung des zweiten Wärmespeichermediums (28) über einen zweiten Zeitraum t2 und Abgabe von Nutzwärme mit einer zweiten Temperatur T2 aus dem Niedertemperatur-Wärmeenergiespeicher (14) über zumindest den zweiten Zeitraum t2, wobei gilt: T1 > T2 und t1 < t2.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochtemperatur-Wärmeenergiespeicher (12) mobil ausgebildet ist und dass das Erwärmen des ersten Wärmespeichermediums (16) auf die erste Temperatur T1 an einem ersten Ort erfolgt und das Abgeben von Wärmeenergie vom Hochtemperatur-Wärmeenergiespeicher (12) an den Niedertemperatur-Wärmeenergiespeicher (14) an einem Einsatzort erfolgt, wobei zwischen diesen Schritten folgende Schritte durchgeführt werden: – Transport des mobilen Hochtemperatur-Wärmeenergiespeichers (12) zu dem Einsatzort – Einsetzen des mobilen Hochtemperatur-Wärmeenergiespeichers (12) in den Niedertemperatur-Wärmeenergiespeicher (14).
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Niedertemperatur-Wärmeenergiespeicher (14) stationär am Einsatzort angeordnet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Solarstrahlung über einen Solarkonzentrator (3), vorzugsweise einen Sonnenofen, konzentriert wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Solarkonzentrator (3) mobil ausgebildet ist
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Solarstrahlung auf einen Fokuspunkt fokussiert wird, wobei der Fokuspunkt in einem Hohlraum (20) des Hochtemperatur-Wärmeenergiespeichers (12) oder in einer den Eintrittsbereich bildenden Öffnung (9) eines Hohlraums (5) des Hochtemperatur-Wärmeenergiespeichers (1) oder auf einer den Eintrittsbereich bildenden Eintrittsfläche eines Absorberkörpers angeordnet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Temperatur T1 zwischen 300°C und 1000°C, vorzugsweise zwischen 300°C und 700°C beträgt und/oder dass die zweite Temperatur T2 zwischen 30°C und 130°C, vorzugsweise zwischen 30°C und 80°C beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass – vor dem Erwärmen des ersten Wärmespeichermedium (16) auf die erste Temperatur T1 oder – nach dem Erwärmen des ersten Wärmespeichermedium (16) auf die erste Temperatur T1 und vor dem Transport des mobilen Hochtemperatur-Wärmeenergiespeichers (12) zu dem Einsatzort der mobilen Hochtemperatur-Wärmeenergiespeicher (12) mit einer Wärmeisolierungsvorrichtung (24) umhüllt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Wärmespeichermedium (16) des Hochtemperatur-Wärmeenergiespeichers (12) und/oder das zweite Wärmespeichermedium (28) des Niedertemperatur-Wärmeenergiespeichers (14) aus einem Phasenwechselmaterial (PCM-Material) besteht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Nutzwärme zur Erwärmung von Räumen oder Gegenständen benutzt wird.
Wärmeenergiespeichereinheit (10) mit einem Hochtemperatur-Wärmeenergiespeicher (12) mit einem darin angeordneten ersten Wärmespeichermedium (16) und mit einem Eintrittsbereich zum Einleiten von konzentrierte Solarstrahlung in den Hochtemperatur-Wärmeenergiespeicher (12), gekennzeichnet durch einen Niedertemperatur-Wärmeenergiespeicher (14) mit einem darin angeordneten zweiten Wärmespeichermedium (28), wobei der Niedertemperatur-Wärmeenergiespeicher (14) eine Aussparung (26) zur temporären oder dauerhaften Aufnahme des Hochtemperatur-Wärmeenergiespeicher (12) aufweist.
Wärmeenergiespeichereinheit nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochtemperatur-Wärmeenergiespeicher (12) ein mobiler Wärmeenergiespeicher und dass der Niedertemperatur-Wärmeenergiespeicher (14) stationär angeordnet ist, wobei der Hochtemperatur-Wärmeenergiespeicher (12) temporär in die Aussparung (26) einsetzbar ist.,
Wärmeenergiespeichereinheit nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch eine an den Hochtemperatur-Wärmeenergiespeicher (12) angepasste Wärmeisolierungsvorrichtung (24) zum temporären Umhüllen des Hochtemperatur-Wärmeenergiespeichers (12).
Wärmeenergiespeichereinheit nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Eintrittsbereich des Hochtemperatur-Wärmeenergiespeichers durch eine Öffnung (22) eines Hohlraums (20) des Hochtemperatur-Wärmeenergiespeichers (12) gebildet ist.
Wärmeenergiespeichereinheit nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Wärmespeichermedium (16) den Hohlraum (20) umgibt und dass zur Erwärmung des erste Wärmespeichermediums (16) konzentrierte Solarstrahlung in den Hohlraums (20) des Hochtemperatur-Wärmeenergiespeichers (12) lenkbar ist.
Wärmeenergiespeichereinheit nach Anspruch 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Eintrittsbereich des Hochtemperatur-Wärmeenergiespeichers (12) durch eine Eintrittsfläche eines Absorberkörpers gebildet ist.
Wärmeenergiespeichereinheit nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Wärmespeichermedium (16) und/oder das zweite Wärmespeichermedium (28) ein Phasenwechselmaterial ist.
Wärmeenergiespeichereinheit nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und/oder zweite Wärmespeichermedium (16,28) aus einem der folgenden Materialarten ausgewählt ist: wässrige Salzlösungen, Chlathrate, Salzhydrate, Fettsäuren, Paraffine, Zuckeralkohole, Nitrate, Hydroxide, Chloride, Karbonate oder Fluoride.
System (1) zur Wärmeenergiespeicherung, gekennzeichnet durch eine Wärmeenergiespeichereinheit (10) nach einem der Ansprüche 11 bis 18 und durch einen Solarkonzentrator (3).
System nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Solarkonzentrator (3) mindestens einen Parabolspiegel oder mehrere Heliostate aufweist.
System nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Solarkonzentrator (3) ein Sonnenofen ist.
System nach einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeenergiespeichereinheit (10) einen mobilen Hochtemperatur-Wärmeenergiespeichers (12) und/oder das der Solarkonzentrator (3) mobil ausgebildet ist.