DE102019205788A1 - Thermal storage device and method for manufacturing a storage unit - Google Patents

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Abstract

Um eine Wärmespeichervorrichtung bereitzustellen, welche einfach herstellbar ist und durch welche sich Speichermaterial leicht transportieren lässt, wird vorgeschlagen, dass die Wärmespeichervorrichtung mehrere Speichereinheiten umfasst, wobei jede Speichereinheit eine Speicherhülle umfasst, die ein wasserdurchlässiges und gasdurchlässiges Material umfasst, und wobei die Speicherhülle ein Speichermaterial, welches insbesondere in granulärer Form vorliegt, umschließt.In order to provide a heat storage device which is easy to manufacture and through which storage material can be easily transported, it is proposed that the heat storage device comprises a plurality of storage units, each storage unit comprising a storage shell which comprises a water-permeable and gas-permeable material, and wherein the storage shell is a storage material, which is in particular in granular form, encloses.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wärmespeichervorrichtung.The present invention relates to a heat storage device.

Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Speichereinheit.The present invention also relates to a method for producing a memory unit.

Aus der US 4,513,053 A und der US 2015/0344763 A1 sind thermische Energiespeichermaterialien in Pellet-Form bekannt, wobei die einzelnen Pellets beschichtet bzw. eingekapselt sind.From the U.S. 4,513,053 A and the US 2015/0344763 A1 Thermal energy storage materials are known in pellet form, the individual pellets being coated or encapsulated.

Die US 6,004,662 A offenbart ein hochflexibles Kompositmaterial, welches ein Phasenwechsel-Speichermaterial enthält.The U.S. 6,004,662 A discloses a highly flexible composite material which contains a phase change memory material.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wärmespeichervorrichtung bereitzustellen, welche einfach herstellbar ist und durch welche sich Speichermaterial leicht transportieren lässt.The present invention is based on the object of providing a heat storage device which is easy to manufacture and through which storage material can be easily transported.

Diese Aufgabe wird durch eine Wärmespeichervorrichtung, umfassend mehrere Speichereinheiten, gelöst, wobei jede Speichereinheit eine Speicherhülle umfasst, welche ein wasserdurchlässiges und gasdurchlässiges Material umfasst, wobei die Speicherhülle ein Speichermaterial, welches insbesondere in granulärer Form vorliegt, umschließt.This object is achieved by a heat storage device comprising a plurality of storage units, each storage unit comprising a storage shell which comprises a water-permeable and gas-permeable material, the storage shell enclosing a storage material, which is in particular in granular form.

Die zuvor genannten Wärmespeichervorrichtungen eignen sich insbesondere zur Verwendung in Kraftwerken, beispielsweise konventionellen Kraftwerken und/oder in konzentrierenden solarthermischen Kraftwerken.The aforementioned heat storage devices are particularly suitable for use in power plants, for example conventional power plants and / or in concentrating solar thermal power plants.

Insbesondere eignen sich die genannten Wärmespeichervorrichtungen zur saisonalen Wärmespeicherung im Gebäudebereich und/oder zur Speicherung von erneuerbarem Strom, beispielsweise aus Windkraftanlagen, insbesondere nach einer Umwandlung des Stroms in thermische Energie.In particular, the heat storage devices mentioned are suitable for seasonal heat storage in buildings and / or for storing renewable electricity, for example from wind power plants, in particular after the electricity has been converted into thermal energy.

Die genannten Wärmespeichervorrichtungen können auch im Bereich der Nahrungsmittelzubereitung verwendet werden, beispielsweise um Nahrungsmittel zu erwärmen.The heat storage devices mentioned can also be used in the field of food preparation, for example to heat food.

Dadurch, dass jede Speichereinheit eine Speicherhülle mit einem wasserdurchlässigen und gasdurchlässigen Material umfasst, ist das Speichermaterial vorzugsweise durch die Speicherhülle hindurch von einem beladenen in einen entladenen Zustand bringbar.Because each storage unit comprises a storage shell with a water-permeable and gas-permeable material, the storage material can preferably be brought through the storage shell from a charged to a discharged state.

Günstig kann es sein, wenn das Speichermaterial von der Speicherhülle umhüllt und/oder vollständig umschlossen ist. Insbesondere bildet die Speicherhülle eine Umkapselung des Speichermaterials.It can be favorable if the storage material is enveloped and / or completely enclosed by the storage envelope. In particular, the storage shell forms an encapsulation of the storage material.

Durch das Umschließen des Speichermaterials durch die Speicherhülle ist auch granulares Speichermaterial, insbesondere im Wesentlichen staubfrei, transportierbar.By enclosing the storage material by the storage shell, granular storage material, in particular essentially dust-free, can also be transported.

Aufgrund des Umschließens von Speichermaterial ist insbesondere ein kostenaufwendiges Beschichten von einzelnen Partikeln eines Speichermaterial-Granulats entbehrlich. So können Kosten gespart werden.Because storage material is enclosed, costly coating of individual particles of a storage material granulate can be dispensed with. This saves costs.

Granulares Speichermaterial umfasst insbesondere pulverförmiges Speichermaterial oder ist pulverförmiges Speichermaterial.Granular storage material includes, in particular, storage material in powder form or is storage material in powder form.

Vorzugsweise besteht das Material der Speicherhülle vollständig aus einem wasserdurchlässigen und gasdurchlässigen Material.Preferably, the material of the storage shell consists entirely of a water-permeable and gas-permeable material.

Alternativ kann vorgesehen sein, dass nur ein Bereich der Speicherhülle aus einem wasserdurchlässigen und gasdurchlässigen Material gebildet ist und ein weiterer Bereich aus einem wasserundurchlässigen und/oder gasundurchlässigen Material besteht.Alternatively, it can be provided that only one area of the storage shell is formed from a water-permeable and gas-permeable material and another area consists of a water-impermeable and / or gas-impermeable material.

Durch Kombination von unterschiedlichen Materialien ist vorzugsweise eine Geschwindigkeit des Be- und/oder Entladevorgangs einstellbar.A speed of the loading and / or unloading process can preferably be set by combining different materials.

Bei dem Speichermaterial handelt es sich insbesondere um ein Salzhydrat, ein Metallhydroxid, ein Metallcarbonat, ein Metalloxid oder Mischungen daraus.The storage material is in particular a salt hydrate, a metal hydroxide, a metal carbonate, a metal oxide or mixtures thereof.

Die Salzhydrate sind insbesondere Alkalihydrate und/oder Erdalkalihydrate, beispielsweise Magnesiumsulfat-Hydrat, Calciumsulfat und/oder Calciumchlorid.The salt hydrates are in particular alkali hydrates and / or alkaline earth hydrates, for example magnesium sulphate hydrate, calcium sulphate and / or calcium chloride.

Das oder die Metallhydroxide sind insbesondere ausgewählt aus Alkalihydroxiden und/oder Erdalkalihydroxiden, beispielsweise Magnesiumhydroxid und/oder Calciumhydroxid.The metal hydroxide (s) are in particular selected from alkali metal hydroxides and / or alkaline earth metal hydroxides, for example magnesium hydroxide and / or calcium hydroxide.

Das oder die Metallcarbonate sind insbesondere Alkalicarbonate und/oder Erdalkalicarbonate, beispielsweise Calciumcarbonat.The metal carbonate (s) are in particular alkali metal carbonates and / or alkaline earth metal carbonates, for example calcium carbonate.

Das oder die Metalloxide sind vorzugsweise Übergangsmetalloxide, beispielsweise Manganoxid, Alkalioxide und/oder Erdalkalioxide, beispielsweise Calciumoxid.The metal oxide or oxides are preferably transition metal oxides, for example manganese oxide, alkali oxides and / or alkaline earth oxides, for example calcium oxide.

Es können jedoch auch andere Materialien geeignet sein, welche mit Wasser oder Wasserdampf in einer exothermen Reaktion reagieren.However, other materials which react with water or water vapor in an exothermic reaction can also be suitable.

Das Speichermaterial ist in einem entladenen Zustand zur Beladung vorzugsweise mit Wärme beaufschlagbar und/oder wird mit Wärme beaufschlagt, wobei es unter Freisetzung von Wasser, insbesondere Wasserdampf, reagiert. Beispielsweise reagiert Calciumhydroxid bei einer Temperatur von ca. 600°C zu Calciumoxid und Wasser. Nach der Beladung befindet sich das Speichermaterial insbesondere in einem beladenen Zustand.The storage material is in a discharged state for loading preferably with heat can be acted upon and / or is acted upon with heat, wherein it reacts with the release of water, in particular water vapor. For example, calcium hydroxide reacts at a temperature of approx. 600 ° C to form calcium oxide and water. After loading, the storage material is in particular in a loaded state.

Zur Entladung wird das Speichermaterial vorzugsweise Wasser und/oder Wasserdampf ausgesetzt. Das Speichermaterial reagiert vorzugsweise im beladenen Zustand mit Wasser unter Freisetzung von Wärme. Beispielsweise reagiert Calciumoxid mit Wasser unter Freisetzung von Wärme zu Calciumhydroxid.For discharge, the storage material is preferably exposed to water and / or water vapor. The storage material preferably reacts in the loaded state with water, releasing heat. For example, calcium oxide reacts with water to form calcium hydroxide, releasing heat.

Vorzugsweise weist das Material der Speicherhülle eine Temperaturbeständigkeit von ca. 200°C oder mehr, insbesondere von ca. 400°C oder mehr, beispielsweise von ca. 600°C oder mehr, auf.The material of the storage shell preferably has a temperature resistance of approx. 200 ° C. or more, in particular of approx. 400 ° C. or more, for example of approx. 600 ° C. or more.

Vorzugsweise weist das Material der Speicherhülle eine Temperaturbeständigkeit bis ca. 800°C, insbesondere bis ca. 1000°C, beispielsweise bis ca. 1600°C, auf.The material of the storage shell preferably has a temperature resistance of up to approx. 800 ° C, in particular up to approx. 1000 ° C, for example up to approx. 1600 ° C.

Durch die vergleichsweise hohe Temperaturbeständigkeit des Materials der Speicherhülle wird die Speicherhülle insbesondere bei einem Entladevorgang, bei welchem Wärme freigesetzt wird, nicht beschädigt. Vorzugsweise ist die Speichereinheit, insbesondere über mehrere Be- und/oder Entladevorgänge, wiederverwendbar. Die Speichereinheiten werden insbesondere recycliert.Due to the comparatively high temperature resistance of the material of the storage shell, the storage shell is not damaged, in particular during a discharge process in which heat is released. The storage unit is preferably reusable, in particular over several loading and / or unloading processes. In particular, the storage units are recycled.

Vorteilhaft kann es sein, wenn eine oder mehrere Speichereinheiten zumindest näherungsweise ellipsoidförmig, insbesondere kugelförmig, ausgebildet sind.It can be advantageous if one or more storage units are at least approximately ellipsoidal, in particular spherical.

Vorzugsweise sind eine oder mehrere Speichereinheiten zumindest näherungsweise zylinderförmig ausgebildet.One or more storage units are preferably at least approximately cylindrical in shape.

Ergänzend oder alternativ kann vorgesehen sein, dass eine oder mehrere Speichereinheiten zumindest näherungsweise quaderförmig ausgebildet sind.In addition or as an alternative, it can be provided that one or more storage units are at least approximately cuboid.

Alternativ kann vorgesehen sein, dass sämtliche Speichereinheiten eine der zuvor genannten Formen aufweisen - also zumindest näherungsweise ellipsoidförmig oder zumindest näherungsweise zylinderförmig oder zumindest näherungsweise quaderförmig - ausgebildet sind.Alternatively, it can be provided that all storage units have one of the aforementioned shapes - that is, at least approximately ellipsoidal or at least approximately cylindrical or at least approximately cuboid.

Die Wärmespeichervorrichtung umfasst vorzugsweise eine, insbesondere lose, Schüttung von Speichereinheiten.The heat storage device preferably comprises a, in particular loose, bed of storage units.

Vorteilhaft kann es sein, wenn in den mehreren Speichereinheiten das Speichermaterial als lose Schüttung von der jeweiligen Speicherhülle umschlossen ist.It can be advantageous if the storage material in the multiple storage units is enclosed as a loose bed by the respective storage shell.

Dadurch, dass die jeweilige Speicherhülle das Speichermaterial umschließt, ist ein Transport des Speichermaterials vorzugsweise erleichtert, da das Speichermaterial nicht in granularer Form ohne Hülle transportiert werden muss.The fact that the respective storage cover encloses the storage material means that transport of the storage material is preferably facilitated, since the storage material does not have to be transported in granular form without a cover.

Insbesondere ist das Speichermaterial in von den Speicherhüllen umschlossener Form einfacher handhabbar.In particular, the storage material is easier to handle in the form enclosed by the storage casings.

Es kann vorgesehen sein, dass mehrere Speichereinheiten, insbesondere in einem geeigneten Transportbehälter, beispielsweise einem Eimer, zum jeweiligen Verwendungsort transportiert werden.It can be provided that several storage units, in particular in a suitable transport container, for example a bucket, are transported to the respective place of use.

Ergänzend oder alternativ können mehrere Speichereinheiten über eine Fördereinrichtung, beispielsweise ein Schneckenförderer oder ein Förderband, befördert werden.In addition or as an alternative, several storage units can be conveyed via a conveyor device, for example a screw conveyor or a conveyor belt.

Die Wärmespeichervorrichtung, umfassend mehrere Speichereinheiten, ist insbesondere in unterschiedlichen Reaktordesigns verwendbar.The heat storage device, comprising a plurality of storage units, can in particular be used in different reactor designs.

Die Speichereinheiten sind insbesondere separat handhabbar und ihre Anzahl kann - je nach zu füllendem Reaktorvolumen - spezifisch ausgewählt werden. The storage units can in particular be handled separately and their number can be selected specifically - depending on the reactor volume to be filled.

Durch die Auswahl der Anzahl an Speichereinheiten und/oder eines Volumens an Speichermaterial ist vorzugsweise eine speicherbare und/oder freisetzbare Energiemenge einstellbar und/oder regelbar.By selecting the number of storage units and / or a volume of storage material, a storable and / or releasable amount of energy can preferably be set and / or regulated.

Vorzugsweise ist die Speicherhülle ein Beutel, insbesondere zum Schutz und/oder Transport des Speichermaterials.The storage envelope is preferably a bag, in particular for protecting and / or transporting the storage material.

Günstig kann es sein, wenn eine oder mehrere Speichereinheiten mindestens eine Wärmeleitstruktur zum Leiten und/oder Verteilen von Wärme umfassen, wobei die mindestens eine Wärmeleitstruktur insbesondere innerhalb der Speicherhülle der jeweiligen Speichereinheit angeordnet ist.It can be favorable if one or more storage units comprise at least one heat conduction structure for conducting and / or distributing heat, the at least one heat conduction structure being arranged in particular within the storage shell of the respective storage unit.

Vorzugsweise umfasst die mindestens eine Wärmeleitstruktur eine oder mehrere Wärmeleitelemente, welche einen Innenraum der jeweiligen Speichereinheit in zwei oder mehrere Innenraumteile unterteilen, wobei insbesondere in jedem Innenraumteil Speichermaterial angeordnet ist.The at least one heat-conducting structure preferably comprises one or more heat-conducting elements which subdivide an interior space of the respective storage unit into two or more interior parts, with storage material being arranged in particular in each interior part.

Die mindestens eine Wärmeleitstruktur stabilisiert insbesondere die Speicherhülle und/oder nimmt Kräfte, welche bei einer Volumenausdehnung des Speichermaterials innerhalb der Speicherhülle entstehen, auf.The at least one heat conduction structure stabilizes in particular the storage envelope and / or absorbs forces that arise during a volume expansion of the storage material within the storage shell.

Es kann vorgesehen sein, dass die mindestens eine Wärmeleitstruktur bei der Volumenausdehnung entstehende Kräfte in Richtung eines Bereichs, insbesondere eines elastischen Bereichs, der Speicherhülle leitet. Auf den elastischen Bereich wird später noch näher eingegangen.It can be provided that the at least one heat-conducting structure conducts forces that arise during volume expansion in the direction of an area, in particular an elastic area, of the storage envelope. The elastic range will be discussed in more detail later.

Vorteilhaft kann es sein, wenn die mindestens eine Wärmeleitstruktur mehrere, insbesondere plattenförmige, Wärmeleitelemente umfasst, wobei die mehreren, insbesondere plattenförmigen, Wärmeleitelemente zumindest näherungsweise parallel zueinander angeordnet sind. Die mehreren, insbesondere plattenförmigen, Wärmeleitelemente sind vorzugsweise voneinander beabstandet angeordnet.It can be advantageous if the at least one heat conduction structure comprises several, in particular plate-shaped, heat conduction elements, the several, in particular plate-shaped, heat conduction elements being arranged at least approximately parallel to one another. The plurality of, in particular plate-shaped, heat conducting elements are preferably arranged at a distance from one another.

Günstig kann es sein, wenn die mehreren, insbesondere plattenförmigen, Wärmeleitelemente über ein oder mehrere weitere, insbesondere plattenförmige, Wärmeleitelemente der mindestens einen Wärmeleitstruktur miteinander verbunden sind.It can be favorable if the plurality of, in particular plate-shaped, heat-conducting elements are connected to one another via one or more further, in particular plate-shaped, heat-conducting elements of the at least one heat-conducting structure.

Vorzugsweise bilden die mehreren, insbesondere plattenförmigen, Wärmeleitelemente und die eine oder mehreren weiteren, insbesondere plattenförmigen, Wärmeleitelemente eine Gitterstruktur, welche sich insbesondere gleichmäßig über den Innenraum der Speichereinheit erstreckt.The plurality of, in particular plate-shaped, heat-conducting elements and the one or more further, in particular plate-shaped, heat-conducting elements preferably form a lattice structure which extends in particular evenly over the interior of the storage unit.

Alternativ kann vorgesehen sein, dass mehrere, insbesondere plattenförmige, Wärmeleitelemente in einem Querschnitt der Speichereinheit pfeilspitzenförmig und/oder lamellenartig angeordnet sind.Alternatively, it can be provided that several, in particular plate-shaped, heat conducting elements are arranged in the shape of an arrowhead and / or lamella in a cross section of the storage unit.

Beispielsweise sind zwei Reihen parallel angeordneter Wärmeleitelemente derart zueinander ausgerichtet, dass Ebenen, welche durch zwei benachbart zueinander angeordnete Wärmeleitelemente unterschiedlicher Reihen verlaufen, einen Winkel von 90° oder weniger einschließen und/oder in einem Querschnitt eine Pfeilspitzenform bilden.For example, two rows of heat conducting elements arranged in parallel are aligned with one another in such a way that planes which run through two adjacent heat conducting elements of different rows enclose an angle of 90 ° or less and / or form an arrowhead shape in a cross section.

Vorzugsweise umfassen eine oder mehrere Speichereinheiten mindestens eine Wärmeleitstruktur zum Leiten und/oder Verteilen von Wärme, wobei die mindestens eine Wärmeleitstruktur eines oder mehrere der folgenden Materialien umfasst oder daraus gebildet ist: metallisches Material, vorzugsweise Aluminium und/oder Edelstahl, Siliziumcarbid.Preferably, one or more storage units comprise at least one heat conducting structure for conducting and / or distributing heat, the at least one heat conducting structure comprising or being formed from one or more of the following materials: metallic material, preferably aluminum and / or stainless steel, silicon carbide.

Das metallische Material ist insbesondere in Form eines metallischen Schaums ausgebildet.The metallic material is designed in particular in the form of a metallic foam.

Beispielsweise bildet die mindestens eine Wärmeleitstruktur eine Siliziumcarbidmatrixstruktur innerhalb der Speicherhülle.For example, the at least one heat-conducting structure forms a silicon carbide matrix structure within the storage shell.

Vorteilhaft kann es sein, wenn ein Durchmesser einer, mehrerer oder sämtlicher Speichereinheiten in einem Bereich von ca. 2 mm bis ca. 200 mm, beispielsweise in einem Bereich von ca. 2 mm bis ca. 10 mm, liegt.It can be advantageous if a diameter of one, several or all of the storage units is in a range from approximately 2 mm to approximately 200 mm, for example in a range from approximately 2 mm to approximately 10 mm.

Es kann vorgesehen sein, dass ein Durchmesser einer oder mehrerer oder sämtlicher Speichereinheiten in einem Bereich von ca. 10 mm bis ca. 100 mm liegt.It can be provided that a diameter of one or more or all of the storage units is in a range from approx. 10 mm to approx. 100 mm.

Es sind vorzugsweise Speichereinheiten herstellbar, deren Größe und Kapazität je nach Anwendungsfall einstellbar ist.Storage units can preferably be produced, the size and capacity of which can be adjusted depending on the application.

Es kann vorgesehen sein, dass Speichereinheiten unterschiedlicher Größe und/oder mit einem unterschiedlichen Fassungsvolumen in der Wärmespeichervorrichtung kombiniert werden. So kann insbesondere eine optimierte Raumerfüllung eines mit den Speichereinheiten gefüllten Behälters ausgebildet werden.It can be provided that storage units of different sizes and / or with a different capacity are combined in the heat storage device. In this way, in particular, an optimized space filling of a container filled with the storage units can be formed.

Alternativ kann vorgesehen sein, dass sämtliche Speichereinheiten der Wärmespeichervorrichtung dieselbe Größe und/oder dasselbe Fassungsvolumen an Speichermaterial aufweisen. So kann, insbesondere in einem Entladevorgang, eine im Wesentlichen homogene Wärmebereitstellung, insbesondere über die gesamte Wärmespeichervorrichtung, ausgebildet werden.Alternatively, it can be provided that all storage units of the heat storage device have the same size and / or the same capacity of storage material. In this way, in particular in a discharging process, a substantially homogeneous heat supply can be formed, in particular over the entire heat storage device.

Vorteilhaft kann es sein, wenn eine Speichereinheit mehrere Kammern aufweist, welche mit Speichermaterial gefüllt sind. Insbesondere sind die Kammern wasserundurchlässig und/oder gasundurchlässig voneinander getrennt, beispielsweise über einer Abstandskammer. Die Abstandskammer ist vorzugsweise frei von Speichermaterial und/oder mit Luft und/oder einem anderen Gas gefüllt.It can be advantageous if a storage unit has several chambers which are filled with storage material. In particular, the chambers are separated from one another in a water-impermeable and / or gas-impermeable manner, for example via a spacer chamber. The spacer chamber is preferably free of storage material and / or filled with air and / or another gas.

Vorzugsweise weist die Speicherhülle eine oder mehrere Durchtrittsöffnungen auf, wobei die eine oder mehreren Durchtrittsöffnungen insbesondere einen Durchmesser in einem Bereich von ca. 5 µm bis ca. 10 µm aufweisen.The storage envelope preferably has one or more passage openings, the one or more passage openings in particular having a diameter in a range from approximately 5 μm to approximately 10 μm.

Die Durchtrittsöffnungen sind vorzugsweise in einem elastischen Bereich ausgebildet und/oder tragen zur Elastizität der Speicherhülle bei. Dies wird nachfolgend näher ausgeführt.The passage openings are preferably formed in an elastic area and / or contribute to the elasticity of the storage envelope. This is explained in more detail below.

Es kann vorgesehen sein, dass die Speicherhülle vollständig oder bereichsweise elastisch ausgebildet ist.It can be provided that the storage shell is designed to be completely or partially elastic.

Durch die elastische Ausbildung ist insbesondere eine thermische bedingte Volumenausdehnung des Speichermaterials von dem elastischen Material der Speicherhülle aufnehmbar und/oder wird aufgenommen.As a result of the elastic design, in particular a thermal expansion of the volume of the storage material can be absorbed and / or absorbed by the elastic material of the storage envelope.

„Elastisch“ ist vorzugsweise eine Materialeigenschaft, welche durch Verarbeitung des entsprechenden Materials entsteht.“Elastic” is preferably a material property that is created by processing the corresponding material.

Alternativ kann vorgesehen sein, dass „elastisch“ eine Stoffeigenschaft ist, welche der jeweilige Stoff inhärent aufweist.Alternatively, it can be provided that “elastic” is a material property which the respective material inherently has.

Insbesondere bedeutet „elastisch“ eine Oberflächenveränderung in dem elastischen Bereich der Speicherhülle von bis zu 5 % bezogen auf eine geometrische Gesamtoberfläche der Speicherhülle, insbesondere von bis zu 10 %.In particular, “elastic” means a surface change in the elastic area of the storage envelope of up to 5% based on a total geometric surface of the storage envelope, in particular of up to 10%.

Vorzugsweise weist die Speicherhülle einen elastischen Bereich und einen nichtelastischen Bereich auf.The storage envelope preferably has an elastic region and a non-elastic region.

Ein Material des nichtelastischen Bereichs ist vorzugsweise im wasserundurchlässig und/oder gasundurchlässig ausgebildet.A material of the non-elastic region is preferably embodied to be water-impermeable and / or gas-impermeable.

Günstig kann es sein, wenn ca. 90 % oder weniger einer geometrischen Gesamtoberfläche der Speicherhülle von dem elastischen Bereich gebildet sind.It can be favorable if approximately 90% or less of a total geometric surface of the storage envelope is formed by the elastic region.

Vorzugsweise sind ca. 70 % oder weniger einer geometrischen Gesamtoberfläche der Speicherhülle von dem elastischen Bereich gebildet.Preferably, approximately 70% or less of a total geometric surface of the storage envelope is formed by the elastic region.

Insbesondere sind ca. 50 % oder weniger einer geometrischen Gesamtoberfläche der Speicherhülle von dem elastischen Bereich gebildet.In particular, approximately 50% or less of a total geometric surface of the storage envelope is formed by the elastic region.

Vorzugsweise sind ca. 20 % oder mehr einer geometrischen Gesamtoberfläche der Speicherhülle von dem elastischen Bereich gebildet.Preferably approximately 20% or more of a total geometric surface of the storage envelope is formed by the elastic region.

Insbesondere sind ca. 30 % oder mehr einer geometrischen Gesamtoberfläche der Speicherhülle von dem elastischen Bereich gebildet.In particular, approximately 30% or more of a total geometric surface of the storage envelope is formed by the elastic region.

Beispielsweise sind ca. 40 % oder mehr einer geometrischen Gesamtoberfläche der Speicherhülle von dem elastischen Bereich gebildet.For example, approximately 40% or more of a total geometric surface of the storage envelope is formed by the elastic region.

Der Bereich der geometrischen (Gesamt-)Oberfläche der Speicherhülle, welcher nicht von dem elastischen Bereich gebildet ist, ist vorzugsweise von dem nichtelastischen Bereich gebildet.The area of the geometrical (overall) surface of the storage envelope which is not formed by the elastic area is preferably formed by the non-elastic area.

Der nichtelastische Bereich umfasst vorzugsweise ein metallisches Material oder ist aus einem metallischen Material gebildet. Das metallische Material ist insbesondere Aluminium und/oder Edelstahl, beispielsweise in Blechform.The non-elastic region preferably comprises a metallic material or is formed from a metallic material. The metallic material is in particular aluminum and / or stainless steel, for example in sheet metal form.

Vorzugsweise ist der nichtelastische Bereich aus einem Aluminiumblech und/oder einem Edelstahlblech gebildet.The non-elastic area is preferably formed from an aluminum sheet and / or a stainless steel sheet.

Der nichtelastische Bereich ist vorzugsweise frei von Durchtrittsöffnungen.The non-elastic area is preferably free of passage openings.

Vorteilhaft kann es sein, wenn die Speicherhülle Fasern umfasst oder im Wesentlichen aus Fasern besteht. Insbesondere ist die Speicherhülle bereichsweise, insbesondere in dem elastischen Bereich, oder vollständig aus einem Vlies und/oder einem Gewebe und/oder einem Gewirke gebildet.It can be advantageous if the storage shell comprises fibers or consists essentially of fibers. In particular, the storage envelope is formed in certain areas, in particular in the elastic area, or completely from a nonwoven and / or a woven and / or knitted fabric.

Eine Dicke eines Vlies und/oder eines Gewebe und/oder eines Gewirke senkrecht zu dessen Haupterstreckungsebene liegt vorzugsweise in einem Bereich von ca. 0,01 mm bis ca. 0,03 mm.A thickness of a fleece and / or a woven fabric and / or a knitted fabric perpendicular to its main plane of extension is preferably in a range from approx. 0.01 mm to approx. 0.03 mm.

Vorzugsweise sind die Fasern ausgewählt aus einem oder mehreren der folgenden Fasertypen: Metallfasern, insbesondere Edelstahlfasern und/oder Aluminiumfasern, Baumwollfasern, Polymerfasern, insbesondere Aramidfasern, Glasfasern, insbesondere E-Glasfasern und/oder sonstige Silikatglasfasern, Keramikfasern.The fibers are preferably selected from one or more of the following fiber types: metal fibers, in particular stainless steel fibers and / or aluminum fibers, cotton fibers, polymer fibers, in particular aramid fibers, glass fibers, in particular E-glass fibers and / or other silicate glass fibers, ceramic fibers.

Eine Streckgrenze der Fasern beträgt vorzugsweise ca. 180 N/cm2 bis ca. 220 N/cm2, insbesondere ca. 200 N/cm2.A yield point of the fibers is preferably approximately 180 N / cm 2 to approximately 220 N / cm 2 , in particular approximately 200 N / cm 2 .

Vorzugsweise wird als Material für den elastischen Bereich ein Metallgewebe, insbesondere Edelstahlgewebe und/oder Aluminiumgewebe, ein Baumwollgewebe, ein Polymerfasergewebe, insbesondere ein Aramidgewebe, ein Glasfasergewebe, insbesondere ein E-Glasgewebe, und/oder ein Keramikfasergewebe verwendet.A metal fabric, in particular stainless steel fabric and / or aluminum fabric, a cotton fabric, a polymer fiber fabric, in particular an aramid fabric, a glass fiber fabric, in particular an E-glass fabric, and / or a ceramic fiber fabric is preferably used as the material for the elastic region.

Bei einer vollständigen thermisch bedingten Volumenausdehnung des Speichermaterials beträgt eine Volumenvergrößerung der Speicherhülle, insbesondere in dem elastischen Bereich, vorzugsweise bis zu ca. 25 % bezogen auf ein Gesamtvolumen der Speichereinheit.In the case of a complete, thermally induced volume expansion of the storage material, an increase in volume of the storage envelope, in particular in the elastic region, is preferably up to approximately 25% based on a total volume of the storage unit.

Es kann vorgesehen sein, dass unterschiedliche Speichereinheiten der Wärmespeichervorrichtung aus unterschiedlichen Materialien hergestellt sind.It can be provided that different storage units of the heat storage device are made from different materials.

Alternativ sind sämtliche Speichereinheiten der Wärmespeichervorrichtung aus demselben Material hergestellt.Alternatively, all storage units of the heat storage device are made from the same material.

Günstig kann es sein, wenn - wie bereits erwähnt - mehrere Materialien in unterschiedlichen Bereichen der Speichereinheit miteinander kombiniert sind und/oder werden.It can be favorable if - as already mentioned - several materials are and / or are combined with one another in different areas of the storage unit.

Durch die Materialauswahl für die Speicherhülle ist vorzugsweise eine Wärmeübertragung von einer Umgebung der jeweiligen Speicherhülle auf die Speicherhülle und umgekehrt optimiert. Dies ist insbesondere der Fall, wenn eine Wärmeleitfähigkeit des Materials der Speicherhülle größer ist als eine Wärmeleitfähigkeit des Speichermaterials.The choice of material for the storage shell preferably optimizes heat transfer from the surroundings of the respective storage shell to the storage shell and vice versa. This is the case in particular when a thermal conductivity of the material of the storage shell is greater than a thermal conductivity of the storage material.

Die zuvor genannten Merkmale und/oder Vorteile gelten insbesondere für eine, mehrere oder sämtliche Speichereinheiten der Wärmespeichervorrichtung.The aforementioned features and / or advantages apply in particular to one, several or all of the storage units of the heat storage device.

Wie eingangs erwähnt, betrifft die Erfindung ferner ein Verfahren zur Herstellung einer Speichereinheit. Das Verfahren umfasst Folgendes:

  • - Einfüllen von Speichermaterial in eine bereichsweise oder vollständig wasserdurchlässige und gasdurchlässige Speicherhülle durch eine Öffnung der Speicherhülle und Verschließen der Öffnung; und/oder
  • - Umgießen von Speichermaterial, wobei eine bereichsweise oder vollständig wasserdurchlässige und gasdurchlässige Speicherhülle um das Speichermaterial entsteht.
As mentioned at the outset, the invention also relates to a method for producing a memory unit. The procedure includes the following:
  • - Filling storage material into a partially or completely water-permeable and gas-permeable storage shell through an opening in the storage shell and closing the opening; and or
  • - Pouring storage material around, with a partially or completely water-permeable and gas-permeable storage shell around the storage material.

Die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Wärmespeichervorrichtung ausgeführten Merkmale und/oder Vorteile gelten für das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Speichereinheit vorzugsweise gleichermaßen.The features and / or advantages set out in connection with the heat storage device according to the invention preferably apply equally to the method according to the invention for producing a storage unit.

Das Verfahren eignet sich insbesondere für eine Massenproduktion von Speichereinheiten und/oder ist kostengünstig.The method is particularly suitable for mass production of storage units and / or is inexpensive.

Die Öffnung wird vorzugsweise staubdicht verschlossen. Insbesondere wird die Öffnung mittels Schweißens verschlossen.The opening is preferably closed in a dust-tight manner. In particular, the opening is closed by welding.

Vorzugsweise werden zwei Stücke eines Speicherhüllenmaterials, beispielsweise ein Drahtgewebe, übereinander gelegt und dreiseitig miteinander verbunden.Preferably, two pieces of a storage envelope material, for example a wire mesh, are placed one on top of the other and connected to one another on three sides.

Das Verbinden kann beispielsweise mittels Schweißen durchgeführt werden.The connection can be carried out, for example, by means of welding.

Alternativ können auch weitere Methoden zur Erzeugung eines Stoffschlusses und/oder Formschlusses und/oder Kraftschlusses verwendet werden.Alternatively, other methods for producing a material connection and / or form connection and / or force connection can also be used.

Anschließend wird das Speichermaterial eingefüllt, bevor die Speichereinheit an der offenen Seite verschlossen wird, beispielsweise mittels Schweißen.The storage material is then filled in before the storage unit is closed on the open side, for example by means of welding.

Es kann vorgesehen sein, dass mindestens eine Wärmeleitstruktur in Speichermaterial eingebracht wird und anschließend die Speicherhülle in einem Gießverfahren um das Speichermaterial herum gegossen wird.Provision can be made for at least one heat-conducting structure to be introduced into the storage material and then the storage shell to be cast around the storage material in a casting process.

Vorzugsweise werden mehrere Speichereinheiten nach dem zuvor genannten Verfahren hergestellt, wobei die mehreren Speichereinheiten insbesondere eine erfindungsgemäße Wärmespeichervorrichtung bilden.A plurality of storage units are preferably produced according to the aforementioned method, the plurality of storage units in particular forming a heat storage device according to the invention.

Durch die Wärmespeichervorrichtung können vorzugsweise Verfahren, in welchen klimaschädlich Kohle oder Gas verbrannt wird, ersetzt werden.The heat storage device can preferably replace processes in which climate-damaging coal or gas is burned.

Weitere bevorzugte Merkmale und/oder Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen.Further preferred features and / or advantages of the invention are the subject of the following description and the graphic representation of exemplary embodiments.

In den Zeichnungen zeigen:

  • 1 eine Querschnittsdarstellung einer ersten Ausführungsform einer Speichereinheit einer Wärmespeichervorrichtung, wobei eine Speicherhülle Speichermaterial einschließt;
  • 2 eine Querschnittsdarstellung einer zweiten Ausführungsform einer Speichereinheit, wobei innerhalb einer Speicherhülle der Speichereinheit eine Wärmeleitstruktur angeordnet ist;
  • 3 eine Querschnittsdarstellung einer dritten Ausführungsform einer Speichereinheit, wobei die Speichereinheit einen elastischen Bereich aus einem elastischen Material und einen nichtelastischen Bereich aus einem nichtelastischen Material umfasst;
  • 4 eine Querschnittsdarstellung einer vierten Ausführungsform einer Speichereinheit, bei welcher mehrere Reihen von Wärmeleitelementen vorgesehen sind, die eine Wärmeleitstruktur bilden;
  • 5 eine Querschnittsdarstellung einer fünften Ausführungsform einer Speichereinheit, wobei die Speichereinheit einen zumindest näherungsweise rechteckförmigen Querschnitt aufweist;
  • 6 eine Querschnittsdarstellung einer sechsten Ausführungsform einer Speichereinheit, wobei ein nichtelastischer Bereich des Materials der Speicherhülle eine offene Quaderform bildet, welche von einem elastischen Bereich geschlossen ist; und
  • 7 eine Querschnittsdarstellung einer siebten Ausführungsform einer Speichereinheit, wobei in der Speichereinheit zwei mit Speichermaterial gefüllte Kammern vorgesehen sind, welche über eine Abstandskammer voneinander getrennt sind.
In the drawings show:
  • 1 a cross-sectional view of a first embodiment of a storage unit of a heat storage device, wherein a storage shell encloses storage material;
  • 2 a cross-sectional view of a second embodiment of a storage unit, a heat-conducting structure being arranged within a storage shell of the storage unit;
  • 3 a cross-sectional view of a third embodiment of a storage unit, wherein the storage unit comprises an elastic region made of an elastic material and a non-elastic region made of a non-elastic material;
  • 4th a cross-sectional illustration of a fourth embodiment of a storage unit, in which a plurality of rows of heat-conducting elements are provided, which form a heat-conducting structure;
  • 5 a cross-sectional view of a fifth embodiment of a memory unit, the memory unit having an at least approximately rectangular cross-section;
  • 6 a cross-sectional view of a sixth embodiment of a storage unit, wherein a non-elastic area of the material of the storage shell forms an open cuboid shape which is closed by an elastic area; and
  • 7th a cross-sectional representation of a seventh embodiment of a storage unit, two chambers filled with storage material being provided in the storage unit, which are separated from one another by a spacer chamber.

Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in sämtlichen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.Identical or functionally equivalent elements are provided with the same reference symbols in all figures.

In den 1 bis 7 sind unterschiedliche Ausführungsformen von Speichereinheiten 102 gezeigt. Mehrere Speichereinheiten 102 bilden eine als Ganzes mit 100 bezeichnete Wärmespeichervorrichtung.In the 1 to 7th are different embodiments of storage units 102 shown. Multiple storage units 102 form a heat storage device designated as a whole by 100.

Dabei kann vorgesehen sein, dass in der Wärmespeichervorrichtung 100 jeweils Speichereinheiten 102 gemäß derselben Ausführungsform enthalten sind.It can be provided that in the heat storage device 100 each storage unit 102 according to the same embodiment are included.

Alternativ kann die Wärmespeichervorrichtung 100 auch Mischungen von Speichereinheiten 102 gemäß der nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen und/oder weiteren Ausführungsformen umfassen.Alternatively, the heat storage device 100 also mixtures of storage units 102 in accordance with the embodiments described below and / or further embodiments.

Die Speichereinheiten 102 liegen dabei vorzugsweise als, insbesondere lose, Schüttung in der Wärmespeichervorrichtung 100 vor.The storage units 102 are preferably in the form of, in particular loose, bulk material in the heat storage device 100 in front.

Derartige Wärmespeichervorrichtungen 100 werden vorzugsweise überall dort eingesetzt, wo Energie thermochemisch gespeichert wird. Beispielsweise werden Wärmespeichervorrichtungen 100 in Kraftwerken, insbesondere in konventionellen und/oder konzentrierenden solarthermischen Kraftwerken, eingesetzt.Such heat storage devices 100 are preferably used wherever energy is stored thermochemically. For example, heat storage devices 100 used in power plants, especially in conventional and / or concentrating solar thermal power plants.

Auch zur saisonalen Wärmespeicherung in Gebäuden und/oder zur Speicherung von erneuerbarem Strom, beispielsweise aus Windkraftanlagen, können die Wärmespeichervorrichtungen 100 eingesetzt werden.The heat storage devices can also be used for seasonal heat storage in buildings and / or for storing renewable electricity, for example from wind turbines 100 can be used.

Die Speichereinheit 102 gemäß der ersten Ausführungsform (vgl. 1) umfasst vorliegend eine Speicherhülle 104, welche granulares Speichermaterial 106, insbesondere staubdicht, umschließt. Die Speichereinheit 102 ist vorzugsweise als Beutel 108 ausgebildet, welcher insbesondere eine geschlossene Hülle und/oder Einhüllung um das Speichermaterial 106 bildet.The storage unit 102 according to the first embodiment (cf. 1 ) in the present case comprises a storage shell 104 , which granular storage material 106 , in particular dustproof, encloses. The storage unit 102 is preferably as a bag 108 formed, which in particular a closed shell and / or envelope around the storage material 106 forms.

Die Speichereinheit 102 bildet vorzugsweise ein, insbesondere einfach handhabbares, Päckchen aus Speicherhülle 104 und Speichermaterial 106.The storage unit 102 preferably forms an, in particular easily manageable, packet from a storage envelope 104 and storage material 106 .

Vorliegend ist die Speicherhülle 104 vollständig aus einem elastischen Material gebildet.Here is the storage shell 104 formed entirely from an elastic material.

Vorzugsweise weist die Speichereinheit 102 zumindest näherungsweise eine Ellipsoidform auf.The storage unit preferably has 102 at least approximately an ellipsoidal shape.

Es kann vorgesehen sein, dass Enden des zumindest näherungsweisen Ellipsoids abgeflacht sind.It can be provided that ends of the at least approximately ellipsoid are flattened.

Vorzugsweise bildet die Speichereinheit 102 zumindest näherungsweise eine Kugel.The storage unit preferably forms 102 at least approximately a ball.

Die Speicherhülle 104 dient vorzugsweise dem Schutz des Speichermaterials 106 und/oder erleichtert den Transport des granularen Speichermaterials 106.The storage shell 104 preferably serves to protect the storage material 106 and / or facilitates the transport of the granular storage material 106 .

Vorzugsweise umfasst das Speichermaterial 106 Calciumoxid oder ist aus Calciumoxid gebildet.The storage material preferably comprises 106 Calcium oxide or is formed from calcium oxide.

Das Material der Speicherhülle 104 ist vorzugsweise temperaturbeständig bis zu ca. 1000°C.The material of the storage envelope 104 is preferably temperature resistant up to approx. 1000 ° C.

Insbesondere ist das Material der Speicherhülle 104 inert gegenüber dem Speichermaterial 106 und/oder Wasser in flüssiger Form und/oder in Dampfform.In particular, the material of the storage shell 104 inert to the storage material 106 and / or water in liquid form and / or in vapor form.

Günstig kann es sein, wenn das Material der Speicherhülle 104 reißfest ausgebildet ist und insbesondere eine vergleichsweise hohe Reißfestigkeit aufweist.It can be beneficial if the material of the storage shell 104 Is designed to be tear-resistant and in particular has a comparatively high tear strength.

Als besonders bevorzugt für das Material der Speicherhülle 104 hat es sich erwiesen, wenn das Material Fasern umfasst oder aus Fasern gebildet ist. Insbesondere ist das Material der Speicherhülle 104 als Gewebe und/oder Gewirke und/oder Vlies ausgebildet.As particularly preferred for the material of the storage shell 104 it has been found that the material comprises fibers or is formed from fibers. In particular, the material of the storage shell 104 designed as a woven and / or knitted fabric and / or fleece.

Durchtrittsöffnungen 105, welche in dem Material der Speicherhülle 104 vorgesehen sind, weisen insbesondere einen Durchmesser von ca. 5 µm bis ca. 10 µm auf.Passage openings 105 , which in the material of the storage shell 104 are provided, in particular have a diameter of approximately 5 μm to approximately 10 μm.

Besonders bevorzugt als Material für die Speicherhülle 104 ist ein Metalldrahtgewebe, insbesondere aus Edelstahl, beispielsweise des Typs 1.4404. Das Edelstahldrahtgewebe weist beispielsweise eine Temperaturbeständigkeit von bis zu ca. 550°C auf.Particularly preferred as the material for the storage envelope 104 is a metal wire mesh, in particular made of stainless steel, for example of type 1.4404. The stainless steel wire mesh has a temperature resistance of up to approx. 550 ° C, for example.

Ein Durchmesser des Drahts, aus welchem das Drahtgewebe, insbesondere Edelstahldrahtgewebe, gebildet ist, beträgt vorzugsweise ca. 0,02 mm. Alternativ kann ein Draht mit einem anderen Durchmesser, insbesondere in einem Bereich von ca. 0,01 mm bis ca. 0,05 mm, verwendet werden.A diameter of the wire from which the wire mesh, in particular stainless steel wire mesh, is formed is preferably approximately 0.02 mm. Alternatively, a wire with a different diameter, in particular in a range from approx. 0.01 mm to approx. 0.05 mm, can be used.

Eine Dicke des Metalldrahtgewebes längs einer Eindringrichtung 110, in welcher Wasser und/oder Wasserdampf in die Speichereinheit 102 eindringt, liegt insbesondere in einem Bereich von ca. 0,01 mm bis ca. 0,03 mm, beispielsweise bei ca. 0,02 mm.A thickness of the metal wire cloth along a penetration direction 110 , in which water and / or water vapor in the storage unit 102 penetrates, lies in particular in a range from approx. 0.01 mm to approx. 0.03 mm, for example at approx. 0.02 mm.

Gemäß einer weiteren Alternative ist die Speicherhülle 104 aus einem Aluminiumgewebe gebildet, wobei Durchtrittsöffnungen in dem Aluminiumgewebe einen Durchmesser in einem Bereich von ca. 5 µm bis ca. 10 µm aufweisen.According to a further alternative is the storage shell 104 Formed from an aluminum fabric, the passage openings in the aluminum fabric having a diameter in a range from approx. 5 µm to approx. 10 µm.

Das Aluminiumgewebe ist insbesondere bis zu einer Temperatur von ca. 400°C stabil.The aluminum fabric is particularly stable up to a temperature of approx. 400 ° C.

Alternativ ist die Speicherhülle 104 vorzugsweise aus Baumwolle und/oder einem Baumwollgewebe gebildet. Baumwolle und/oder Baumwollgewebe können bei Temperaturen bis zu ca. 400°C verwendet werden.Alternatively, the storage case is 104 preferably formed from cotton and / or a cotton fabric. Cotton and / or cotton fabric can be used at temperatures up to approx. 400 ° C.

Gemäß einer weiteren Alternative ist die Speicherhülle 104 aus einem Polymerfasergewebe, beispielsweise aus einem Aramidgewebe, gebildet oder umfasst ein solches. Ein Aramidgewebe ist beispielsweise bis zu 450°C stabil. According to a further alternative is the storage shell 104 formed from a polymer fiber fabric, for example from an aramid fabric, or comprises such a fabric. An aramid fabric is stable up to 450 ° C, for example.

Auch Glasfasergewebe, beispielsweise E-Glasfasergewebe mit einem hohen Aluminiumborsilikat-Glas-Anteil, ist als Material für die Speicherhülle 104 geeignet.Glass fiber fabric, for example E-glass fiber fabric with a high aluminum borosilicate glass content, is also used as a material for the storage shell 104 suitable.

E-Glasfasergewebe ist bis zu ca. 600°C temperaturbeständig.E-glass fiber fabric is temperature resistant up to approx. 600 ° C.

Als E-Glasfasergewebe kann beispielsweise ein Gewebe eingesetzt werden, welches unter der Produktbezeichnung isoTex® 610.RG.K erhältlich ist. Eine Dicke senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene des E-Glasfasergewebes beträgt vorzugsweise ca. 0,5 mm bis ca. 1 mm.For example, a fabric that is available under the product name isoTex® 610.RG.K can be used as the E-glass fiber fabric. A thickness perpendicular to a main plane of extent of the E-glass fiber fabric is preferably approximately 0.5 mm to approximately 1 mm.

Sonstige Silikatglasfasergewebe sind ebenfalls geeignete Materialien für die Speicherhülle 104. Eine Temperaturbeständigkeit beträgt hier insbesondere bis zu ca. 1600°C.Other silicate fiberglass fabrics are also suitable materials for the storage envelope 104 . A temperature resistance here is in particular up to approx. 1600 ° C.

Insbesondere ist die Speicherhülle 104 aus einem Keramikfasergewebe gebildet. Keramikfasergewebe sind typischerweise bis ca. 1100°C temperaturstabil.In particular, the storage shell 104 formed from a ceramic fiber fabric. Ceramic fiber fabrics are typically temperature stable up to approx. 1100 ° C.

Alternativ zu einer Ausbildung vollständig aus einem Material, kann auch vorgesehen sein, dass die Speicherhülle 104 aus Kombinationen der genannten Materialien besteht. Beispielsweise ist die Speicherhülle 104 bereichsweise aus einem Metalldrahtgewebe hergestellt und bereichsweise aus einem Glasfasergewebe.As an alternative to being made entirely from one material, it can also be provided that the storage shell 104 consists of combinations of the materials mentioned. For example, the storage shell 104 partially made of a metal wire mesh and partially made of a glass fiber mesh.

Das Speichermaterial 106 ist vorzugsweise ausgewählt aus einem oder mehreren der folgenden thermochemischen Speichermaterialen: Salzhydrat, Metallhydroxid, Metallcarbonat, Metalloxid oder Mischungen daraus.The storage material 106 is preferably selected from one or more of the following thermochemical storage materials: salt hydrate, metal hydroxide, metal carbonate, metal oxide or mixtures thereof.

In exothermen Reaktionen von Salzhydraten wird vorzugsweise Temperaturen in einem Bereich von ca. 80°C bis ca. 200°C erzeugt.In exothermic reactions of salt hydrates, temperatures in a range from approx. 80 ° C. to approx. 200 ° C. are preferably generated.

Metallhydroxide reagieren vorzugsweise in einer exothermen Reaktion unter Erzeugung einer Temperatur von ca. 200°C bis ca. 600°C mit Wasser.Metal hydroxides react preferably in an exothermic reaction, generating a temperature of approx. 200 ° C to approx. 600 ° C with water.

Bei einer Reaktion von Metallcarbonaten mit Wasser und/oder Metalloxiden mit Wasser wird insbesondere jeweils eine Temperatur von ca. 700°C bis ca. 1000°C erzeugt.When metal carbonates react with water and / or metal oxides with water, a temperature of approx. 700 ° C. to approx. 1000 ° C. is generated in each case.

Beispiele für Speichermaterialien sind: Magnesiumsulfat × 7H2O, Calciumsulfat, Calciumchlorid, Magnesiumhydroxid, Calciumhydroxid, Calciumcarbonat, Manganoxid.Examples of storage materials are: magnesium sulfate × 7H 2 O, calcium sulfate, calcium chloride, magnesium hydroxide, calcium hydroxide, calcium carbonate, manganese oxide.

Die genannten Materialien können in einer Gas-Feststoffreaktion und/oder einer Flüssig-Feststoffreaktion zur thermochemischen Energiespeicherung eingesetzt werden.The materials mentioned can be used in a gas-solid reaction and / or a liquid-solid reaction for thermochemical energy storage.

Eine geometrische Oberfläche der Speicherhülle 104 bildet insbesondere eine Wärmeübertragungsfläche und/oder eine gaspermeable Fläche zur Gaszufuhr und/oder Gasabfuhr.A geometric surface of the storage shell 104 forms in particular a heat transfer surface and / or a gas-permeable surface for gas supply and / or gas discharge.

Nachfolgend werden ein Beladevorgang und ein Entladevorgang anhand des Beispiels von Calciumoxid als Speichermaterial 106 beschrieben. Dies gilt für die anderen zuvor genannten Speichermaterialien 106 analog.A loading process and an unloading process are described below using calcium oxide as a storage material as an example 106 described. This applies to the other storage materials mentioned above 106 analogous.

In einem beladenen Zustand liegt Calciumoxid vorzugsweise in einem dehydratisierten Zustand vor und/oder das Speichermaterial 106 ist mit Wärme beladen. Zur Entladung wird die Speichereinheit 102 Wasser in flüssiger Form und/oder in Dampfform ausgesetzt, wobei das Wasser durch die Speicherhülle 104, insbesondere durch Durchtrittsöffnungen 105 in der Speicherhülle 104 in Eindringrichtung 110 in einen Innenraum 112 der Speichereinheit 102, eindringt. Das in die Speichereinheit 102 eingedrungene Wasser reagiert innerhalb der Speicherhülle 102 insbesondere mit dem dehydratisierten Speichermaterial 106 (hier Calciumoxid). Vorliegend wird in einer exothermen Reaktion Calciumhydroxid gebildet, wobei Wärme entsteht.In a loaded state, calcium oxide and / or the storage material is preferably in a dehydrated state 106 is laden with heat. The storage unit is used for discharging 102 Exposed to water in liquid form and / or in vapor form, the water flowing through the storage shell 104 , especially through openings 105 in the storage case 104 in the direction of penetration 110 in an interior 112 the storage unit 102 , penetrates. That in the storage unit 102 Any water that has penetrated reacts within the storage shell 102 especially with the dehydrated storage material 106 (here calcium oxide). In the present case, calcium hydroxide is formed in an exothermic reaction, producing heat.

Nach dem Entladevorgang liegt das Speichermaterial 106 in entladenem Zustand, beispielsweise als Calciumhydroxid, vor.After the discharge process, the storage material lies 106 in a discharged state, for example as calcium hydroxide.

In einem Beladevorgang befindet sich das Speichermaterial 106 zunächst im entladenen Zustand (hier Calciumhydroxid). Insbesondere wird die Speichereinheit 102 und das darin eingeschlossene Speichermaterial 106 Wärme ausgesetzt.The storage material is in a loading process 106 initially in the discharged state (here calcium hydroxide). In particular, the storage unit 102 and the storage material enclosed therein 106 Exposed to heat.

Beispielsweise wird die Speichereinheit 102 und das darin enthaltene Speichermaterial 106 in einem Ofen, beispielsweise bei ca. 600°C, oder einer anderen Beladeeinrichtung, beispielsweise durch direkte Sonneneinstrahlung, erwärmt, wobei das Speichermaterial 106 vom entladenen in einen beladenen Zustand übergeht (Dehydratisierung von Calciumhydroxid zu Calciumoxid).For example, the storage unit 102 and the storage material contained therein 106 in an oven, for example at approx. 600 ° C., or another loading device, for example by direct sunlight, heated, the storage material 106 changes from a discharged to a charged state (dehydration of calcium hydroxide to calcium oxide).

Eine in 2 dargestellte zweite Ausführungsform einer Speichereinheit 102 unterscheidet sich hinsichtlich Aufbau und Funktion im Wesentlichen dadurch von der in 1 dargestellten ersten Ausführungsform, dass in einem Innenraum 112 der Speichereinheit 102 eine Wärmeleitstruktur 114 angeordnet ist. Die Wärmeleitstruktur 114 umfasst vorzugsweise mehrere plattenförmige Wärmeleitelemente 116, welche insbesondere voneinander beabstandet angeordnet sind.One in 2 illustrated second embodiment of a memory unit 102 essentially differs in terms of structure and function from the in 1 illustrated first embodiment that in an interior 112 the storage unit 102 a heat conduction structure 114 is arranged. The thermal conduction structure 114 preferably comprises several plate-shaped heat conducting elements 116 , which are arranged in particular spaced from one another.

Vorliegend sind die, insbesondere voneinander beabstandet angeordneten, Wärmeleitelemente 116 durch ein quer dazu angeordnetes weiteres Wärmeleitelement 118 miteinander verbunden. Durch die Wärmeleitelemente 116 ist der Innenraum 112 vorzugsweise in, insbesondere zumindest näherungsweise gleich große, Innenraumteile 120 unterteilt.In the present case, the heat conducting elements, which are in particular arranged at a distance from one another, are present 116 by a further heat conducting element arranged transversely thereto 118 connected with each other. Through the heat conducting elements 116 is the interior 112 preferably in interior parts, in particular at least approximately the same size 120 divided.

In von der Wärmeleitstruktur 114 definierten Volumina, welche insbesondere auf mindestens einer Seite von der Speicherhülle 104 geschlossen sind, ist vorzugsweise Speichermaterial 106 aufgenommen und/oder eingeschlossen. In from the thermal structure 114 defined volumes, which in particular on at least one side of the storage shell 104 are closed, is preferably storage material 106 included and / or included.

Die Wärmeleitstruktur 114 dient insbesondere einer Leitung und/oder Verteilung von Wärme innerhalb des Innenraums 112. Insbesondere wird über die Wärmeleitstruktur 114 Wärme gleichmäßig über das Speichermaterial 106 verteilt.The thermal conduction structure 114 serves in particular to conduct and / or distribute heat within the interior 112 . In particular, it is about the heat conduction structure 114 Heat evenly over the storage material 106 distributed.

Die Wärmeleitstruktur 114 umfasst insbesondere ein metallisches Material und/oder ein keramisches Material oder ist aus einem oder beiden der genannten Materialien hergestellt.The thermal conduction structure 114 comprises in particular a metallic material and / or a ceramic material or is made from one or both of the materials mentioned.

Als metallisches Material sind Aluminium und/oder Edelstahl besonders geeignet, insbesondere in Schaumform.Aluminum and / or stainless steel are particularly suitable as metallic material, especially in foam form.

Durch die Ausbildung als Metallschaum kann insbesondere eine Speichereinheit 102 mit verringertem Gewicht im Vergleich zu Speichereinheiten mit Wärmeleitstrukturen 114 aus einem Vollmaterial bereitgestellt werden.A storage unit, in particular, can be formed as a metal foam 102 with reduced weight compared to storage units with thermal conduction structures 114 can be provided from a solid material.

Als keramisches Material eignet sich beispielsweise Siliziumcarbid.Silicon carbide, for example, is suitable as the ceramic material.

Im Übrigen stimmt die die in 2 dargestellte zweite Ausführungsform einer Speichereinheit 102 hinsichtlich Aufbau und Funktion im Wesentlichen mit der in 1 dargestellten ersten Ausführungsform überein, so dass auf deren Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.Incidentally, the in 2 illustrated second embodiment of a memory unit 102 in terms of structure and function essentially with the in 1 first embodiment shown, so that reference is made to the description thereof.

Eine in 3 dargestellte dritte Ausführungsform einer Speichereinheit 102 unterscheidet sich hinsichtlich Aufbau und Funktion im Wesentlichen dadurch von der in 2 dargestellten zweiten Ausführungsform, dass die Speicherhülle 104 einen elastischen Bereich 122 und einen nichtelastischen Bereich 124 aufweist.One in 3 illustrated third embodiment of a memory unit 102 essentially differs in terms of structure and function from the in 2 illustrated second embodiment that the storage shell 104 an elastic area 122 and an inelastic area 124 having.

Ein Eindringen und/oder Austreten von Wasser und/oder Wasserdampf in und/oder aus der Speichereinheit 102 findet vorzugsweise ausschließlich über den elastischen Bereich 122 statt.Penetration and / or exit of water and / or water vapor into and / or from the storage unit 102 preferably takes place exclusively via the elastic area 122 instead of.

Der nichtelastische Bereich 124 ist vorzugsweise zumindest näherungsweise halb-ellipsoidförmig und/oder wannenförmig und/oder halbkugelförmig ausgebildet.The inelastic area 124 is preferably at least approximately semi-ellipsoidal and / or trough-shaped and / or hemispherical.

Der nichtelastische Bereich 124 ist vorzugsweise aus einem metallischen Material, insbesondere in Blechform, ausgebildet oder umfasst ein metallisches Material, insbesondere in Blechform. Beispielsweise umfasst der nichtelastische Bereich 124 Aluminium und/oder Edelstahl, beispielsweise ein Aluminiumblech und/oder ein Edelstahlblech.The inelastic area 124 is preferably made of a metallic material, in particular in sheet metal form, or comprises a metallic material, in particular in sheet metal form. For example, the non-elastic area includes 124 Aluminum and / or stainless steel, for example an aluminum sheet and / or a stainless steel sheet.

Der nichtelastische Bereich 124 dient insbesondere einer Erhaltung der Form der Speichereinheit 102, insbesondere auch in einem Zustand, in welchem das Speichermaterial 106 thermisch ausgedehnt ist.The inelastic area 124 serves in particular to maintain the shape of the memory unit 102 , in particular also in a state in which the storage material 106 is thermally expanded.

Eine Volumenausdehnung des Speichermaterials 106 wird insbesondere von dem elastischen Bereich 122 aufgenommen und/oder ist von dem elastischen Bereich 122 aufnehmbar.An expansion in volume of the storage material 106 is particularly affected by the elastic area 122 received and / or is from the elastic area 122 recordable.

Die Wärmeleitstruktur 114 nimmt insbesondere bei einer Volumenausdehnung des Speichermaterials 106 entstehende Kräfte auf. Beispielsweise wird eine Oberflächenvergrößerung des Materials der Speicherhülle 104 so reduziert.The thermal conduction structure 114 increases in particular with a volume expansion of the storage material 106 resulting forces. For example, there is an increase in the surface area of the material of the storage shell 104 so reduced.

Ein Füllgrad der Speichereinheit 102 mit Speichermaterial 106 beträgt vorzugsweise 40 % oder mehr, insbesondere 50 % oder mehr, beispielsweise 60 % oder mehr, bezogen auf ein Gesamtvolumen der Speicherhülle 104 in einem nicht ausgedehnten Zustand.A filling level of the storage unit 102 with storage material 106 is preferably 40% or more, in particular 50% or more, for example 60% or more, based on a total volume of the storage shell 104 in a non-expanded state.

Ein Durchmesser der Speichereinheit 104 beträgt vorzugsweise ca. 2 mm oder mehr, insbesondere ca. 5 mm oder mehr, beispielsweise ca. 10 mm oder mehr.A diameter of the storage unit 104 is preferably about 2 mm or more, in particular about 5 mm or more, for example about 10 mm or more.

Vorzugsweise beträgt ein Durchmesser der Speichereinheit 102 ca. 40 mm oder weniger, insbesondere ca. 35 mm oder weniger, beispielsweise ca. 30 mm oder weniger.A diameter of the storage unit is preferably 102 approx. 40 mm or less, in particular approx. 35 mm or less, for example approx. 30 mm or less.

Im Übrigen stimmt die in 3 dargestellte dritte Ausführungsform einer Speichereinheit 102 hinsichtlich Aufbau und Funktion im Wesentlichen mit der in 2 dargestellten zweiten Ausführungsform überein, so dass auf deren Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.Incidentally, the in 3 illustrated third embodiment of a memory unit 102 in terms of structure and function essentially with the in 2 second embodiment shown, so that reference is made to the description thereof.

Eine in 4 dargestellte vierte Ausführungsform einer Speichereinheit 102 unterscheidet sich hinsichtlich Aufbau und Funktion im Wesentlichen dadurch von der in 3 dritten Ausführungsform, dass zwei Reihen aus voneinander beabstandeten, insbesondere im Wesentlichen parallel zueinander angeordneten, Wärmeleitelementen 116 vorgesehen sind.One in 4th illustrated fourth embodiment of a memory unit 102 essentially differs in terms of structure and function from the in 3 Third embodiment that two rows of spaced apart, in particular arranged essentially parallel to one another, heat conducting elements 116 are provided.

Die Speichereinheit 102 ist vorzugsweise zumindest näherungsweise kugelförmig ausgebildet.The storage unit 102 is preferably at least approximately spherical.

Innerhalb der beiden Reihen aus Wärmeleitelementen 116 sind die Wärmeleitelemente 116 vorzugsweise lamellenartig angeordnet und/oder bilden Lamellen.Inside the two rows of heat conducting elements 116 are the heat conducting elements 116 preferably arranged like lamellae and / or form lamellae.

Ebenen, welche durch zwei benachbarte Wärmeleitelemente 116 aus benachbarten Reihen verlaufen, schließen vorzugsweise einen Winkel von ca. 90° oder weniger miteinander ein.Levels created by two adjacent heat conducting elements 116 extend from adjacent rows, preferably form an angle of about 90 ° or less with one another.

Der elastische Bereich 122 ist vorliegend als Spalt in der Speicherhülle 104 ausgebildet ist, während die Speicherhülle 104 im Übrigen von einem nichtelastischen Bereich 124 gebildet ist.The elastic area 122 is present as a gap in the storage shell 104 is formed while the storage shell 104 otherwise from a non-elastic area 124 is formed.

Insbesondere bilden die Wärmeleitelemente 116 der zwei Reihen zumindest näherungsweise eine Pfeilspitzenform, wobei der elastische Bereich 122 in einer Richtung angeordnet ist, in welche die entsprechende Pfeilspitze weist. In particular, form the heat conducting elements 116 of the two rows at least approximately an arrowhead shape, the elastic region 122 is arranged in a direction in which the corresponding arrowhead points.

In Richtung der Pfeilspitze, insbesondere in einer Volumenausdehnungsrichtung 128, wird vorzugsweise durch die Wärmeleitelemente 116 und/oder deren Anordnung eine Volumenausdehnung bei einer Beladung des Speichermaterials 106 geleitet. Insbesondere wird die Volumenausdehnung von dem elastischen Bereich 122 aufgenommen.In the direction of the arrowhead, in particular in a volume expansion direction 128 , is preferably through the heat conducting elements 116 and / or their arrangement, a volume expansion when the storage material is loaded 106 directed. In particular, the volume expansion is determined by the elastic region 122 recorded.

Im Übrigen stimmt die in 4 dargestellte vierte Ausführungsform hinsichtlich Aufbau und Funktion im Wesentlichen mit der in 3 dargestellten dritten Ausführungsform überein, so dass auf deren Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.Incidentally, the in 4th The fourth embodiment shown in terms of structure and function essentially with that in 3 third embodiment shown, so that reference is made to the description thereof.

Eine in 5 dargestellte fünfte Ausführungsform einer Speichereinheit 102 unterscheidet sich hinsichtlich Aufbau und Funktion im Wesentlichen dadurch von der in 2 dargestellten zweiten Ausführungsform, dass die Speichereinheit 102 zumindest näherungsweise einen rechteckförmigen Querschnitt aufweist.One in 5 illustrated fifth embodiment of a memory unit 102 essentially differs in terms of structure and function from the in 2 illustrated second embodiment that the storage unit 102 has at least approximately a rectangular cross section.

Es kann vorgesehen sein, dass die Speichereinheit 102 zumindest näherungsweise zylinderförmig oder zumindest näherungsweise quaderförmig ausgebildet ist.It can be provided that the memory unit 102 is at least approximately cylindrical or at least approximately cuboid.

Ein Mantel ist vorzugsweise durch den nichtelastischen Bereich 124 gebildet. Stirnflächen 130 der Speicherhülle 104 bilden vorzugsweise gemeinsam den elastischen Bereich 122.A jacket is preferably through the non-elastic area 124 educated. End faces 130 the storage shell 104 preferably together form the elastic area 122 .

Der nichtelastische Bereich 124 nimmt insbesondere aus einer thermisch bedingten Volumenausdehnung des Speichermaterials 106 resultierende Kräfte auf.The inelastic area 124 takes in particular from a thermally induced volume expansion of the storage material 106 resulting forces.

Günstig kann es sein, wenn ein Durchmesser der Speichereinheit 102 in einem Bereich von ca. 10 mm bis ca. 100 mm liegt.It can be favorable if a diameter of the storage unit 102 is in a range from about 10 mm to about 100 mm.

Eine Länge von der Speichereinheit 102 zwischen den zwei Stirnflächen 130 liegt insbesondere in einem Bereich von bis zu ca. 100 mm.A length from the storage unit 102 between the two end faces 130 lies in particular in a range of up to approx. 100 mm.

Im Übrigen stimmt die in 5 dargestellte fünfte Ausführungsform einer Speichereinheit 102 hinsichtlich Aufbau und Funktion im Wesentlichen mit der in 2 dargestellten zweiten Ausführungsform überein, so dass auf deren Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.Incidentally, the in 5 illustrated fifth embodiment of a memory unit 102 in terms of structure and function essentially with the in 2 second embodiment shown, so that reference is made to the description thereof.

Eine in 6 dargestellte sechste Ausführungsform einer Speichereinheit 102 unterscheidet sich hinsichtlich Aufbau und Funktion im Wesentlichen dadurch von der in 5 dargestellten fünften Ausführungsform, dass der nichtelastische Bereich 124 zumindest näherungsweise in Form eines offenen Quaders ausgebildet ist, wobei die offene Seite von dem elastischen Bereich 122 geschlossen ist.One in 6 illustrated sixth embodiment of a memory unit 102 essentially differs in terms of structure and function from the in 5 illustrated fifth embodiment that the inelastic area 124 is at least approximately in the form of an open cuboid, the open side of the elastic region 122 closed is.

Es kann vorgesehen sein, dass Randabschnitte von Wärmeleitelementen 116 der Wärmeleitstruktur 114 die Speicherhülle 104 an einer Innenseite berühren. Alternativ ist ein Volumen zwischen Wärmeleitstruktur 114 und der Speicherhülle 104 von Speichermaterial 106 ausgefüllt.It can be provided that edge sections of heat conducting elements 116 the heat conduction structure 114 the storage shell 104 touch on the inside. Alternatively, there is a volume between the heat conduction structure 114 and the storage envelope 104 of storage material 106 filled out.

Der elastische Bereich 122 ist vorzugsweise gekrümmt, insbesondere gewölbt, beispielsweise konvex bezüglich eines Innenraums 112, ausgebildet.The elastic area 122 is preferably curved, in particular arched, for example convex with respect to an interior 112 , educated.

Eine Höhe h der Speichereinheit 102 zwischen dem elastischen Bereich 122 und einer gegenüberliegenden Seite des nichtelastischen Bereichs 124 liegt insbesondere in einem Bereich von ca. 10 bis ca. 60 mm.A height H the storage unit 102 between the elastic area 122 and an opposite side of the inelastic area 124 is in particular in a range from approx. 10 to approx. 60 mm.

Die Speichereinheit 102 ist vorliegend zumindest näherungsweise scheibenförmig ausgebildet.The storage unit 102 is at least approximately disk-shaped in the present case.

Im Übrigen stimmt die in 6 dargestellte siebte Ausführungsform hinsichtlich Aufbau und Funktion im Wesentlichen mit der in 5 dargestellten fünften Ausführungsform überein, so dass auf deren Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.Incidentally, the in 6 The seventh embodiment shown in terms of structure and function essentially with the in 5 Fifth embodiment shown correspond, so that reference is made to the description thereof.

Eine in 7 dargestellte siebte Ausführungsform einer Speichereinheit 102 unterscheidet sich hinsichtlich Aufbau und Funktion im Wesentlichen dadurch von der in 5 dargestellten fünften Ausführungsform, dass zwei Wärmeleitstrukturen 114 vorgesehen sind, welche in voneinander beabstandeten Kammern 132 der Speichereinheit 102 angeordnet sind.One in 7th illustrated seventh embodiment of a memory unit 102 essentially differs in terms of structure and function from the in 5 illustrated fifth embodiment that two heat conduction structures 114 are provided which in spaced apart chambers 132 the storage unit 102 are arranged.

Die zwei Kammern 132 sind vorliegend über eine Abstandskammer 134 auf Abstand gehalten.The two chambers 132 are present via a spacer chamber 134 kept at a distance.

Vorliegend ist lediglich in den Kammern 132 Speichermaterial 106 angeordnet, während die Abstandskammer 134 insbesondere mit Luft und/oder einem anderen Gas gefüllt ist.The present is only in the chambers 132 Storage material 106 arranged while the spacer chamber 134 in particular is filled with air and / or another gas.

In beiden Kammern 132 ist vorliegend eine Wärmeleitstruktur 114 angeordnet.In both chambers 132 is in the present case a heat conduction structure 114 arranged.

Ein von der Abstandskammer 134 gebildetes Volumen ist von dem nichtelastischen Bereich 124, insbesondere vollständig, umschlossen.One from the clearance chamber 134 formed volume is from the inelastic area 124 , in particular completely, enclosed.

Von der Abstandskammer 134 abgewandte Seiten der Speicherhülle 104 bilden vorliegend den elastischen Bereich 122 und/oder sind aus einem elastischen Material hergestellt.From the clearance chamber 134 facing away sides of the storage envelope 104 present the elastic area 122 and / or are made of an elastic material.

Ein Durchmesser der Speichereinheit 102 durch den elastischen Bereich 122 liegt vorzugsweise in einem Bereich von ca. 40 mm bis ca. 200 mm.A diameter of the storage unit 102 through the elastic area 122 is preferably in a range from about 40 mm to about 200 mm.

Eine Länge der Speichereinheit 102 ist insbesondere beliebig skalierbar.A length of the storage unit 102 is particularly scalable as required.

Im Übrigen stimmt die in 7 dargestellte siebte Ausführungsform hinsichtlich Aufbau und Funktion im Wesentlichen mit der in 5 dargestellten fünften Ausführungsform überein, so dass auf deren Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.Incidentally, the in 7th The seventh embodiment shown in terms of structure and function essentially with the in 5 Fifth embodiment shown correspond, so that reference is made to the description thereof.

Die Speichereinheiten 102 werden vorzugsweise wie folgt hergestellt: Es wird eine Speicherhülle 104 aus einem oder mehreren der genannten Materialien derartig angeordnet und/oder hergestellt, dass Speichermaterial 106 durch eine Öffnung der Speicherhülle 104 eingefüllt werden kann.The storage units 102 are preferably manufactured as follows: A storage case is used 104 arranged and / or produced from one or more of the materials mentioned in such a way that storage material 106 through an opening in the storage case 104 can be filled.

Die Öffnung der Speicherhülle 104 wird anschließend, insbesondere staubdicht, verschlossen.The opening of the storage shell 104 is then closed, especially dust-tight.

Es kann vorgesehen sein, dass vor dem Verschließen eine Wärmeleitstruktur 114 in dem Speichermaterial 106 angeordnet wird.It can be provided that a heat conduction structure is provided before the closure 114 in the storage material 106 is arranged.

Ergänzend oder alternativ kann vorgesehen sein, dass die Wärmeleitstruktur 114 in dem Speichermaterial 106 platziert und/oder positioniert wird und anschließend das die Speicherhülle bildende Material in einem Gießvorgang darum herum gegossen wird.In addition or as an alternative, it can be provided that the heat conduction structure 114 in the storage material 106 is placed and / or positioned and then the material forming the storage shell is poured around it in a casting process.

Die Wärmeleitstruktur 114 wird insbesondere derart angeordnet, dass sie vollständig von dem Speichermaterial 106 umgeben ist. Alternativ kann vorgesehen sein, die Wärmeleitstruktur 114 derart angeordnet wird, dass freie Enden der Wärmeleitelemente 116 eine Innenseite der Speicherhülle 104 berühren und/oder in stofflichem Kontakt damit stehen.The thermal conduction structure 114 is in particular arranged such that it is completely covered by the storage material 106 is surrounded. Alternatively, the heat conducting structure can be provided 114 is arranged such that free ends of the heat conducting elements 116 an inside of the storage case 104 touch and / or be in material contact with it.

Mit der Wärmespeichervorrichtung 100 kann insbesondere eine vergleichsweise verlustfreie Langzeitspeicherung von Wärme realisiert werden. Die Speichereinheiten ermöglichen vorzugsweise eine vereinfachte Lagerung und/oder einen einfachen Transport. Die Speichereinheiten 102 bilden insbesondere handhabbare Portionsgrößen von Speichermaterial 106.With the heat storage device 100 In particular, comparatively loss-free long-term storage of heat can be realized. The storage units preferably enable simplified storage and / or simple transport. The storage units 102 in particular form manageable portion sizes of storage material 106 .

BezugszeichenlisteList of reference symbols

100100
WärmespeichervorrichtungHeat storage device
102102
SpeichereinheitStorage unit
104104
SpeicherhülleStorage envelope
105105
DurchtrittsöffnungPassage opening
106106
SpeichermaterialStorage material
108108
Beutelbag
110110
EindringrichtungDirection of penetration
112112
Innenrauminner space
hH
Höhe der SpeichereinheitStorage unit height
114114
WärmeleitstrukturThermal structure
116116
WärmeleitelementHeat conducting element
118118
WärmeleitelementHeat conducting element
120120
InnenraumteilInterior part
122122
elastischer Bereichelastic area
124124
nichtelastischer Bereichinelastic area
128128
VolumenausdehnungsrichtungVolume expansion direction
130130
StirnflächeFace
132132
Kammerchamber
134134
AbstandskammerSpacing chamber

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • US 4513053 A [0003]US 4513053 A [0003]
  • US 2015/0344763 A1 [0003]US 2015/0344763 A1 [0003]
  • US 6004662 A [0004]US 6004662 A [0004]

Claims (15)

Wärmespeichervorrichtung (100), umfassend mehrere Speichereinheiten (102), wobei jede Speichereinheit (102) eine Speicherhülle (104) umfasst, welche ein wasserdurchlässiges und gasdurchlässiges Material umfasst, wobei die Speicherhülle (104) ein Speichermaterial (106), welches insbesondere in granulärer Form vorliegt, umschließt.Heat storage device (100), comprising a plurality of storage units (102), wherein each storage unit (102) comprises a storage shell (104) which comprises a water-permeable and gas-permeable material, the storage shell (104) being a storage material (106), which in particular is in granular form present, encloses. Wärmespeichervorrichtung (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in den mehreren Speichereinheiten (102) das Speichermaterial (106) als lose Schüttung von der jeweiligen Speicherhülle (104) umschlossen ist.Heat storage device (100) according to Claim 1 , characterized in that in the plurality of storage units (102) the storage material (106) is enclosed as a loose bed by the respective storage shell (104). Wärmespeichervorrichtung (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Speicherhülle (104) ein Beutel (108), insbesondere zum Schutz und/oder Transport des Speichermaterials (106), ist.Heat storage device (100) according to Claim 1 or 2 , characterized in that the storage envelope (104) is a bag (108), in particular for protecting and / or transporting the storage material (106). Wärmespeichervorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere Speichereinheiten (102) mindestens eine Wärmeleitstruktur (114) zum Leiten und/oder Verteilen von Wärme umfassen, wobei die mindestens eine Wärmeleitstruktur (114) insbesondere innerhalb der Speicherhülle (104) der jeweiligen Speichereinheit (102) angeordnet ist.Heat storage device (100) according to one of the Claims 1 to 3 , characterized in that one or more storage units (102) comprise at least one heat conducting structure (114) for conducting and / or distributing heat, the at least one heat conducting structure (114) being arranged in particular within the storage shell (104) of the respective storage unit (102) is. Wärmespeichervorrichtung (100) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Wärmeleitstruktur (114) ein oder mehrere Wärmeleitelemente (116) umfasst, welche einen Innenraum (112) der jeweiligen Speichereinheit (102) in zwei oder mehrere Innenraumteile (120) unterteilen, wobei insbesondere in jedem Innenraumteil (120) Speichermaterial (106) angeordnet ist.Heat storage device (100) according to Claim 4 , characterized in that the at least one heat conducting structure (114) comprises one or more heat conducting elements (116) which divide an interior (112) of the respective storage unit (102) into two or more interior parts (120), in particular in each interior part (120 ) Storage material (106) is arranged. Wärmespeichervorrichtung (100) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Wärmeleitstruktur (114) mehrere, insbesondere plattenförmige, Wärmeleitelemente (116) umfasst, wobei die mehreren, insbesondere plattenförmigen, Wärmeleitelemente (116) zumindest näherungsweise parallel zueinander angeordnet sind und wobei die mehreren, insbesondere plattenförmigen, Wärmeleitelemente (116) insbesondere voneinander beabstandet angeordnet sind und/oder über ein oder mehrere weitere, insbesondere plattenförmige, Wärmeleitelemente (118) der mindestens einen Wärmeleitstruktur (114) miteinander verbunden sind.Heat storage device (100) according to Claim 4 or 5 , characterized in that the at least one heat conduction structure (114) comprises several, in particular plate-shaped, heat conduction elements (116), the several, in particular plate-shaped, heat conduction elements (116) being arranged at least approximately parallel to one another and wherein the several, in particular plate-shaped, heat conduction elements ( 116) are in particular arranged at a distance from one another and / or are connected to one another via one or more further, in particular plate-shaped, heat conducting elements (118) of the at least one heat conducting structure (114). Wärmespeichervorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere Speichereinheiten (102) mindestens eine Wärmeleitstruktur (114) zum Leiten und/oder Verteilen von Wärme umfassen, wobei die mindestens eine Wärmeleitstruktur (114) eines oder mehrere der folgenden Materialien umfasst oder daraus gebildet ist: metallisches Material, vorzugsweise Aluminium und/oder Edelstahl, wobei das metallische Material insbesondere in Form eines metallischen Schaums vorliegt, Siliziumcarbid.Heat storage device (100) according to one of the Claims 1 to 6 , characterized in that one or more storage units (102) comprise at least one heat-conducting structure (114) for conducting and / or distributing heat, the at least one heat-conducting structure (114) comprising or being formed from one or more of the following materials: metallic material , preferably aluminum and / or stainless steel, the metallic material being in particular in the form of a metallic foam, silicon carbide. Wärmespeichervorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Durchmesser einer, mehrerer oder sämtlicher Speichereinheiten (102) in einem Bereich von ca. 2 mm bis ca. 200 mm, insbesondere in einem Bereich von ca. 10 mm bis ca. 100 mm, liegt.Heat storage device (100) according to one of the Claims 1 to 7th , characterized in that a diameter of one, several or all of the storage units (102) is in a range from approximately 2 mm to approximately 200 mm, in particular in a range from approximately 10 mm to approximately 100 mm. Wärmespeichervorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Speicherhülle (104) eine oder mehrere Durchtrittsöffnungen (105) aufweist, wobei die eine oder mehreren Durchtrittsöffnungen (105) insbesondere einen Durchmesser in einem Bereich von ca. 5 µm bis ca. 10 µm aufweisen.Heat storage device (100) according to one of the Claims 1 to 8th , characterized in that the storage shell (104) has one or more passage openings (105), the one or more passage openings (105) in particular having a diameter in a range from approx. 5 µm to approx. 10 µm. Wärmespeichervorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Speicherhülle (104) vollständig oder bereichsweise elastisch ausgebildet ist.Heat storage device (100) according to one of the Claims 1 to 9 , characterized in that the storage shell (104) is designed to be completely or partially elastic. Wärmespeichervorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Speicherhülle (104) einen elastischen Bereich (122) und einen nichtelastischen Bereich (124) aufweist.Heat storage device (100) according to one of the Claims 1 to 10 , characterized in that the storage envelope (104) has an elastic region (122) and a non-elastic region (124). Wärmespeichervorrichtung (100) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der nichtelastische Bereich (122) ein metallisches Material umfasst oder daraus gebildet ist, wobei das metallische Material insbesondere Aluminium und/oder Edelstahl, insbesondere in Blechform, ist.Heat storage device (100) according to Claim 11 , characterized in that the non-elastic region (122) comprises or is formed from a metallic material, the metallic material being in particular aluminum and / or stainless steel, in particular in sheet metal form. Wärmespeichervorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Speicherhülle (104) Fasern umfasst oder im Wesentlichen aus Fasern besteht und insbesondere bereichsweise, insbesondere in einem elastischen Bereich (122), oder vollständig aus einem Vlies und/oder einem Gewebe und/oder einem Gewirke gebildet ist.Heat storage device (100) according to one of the Claims 1 to 12 , characterized in that the storage sheath (104) comprises fibers or consists essentially of fibers and is formed in particular in areas, in particular in an elastic area (122), or completely from a fleece and / or a woven fabric and / or a knitted fabric. Wärmespeichervorrichtung (100) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern ausgewählt sind aus einem oder mehreren der folgenden Fasertypen: Metallfasern, insbesondere Edelstahlfasern und/oder Aluminiumfasern, Baumwollfasern, Polymerfasern, insbesondere Aramidfasern, Glasfasern, insbesondere E-Glasfasern und/oder sonstige Silikatglasfasern, Keramikfasern.Heat storage device (100) according to Claim 13 , characterized in that the fibers are selected from one or more of the following fiber types: metal fibers, in particular stainless steel fibers and / or aluminum fibers, cotton fibers, polymer fibers, in particular aramid fibers, glass fibers, in particular E-glass fibers and / or other silicate glass fibers, ceramic fibers. Verfahren zur Herstellung einer Speichereinheit (102), wobei das Verfahren Folgendes umfasst: - Einfüllen von Speichermaterial (106) in eine bereichsweise oder vollständig wasserdurchlässige und gasdurchlässige Speicherhülle (104) durch eine Öffnung der Speicherhülle (104) und Verschließen der Öffnung; und/oder - Umgießen von Speichermaterial (106), wobei eine bereichsweise oder vollständig wasserdurchlässige und gasdurchlässige Speicherhülle (104) um das Speichermaterial (106) entsteht.A method for manufacturing a memory unit (102), the method comprising: Filling storage material (106) into a partially or completely water-permeable and gas-permeable storage envelope (104) through an opening in the storage envelope (104) and closing the opening; and / or - encapsulation of storage material (106), with a partially or completely water-permeable and gas-permeable storage shell (104) around the storage material (106).
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