DE102019207965B4 - Heat storage device and method for storing and/or providing heat - Google Patents

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Abstract

Wärmespeichervorrichtung (100), umfassend eine Speichereinrichtung (104), welche ein Speichermedium (106) zum Speichern von Wärme aufweist, und eine Wärmeübertragungseinrichtung (102), durch welche der Speichereinrichtung (104) Wärme zuführbar und/oder Wärme von dieser abführbar ist, wobei die Wärmeübertragungseinrichtung (102) eine erste Strömungseinrichtung (110) und eine zweite Strömungseinrichtung (112) aufweist, die jeweils in thermischem Kontakt mit der Speichereinrichtung (104) und miteinander stehen, wobei durch die erste Strömungseinrichtung (110) ein erstes Wärmeübertragungsmedium (118) und durch die zweite Strömungseinrichtung (112) ein zweites Wärmeübertragungsmedium (120) strömbar ist, wobei die erste Strömungseinrichtung (110) von der zweiten Strömungseinrichtung (112) fluidisch getrennt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichereinrichtung (104) mittels einer Stelleinrichtung (128) relativ zu der Wärmeübertragungseinrichtung (102) bewegbar ist, und einen oder mehrere Aufnahmebehälter (132) zur Aufnahme und/oder Führung von Speichermedium (106) umfasst, wobei der eine oder die mehreren Aufnahmebehälter (132) zumindest näherungsweise zylinderförmig, insbesondere zumindest näherungsweise hohlzylinderförmig, ausgebildet sind.Heat storage device (100), comprising a storage device (104), which has a storage medium (106) for storing heat, and a heat transfer device (102), through which heat can be supplied to the storage device (104) and/or heat can be removed from it, wherein the heat transfer device (102) has a first flow device (110) and a second flow device (112), each of which is in thermal contact with the storage device (104) and with each other, wherein through the first flow device (110) a first heat transfer medium (118) and A second heat transfer medium (120) can flow through the second flow device (112), the first flow device (110) being fluidically separated from the second flow device (112), characterized in that the storage device (104) is relative by means of an adjusting device (128). can be moved to the heat transfer device (102), and comprises one or more receptacles (132) for receiving and/or guiding storage medium (106), wherein the one or more receptacles (132) are at least approximately cylindrical, in particular at least approximately hollow cylindrical are.

Description

Die Erfindung betrifft eine Wärmespeichervorrichtung, umfassend eine Speichereinrichtung, welche ein Speichermedium zum Speichern von Wärme aufweist und eine Wärmeübertragungseinrichtung, durch welche der Speichereinrichtung Wärme zuführbar und/oder Wärme von dieser abführbar ist, wobei die Wärmeübertragungseinrichtung eine erste Strömungseinrichtung und eine zweite Strömungseinrichtung aufweist, die jeweils in thermischem Kontakt mit der Speichereinrichtung und/oder miteinander stehen. Durch die erste Strömungseinrichtung ist ein erstes Wärmeübertragungsmedium und durch die zweite Strömungseinrichtung ist ein zweites Wärmeübertragungsmedium strömbar. Die erste Strömungseinrichtung ist von der zweiten Strömungseinrichtung fluidisch getrennt.The invention relates to a heat storage device, comprising a storage device which has a storage medium for storing heat and a heat transfer device through which heat can be supplied to the storage device and / or heat can be removed from it, the heat transfer device having a first flow device and a second flow device, which are each in thermal contact with the storage device and/or with each other. A first heat transfer medium can flow through the first flow device and a second heat transfer medium can flow through the second flow device. The first flow device is fluidically separated from the second flow device.

Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Speichern und/oder Bereitstellen von Wärme mittels einer Wärmespeichervorrichtung.The invention further relates to a method for storing and/or providing heat by means of a heat storage device.

Wärmeübertragungsvorrichtungen sind aus der WO 2011/069 693 A1 , der DE 10 2009 006 788 A1 , der DE 20 2010 015 920 U1 , der DE 10 2009 059 090 A1 der DE 10 2004 020 993 A1 und der DE 10 2017 213 718 A1 bekannt.Heat transfer devices are from the WO 2011/069 693 A1 , the DE 10 2009 006 788 A1 , the DE 20 2010 015 920 U1 , the DE 10 2009 059 090 A1 the DE 10 2004 020 993 A1 and the DE 10 2017 213 718 A1 known.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wärmespeichervorrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, welche einfach herstellbar und mit einer hohen Effizienz beladen oder entladen werden kann.The invention is based on the object of providing a heat storage device of the type mentioned, which can be easily manufactured and loaded or discharged with high efficiency.

Diese Aufgabe wird durch eine Wärmespeichervorrichtung gemäß Anspruch 1 und durch ein Verfahren zum Speichern und/oder Bereitstellen von Wärme mittels einer Wärmespeichervorrichtung gemäß Anspruch 13 gelöst.This object is achieved by a heat storage device according to claim 1 and by a method for storing and / or providing heat by means of a heat storage device according to claim 13.

Die erste Strömungseinrichtung und die zweite Strömungseinrichtung stehen jeweils in thermischem Kontakt mit der Speichereinrichtung. So kann eine Wärmeübertragung von dem ersten Wärmeübertragungsmedium auf das Speichermedium der Speichereinrichtung und/oder dem zweiten Wärmeübertragungsmedium auf das Speichermedium der Speichereinrichtung erfolgen und/oder umgekehrt.The first flow device and the second flow device are each in thermal contact with the storage device. Heat transfer can thus take place from the first heat transfer medium to the storage medium of the storage device and/or the second heat transfer medium to the storage medium of the storage device and/or vice versa.

„Warm“ und „kalt“ werden im Folgenden vorzugsweise als relative Begriffe verwendet. Eine Wärmeübertragung findet insbesondere von dem warmen auf das kalte Medium statt.“Warm” and “cold” are preferably used as relative terms in the following. Heat transfer takes place in particular from the warm to the cold medium.

Um der Wärmespeichervorrichtung Wärme zuzuführen, wird die erste Strömungseinrichtung beispielsweise von einem warmen ersten Wärmeübertragungsmedium durchströmt, welches seine Wärme über die Wärmeübertragungseinrichtung an das Speichermedium abgibt. Das Speichermedium wird dabei insbesondere aufgeschmolzen.In order to supply heat to the heat storage device, the first flow device is flowed through, for example, by a warm first heat transfer medium, which releases its heat to the storage medium via the heat transfer device. The storage medium is in particular melted.

Das Speichermedium der Speichereinrichtung ist oder umfasst beispielsweise ein Phasenwechselmedium.The storage medium of the storage device is or includes, for example, a phase change medium.

Das Phasenwechselmedium umfasst insbesondere Nitratsalze oder eine Mischung aus unterschiedlichen Nitratsalzen. Es umfasst beispielsweise Natriumnitrat und/oder Kaliumnitrat und/oder Lithiumnitrat. Mittels unterschiedlicher Mischungen der genannten Stoffe lässt sich beispielsweise ein Schmelzpunkt des Phasenwechselmediums einstellen.The phase change medium includes in particular nitrate salts or a mixture of different nitrate salts. It includes, for example, sodium nitrate and/or potassium nitrate and/or lithium nitrate. For example, a melting point of the phase change medium can be adjusted using different mixtures of the substances mentioned.

Alternativ hierzu umfasst das Phasenwechselmedium beispielsweise ein Paraffinmaterial.Alternatively, the phase change medium comprises, for example, a paraffin material.

Zur Entnahme von Wärme aus der Wärmespeichervorrichtung wird beispielsweise die zweite Strömungseinrichtung mit einem kalten zweiten Wärmeübertragungsmedium durchströmt, auf welches die Speichereinrichtung über die Wärmeübertragungseinrichtung ihre gespeicherte Wärme abgibt. Vorzugsweise erstarrt das Speichermedium dabei.To remove heat from the heat storage device, for example, a cold second heat transfer medium flows through the second flow device, to which the storage device releases its stored heat via the heat transfer device. The storage medium preferably solidifies in the process.

Ergänzend oder alternativ kann auch eine Wärmeübertragung von Wärme von dem warmen ersten Wärmeübertragungsmedium auf das zweite kalte Wärmeübertragungsmedium ausgebildet sein und/oder werden.Additionally or alternatively, a heat transfer of heat from the warm first heat transfer medium to the second cold heat transfer medium can also be and/or be formed.

Eine Wärmeübertragungsfunktion zwischen den unterschiedlichen Medien ist vorzugsweise dann nutzbar, wenn das jeweilige Medium - also erstes Wärmeübertragungsmedium, zweites Wärmeübertragungsmedium und/oder Speichermedium - relativ zu mindestens einem weiteren Medium bewegt wird.A heat transfer function between the different media can preferably be used when the respective medium - i.e. first heat transfer medium, second heat transfer medium and / or storage medium - is moved relative to at least one further medium.

Bei dem ersten und/oder zweiten Wärmeübertragungsmedium ist eine Bewegung vorzugsweise ein Durchströmen der jeweiligen Strömungseinrichtung. Bei dem Speichermedium ist eine Bewegung mittels der Stelleinrichtung möglich.In the case of the first and/or second heat transfer medium, a movement is preferably a flow through the respective flow device. With the storage medium, movement is possible using the adjusting device.

Durch die fluidische Trennung der ersten Strömungseinrichtung von der zweiten Strömungseinrichtung können zum Be- und Entladen der Wärmespeichervorrichtung jeweils unterschiedliche Wärmeübertragungsmedien eingesetzt werden.Due to the fluidic separation of the first flow device from the second flow device, different heat transfer media can be used for loading and unloading the heat storage device.

Es lassen sich dadurch beispielsweise zeitgleich ein erstes warmes Wärmeübertragungsmedium durch die erste Strömungseinrichtung und ein zweites kaltes Wärmeübertragungsmedium durch die zweite Strömungseinrichtung strömen. Dies ermöglicht beispielsweise eine zeitgleiche Be- und Entladung der Wärmespeichervorrichtung.This allows, for example, a first warm heat transfer medium to pass through the first flow device and a second cold heat transfer medium at the same time flow through the second flow device. This enables, for example, simultaneous loading and unloading of the heat storage device.

Alternativ kann auch ein Wärmeübertragungsmedium strömen, während das andere Wärmeübertragungsmedium stationär und/oder ruhend vorliegt. Alternatively, one heat transfer medium can also flow while the other heat transfer medium is stationary and/or at rest.

Unter fluidisch getrennt ist insbesondere zu verstehen, dass die erste Strömungseinrichtung und die zweite Strömungseinrichtung fluidwirksam voneinander getrennt sind.Fluidically separated means in particular that the first flow device and the second flow device are fluidly separated from one another.

Die erste Strömungseinrichtung und die zweite Strömungseinrichtung weisen insbesondere jeweils vollständig voneinander getrennte Fluidkreisläufe für die jeweiligen Wärmeübertragungsmedien auf.The first flow device and the second flow device in particular each have completely separate fluid circuits for the respective heat transfer media.

Das erste und das zweite Wärmeübertragungsmedium können unterschiedliche Medien sein. Alternativ ist denkbar, dass das erste Wärmeübertragungsmedium und das zweite Wärmeübertragungsmedium stofflich identisch sind.The first and second heat transfer media may be different media. Alternatively, it is conceivable that the first heat transfer medium and the second heat transfer medium are materially identical.

Das erste und/oder zweite Wärmeübertragungsmedium sind vorzugsweise Flüssigkeiten oder Gase oder Gemische davon. Beispielsweise sind das erste und/oder zweite Wärmeübertragungsmedium Wasser.The first and/or second heat transfer medium are preferably liquids or gases or mixtures thereof. For example, the first and/or second heat transfer medium are water.

Die erste Strömungseinrichtung und die zweite Strömungseinrichtung stehen vorzugsweise miteinander in thermischem Kontakt. So kann vorzugsweise eine Wärmeübertragung von dem ersten Wärmeübertragungsmedium auf das zweite Wärmeübertragungsmedium oder umgekehrt ausgebildet sein.The first flow device and the second flow device are preferably in thermal contact with one another. Heat transfer from the first heat transfer medium to the second heat transfer medium or vice versa can preferably be implemented.

Durch die Bewegung der Speichereinrichtung mittels der Stelleinrichtung relativ zu der Wärmeübertragungseinrichtung sind vorzugsweise weitere Parameter vorhanden, welche zur Optimierung von Be- oder Entladung der Wärmespeichervorrichtung verwendet werden können.By moving the storage device by means of the adjusting device relative to the heat transfer device, additional parameters are preferably present which can be used to optimize loading or unloading of the heat storage device.

Die Speichereinrichtung ist vorzugsweise mittels der Stelleinrichtung relativ zu der Wärmeübertragungseinrichtung automatisch bewegbar.The storage device is preferably automatically movable relative to the heat transfer device by means of the adjusting device.

Die Bewegung der Speichereinrichtung relativ zu der Wärmeübertragungseinrichtung ist vorzugsweise eine Linearbewegung entlang oder entgegen einer Bewegungsrichtung, welche insbesondere senkrecht zu einer Haupterstreckungsrichtung eines Rohrelements der ersten Strömungseinrichtung angeordnet ist.The movement of the storage device relative to the heat transfer device is preferably a linear movement along or against a direction of movement, which is arranged in particular perpendicular to a main extension direction of a tubular element of the first flow device.

Die Bewegungsrichtung ist insbesondere senkrecht zu einer Längsmittelachse eines Rohrelements der zweiten Strömungsrichtung angeordnet.The direction of movement is in particular arranged perpendicular to a longitudinal central axis of a tubular element of the second flow direction.

Günstig kann es sein, wenn ein Aufnahmebehälter zu einer Beladung des Speichermediums entlang der Bewegungsrichtung bewegt wird. Eine Position der Wärmeübertragungseinrichtung bleibt dabei insbesondere unverändert. Zu einer Entladung des Speichermediums wird der Aufnahmebehälter vorzugsweise entgegengesetzt zu der Bewegungsrichtung bewegt.It can be advantageous if a receptacle is moved along the direction of movement to load the storage medium. In particular, a position of the heat transfer device remains unchanged. To discharge the storage medium, the receptacle is preferably moved in the opposite direction to the direction of movement.

Mittels der Rohrelemente der ersten und/oder zweiten Strömungseinrichtung ist ein Behälter, in welchem die Speichereinrichtung und die Wärmeübertragungseinrichtung angeordnet sind, vorzugsweise horizontal bezüglich einer Bodenwandung des Behälters durchströmbar.By means of the tubular elements of the first and/or second flow device, a container in which the storage device and the heat transfer device are arranged can flow through, preferably horizontally with respect to a bottom wall of the container.

Alternativ zur Ausbildung der Bewegung der Speichereinrichtung als Linearbewegung kann vorgesehen sein, dass die Speichereinrichtung relativ zu der Wärmeübertragungseinrichtung mittels der Stelleinrichtung um eine Drehachse drehbar ist.As an alternative to designing the movement of the storage device as a linear movement, it can be provided that the storage device can be rotated about an axis of rotation relative to the heat transfer device by means of the adjusting device.

Vorzugsweise umfasst die Stelleinrichtung ein Zwischenmedium, mittels welchem ein oder mehrere Aufnahmebehälter der Speichereinrichtung zur Aufnahme und/oder Führung von Speichermedium und die Wärmeübertragungseinrichtung miteinander verbunden sind.Preferably, the adjusting device comprises an intermediate medium, by means of which one or more receiving containers of the storage device for receiving and/or guiding storage medium and the heat transfer device are connected to one another.

Der eine oder die mehreren Aufnahmebehälter der Speichereinrichtung sind vorzugsweise mittels des Zwischenmediums thermisch leitend miteinander und/oder mit der Wärmeübertragungseinrichtung verbunden.The one or more receptacles of the storage device are preferably connected to one another and/or to the heat transfer device in a thermally conductive manner by means of the intermediate medium.

Das Zwischenmedium dient insbesondere einer Verringerung eines Reibungswiderstands einer Wandung des einen oder der mehreren Aufnahmebehälter und/oder einer äußeren Oberfläche eines Wärmeleitkörpers der Wärmeübertragungseinrichtung.The intermediate medium serves in particular to reduce a frictional resistance of a wall of the one or more receiving containers and/or an outer surface of a heat-conducting body of the heat transfer device.

Günstig kann es sein, wenn das Zwischenmedium als wärmeleitfähige Lage zwischen der Speichereinrichtung und der Wärmeübertragungseinrichtung ausgebildet ist.It can be advantageous if the intermediate medium is designed as a thermally conductive layer between the storage device and the heat transfer device.

Das Zwischenmedium ist vorzugsweise ein Zwischenfluid.The intermediate medium is preferably an intermediate fluid.

Als besonders geeignetes Zwischenmedium hat sich Wachs erwiesen.Wax has proven to be a particularly suitable intermediate medium.

Die Speichereinrichtung umfasst einen oder mehrere Aufnahmebehälter zur Aufnahme und/oder Führung von Speichermedium. Der eine oder die mehreren Aufnahmebehälter sind zumindest näherungsweise zylinderförmig, insbesondere zumindest näherungsweise hohlzylinderförmig, ausgebildet. Dies ist insbesondere bei einer Drehbewegung des jeweiligen Aufnahmebehälters vorteilhaft.The storage device comprises one or more storage containers for holding and/or guiding storage medium. One or the other several receptacles are at least approximately cylindrical, in particular at least approximately hollow cylindrical. This is particularly advantageous when the respective receiving container rotates.

Beispielsweise sind die einen oder mehreren Aufnahmebehälter zumindest näherungsweise hohlkreiszylinderförmig ausgebildet.For example, the one or more receptacles are at least approximately hollow circular cylindrical.

Es kann vorgesehen sein, dass die Speichereinrichtung einen oder mehrere Aufnahmebehälter zur Aufnahme und/oder Führung von Speichermedium umfasst, wobei der eine oder die mehreren Aufnahmebehälter mittels der Stelleinrichtung um eine oder mehrere Drehachsen drehbar sind. Insbesondere ist jeder der Aufnahmebehälter um eine Drehachse drehbar, wobei die Drehachsen vorzugsweise zumindest näherungsweise parallel zueinander angeordnet sind.It can be provided that the storage device comprises one or more receptacles for receiving and/or guiding storage medium, wherein the one or more receptacles can be rotated about one or more axes of rotation by means of the adjusting device. In particular, each of the receptacles is rotatable about an axis of rotation, the axes of rotation preferably being arranged at least approximately parallel to one another.

Günstig kann es sein, wenn die eine oder die mehreren Drehachsen der einen oder der mehreren Aufnahmebehälter zumindest näherungsweise parallel zu einer Haupterstreckungsrichtung eines Rohrelements der ersten und/oder zweiten Strömungseinrichtung angeordnet sind.It can be advantageous if the one or more axes of rotation of the one or more receptacles are arranged at least approximately parallel to a main extension direction of a tubular element of the first and/or second flow device.

Die einen oder die mehreren Aufnahmebehälter sind beispielsweise als Rohrabschnitte ausgebildet.The one or more receptacles are designed, for example, as pipe sections.

Die Wandungen der einen oder der mehreren Aufnahmebehälter sind vorzugsweise dünnwandig ausgebildet. Dies erleichtert eine Wärmeübertragung von dem Speichermedium auf das erste und/oder zweite Wärmeübertragungsmedium und umgekehrt.The walls of the one or more receptacles are preferably thin-walled. This facilitates heat transfer from the storage medium to the first and/or second heat transfer medium and vice versa.

Im Falle von mehreren Aufnahmebehältern sind diese vorzugsweise bezüglich Form, Material und/oder Volumen im Wesentlichen identisch ausgebildet. So kann eine homogene Wärmeübertragung über die gesamte Speichereinrichtung ausgebildet werden.In the case of several receptacles, these are preferably designed to be essentially identical in terms of shape, material and/or volume. In this way, a homogeneous heat transfer can be achieved across the entire storage device.

Alternativ kann vorgesehen sein, dass unterschiedliche Aufnahmebehälter eingesetzt werden. So kann auch bei mehreren Aufnahmebehältern eine punktuelle Wärmeübertragung ausgebildet werden.Alternatively, it can be provided that different receiving containers are used. This means that even with several receptacles, heat transfer can be carried out at certain points.

Es kann vorgesehen sein, dass die Speichereinrichtung zwei oder mehr als zwei Aufnahmebehälter zur Aufnahme und/oder Führung von Speichermedium umfasst, wobei die zwei oder die mehr als zwei Aufnahmebehälter mittels der Stelleinrichtung um zwei oder mehr als zwei zumindest näherungsweise parallel zueinander angeordnete Drehachsen drehbar sind. Insbesondere sind zumindest zwei der zwei oder der mehr als zwei Aufnahmebehälter in entgegengesetzte oder gleiche Drehrichtungen drehbar.It can be provided that the storage device comprises two or more than two receptacles for receiving and/or guiding storage medium, the two or more than two receptacles being rotatable by means of the adjusting device about two or more than two axes of rotation arranged at least approximately parallel to one another . In particular, at least two of the two or more than two receptacles can be rotated in opposite or same directions of rotation.

Hierdurch ist insbesondere eine Leistungsabgabe der Wärmespeichervorrichtung insgesamt einstellbar und/oder regelbar.In this way, in particular, the overall power output of the heat storage device can be adjusted and/or regulated.

Günstig kann es sein, wenn der Aufnahmebehälter bezüglich einer Schwerkraftrichtung oberhalb der Wärmeübertragungseinrichtung oder seitlich von der Wärmeübertragungseinrichtung angeordnet ist.It can be advantageous if the receptacle is arranged above the heat transfer device or to the side of the heat transfer device with respect to a direction of gravity.

Wenn die Speichereinrichtung mehrere Aufnahmebehälter zur Aufnahme und/oder Führung von Speichermedium umfasst, kann es vorteilhaft sein, wenn die Wärmeübertragungseinrichtung, insbesondere mittig, zwischen zwei der mehreren Aufnahmebehälter angeordnet ist. So lässt sich vorzugsweise ein direkter thermischer Kontakt zwischen beiden Aufnahmebehältern und der Wärmeübertragungseinrichtung ausbilden.If the storage device comprises a plurality of receptacles for receiving and/or guiding storage medium, it can be advantageous if the heat transfer device is arranged, in particular centrally, between two of the several receptacles. In this way, direct thermal contact can preferably be formed between the two receiving containers and the heat transfer device.

Bei zwei Aufnahmebehältern kann es günstig sein, dass jeweils ein Verdrängerkörper in den Aufnahmebehältern angeordnet ist. Die Verdrängerkörper dienen vorzugsweise, insbesondere bei einer Entladung, einer thermischen Kontaktierung von Speichermedium und jeweiligem Wärmeübertragungsmedium.If there are two receptacles, it may be advantageous for a displacement body to be arranged in each of the receptacles. The displacement bodies preferably serve, particularly during a discharge, for thermal contact between the storage medium and the respective heat transfer medium.

Vorteilhaft kann es sein, wenn die erste Strömungseinrichtung und die zweite Strömungseinrichtung jeweils zumindest abschnittsweise ein Rohrelement umfassen. Die Rohrelemente der ersten und zweiten Strömungseinrichtungen stehen insbesondere miteinander und/oder mit einer oder mehrerer Wandungen eines oder mehrerer Aufnahmebehälter der Speichereinrichtung in thermischem und/oder mechanischem Kontakt.It can be advantageous if the first flow device and the second flow device each comprise a tubular element at least in sections. The tubular elements of the first and second flow devices are in thermal and/or mechanical contact with one another and/or with one or more walls of one or more receptacles of the storage device.

Vorzugsweise umfassen eines oder mehrere der folgenden Elemente ein metallisches Material, beispielsweise Stahl, oder sind daraus gebildet: die Rohrelemente der ersten und/oder zweiten Strömungseinrichtungen, die Wandung(en) des einen oder der mehreren Aufnahmebehälter.Preferably, one or more of the following elements comprise or are formed from a metallic material, for example steel: the tubular elements of the first and/or second flow devices, the wall(s) of the one or more receptacles.

Vorzugsweise sind das Speichermedium und das erste Wärmeübertragungsmedium und/oder das Speichermedium und das zweite Wärmeübertragungsmedium thermisch gekoppelt.Preferably, the storage medium and the first heat transfer medium and/or the storage medium and the second heat transfer medium are thermally coupled.

Eine Wärmeleitfähigkeit des Materials der Rohrelemente und/oder der Wandungen des einen oder der mehreren Aufnahmebehälter liegt vorzugsweise in einem Bereich von ca. 30 W/(m.K) oder mehr.A thermal conductivity of the material of the tubular elements and/or the walls of the one or more receptacles is preferably in a range of approximately 30 W/(m.K) or more.

Vorzugsweise umfasst die Stelleinrichtung eine Steuerungs- und/oder Regelungsvorrichtung zur Steuerung und/oder Regelung einer bereitgestellten Wärmemenge. Insbesondere ist mittels der Steuerungs- und/oder Regelungsvorrichtung eine Bewegung der Speichereinrichtung relativ zu der Wärmeübertragungseinrichtung derart regelbar, dass die Wärmespeichervorrichtung eine konstante Leistungsabgabe aufweist.Preferably, the adjusting device comprises a control and/or regulating device for controlling and/or regulating an amount of heat provided. In particular, a movement of the storage device relative to the heat transfer device can be regulated by means of the control and/or regulating device in such a way that the heat storage device has a constant power output.

Die Angabe „konstante Leistungsabgabe“ bezieht sich insbesondere auf eine Leistungsabgabe bei konstanten Fluidparametern.The statement “constant power output” refers in particular to power output with constant fluid parameters.

Die Steuerungs- und oder Regelungsvorrichtung der Stelleinrichtung regelt und/oder steuert vorzugsweise einen oder mehrere der folgenden Parameter:

  • - Geschwindigkeit eines oder mehrerer Aufnahmebehälter der Speichereinrichtung; und/oder
  • - Temperatur des ersten Wärmeübertragungsmediums; und/oder
  • - Temperatur des zweiten Wärmeübertragungsmediums; und/oder
  • - Temperatur des Speichermediums; und/oder
  • - Strömungsgeschwindigkeit des ersten Wärmeübertragungsmediums; und/oder
  • - Strömungsgeschwindigkeit des zweiten Wärmeübertragungsmediums.
The control and/or regulating device of the actuating device preferably regulates and/or controls one or more of the following parameters:
  • - Speed of one or more storage containers of the storage device; and or
  • - temperature of the first heat transfer medium; and or
  • - temperature of the second heat transfer medium; and or
  • - temperature of the storage medium; and or
  • - flow rate of the first heat transfer medium; and or
  • - Flow rate of the second heat transfer medium.

Die Geschwindigkeit(en) des einen oder der mehreren Aufnahmebehälter sind vorzugsweise Rotationsgeschwindigkeit(en).The speed(s) of the one or more receptacles are preferably rotational speed(s).

Im Falle von mehreren Aufnahmebehältern kann es günstig sein, wenn die Steuerungs- und oder Regelungsvorrichtung eine Bewegungsrichtung der mehreren Aufnahmebehälter, beispielsweise eine Drehrichtung, relativ zueinander steuert und/oder regelt.In the case of several receptacles, it can be advantageous if the control and/or regulation device controls and/or regulates a direction of movement of the several receptacles, for example a direction of rotation, relative to one another.

Insbesondere sind Temperaturdifferenzen der genannten Medien steuerbar und/oder regelbar.In particular, temperature differences in the media mentioned can be controlled and/or regulated.

Die Steuerungs- und oder Regelungsvorrichtung umfasst vorzugsweise einen oder mehrere Sensoren und/oder eine Steuerungseinheit.The control and/or regulation device preferably comprises one or more sensors and/or a control unit.

Die Steuerungs- und oder Regelungsvorrichtung ist insbesondere eine maschinelle Steuerungs- und oder Regelungsvorrichtung.The control and/or regulation device is in particular a mechanical control and/or regulation device.

Es kann vorgesehen sein, dass die Wärmeübertragungseinrichtung mindestens ein selektiv mit elektrischer Energie beaufschlagbares elektrisches Heizelement umfasst, welches mit mindestens einer der Strömungseinrichtung und/oder der Speichereinrichtung in thermischem Kontakt steht.It can be provided that the heat transfer device comprises at least one electrical heating element which can be selectively supplied with electrical energy and which is in thermal contact with at least one of the flow device and/or the storage device.

Dies ermöglicht vorzugsweise eine elektrische Beladung der Wärmespeichervorrichtung.This preferably enables the heat storage device to be charged electrically.

Die Wärmeübertragungseinrichtung umfasst insbesondere einen Wärmeleitkörper, welcher mindestens eine Strömungseinrichtung und/oder mindestens einen Aufnahmebehälter der Speichereinrichtung thermisch und/oder mechanisch, insbesondere mittels eines Zwischenmediums, kontaktiert.The heat transfer device in particular comprises a heat-conducting body which contacts at least one flow device and/or at least one receptacle of the storage device thermally and/or mechanically, in particular by means of an intermediate medium.

Der Wärmeleitkörper umschließt vorzugsweise die erste Strömungseinrichtung längs einer Haupterstreckungsrichtung eines Rohrelements der ersten Strömungseinrichtung.The heat-conducting body preferably encloses the first flow device along a main extension direction of a tubular element of the first flow device.

Vorzugsweise umschließt der Wärmeleitkörper die zweite Strömungseinrichtung längs einer Haupterstreckungsrichtung eines Rohrelements der zweiten Strömungseinrichtung.Preferably, the heat-conducting body encloses the second flow device along a main extension direction of a tubular element of the second flow device.

Günstig kann es sein, wenn der Wärmeleitkörper aus einem Material gebildet ist, welches eine Wärmeleitfähigkeit von ca. 30 W/(m.K) oder mehr aufweist.It can be advantageous if the heat-conducting body is made of a material that has a thermal conductivity of approximately 30 W/(m.K) or more.

Beispielsweise ist der Wärmeleitkörper aus einem metallischen Material gebildet oder umfasst ein metallisches Material.For example, the heat-conducting body is formed from a metallic material or comprises a metallic material.

Alternativ kann vorgesehen sein, dass der Wärmeleitkörper ein wärmeleitfähiges Polymermaterial umfasst oder daraus gebildet ist.Alternatively, it can be provided that the thermally conductive body comprises or is formed from a thermally conductive polymer material.

Der Wärmeleitkörper kann als Rippenstruktur vorliegen, bei welcher sich beispielsweise Rippen von den Rohrelementen radial weg erstrecken.The heat-conducting body can be in the form of a rib structure, in which, for example, ribs extend radially away from the tubular elements.

Eine Kontaktfläche des Wärmeleitkörpers, insbesondere mittels eines Zwischenmediums, zu einer Wandung eines Aufnahmebehälters der Speichereinrichtung beträgt vorzugsweise ca. 10 % oder mehr, insbesondere ca. 20 % oder mehr, einer geometrischen Gesamtoberfläche der Wandung des Aufnahmebehälters.A contact area of the heat-conducting body, in particular by means of an intermediate medium, to a wall of a receptacle of the storage device is preferably approximately 10% or more, in particular approximately 20% or more, of a total geometric surface of the wall of the receptacle.

Die Kontaktfläche des Wärmeleitkörpers, insbesondere mittels eines Zwischenmediums, zu einer Wandung eines Aufnahmebehälters der Speichereinrichtung beträgt vorzugsweise ca. 70 % oder weniger, insbesondere ca. 50 % oder weniger, einer geometrischen Gesamtoberfläche der Wandung des Aufnahmebehälters.The contact area of the heat-conducting body, in particular by means of an intermediate medium, to a wall of a receptacle of the storage device is preferably approximately 70% or less, in particular approximately 50% or less, of a total geometric surface of the wall of the receptacle.

Günstig kann es sein, wenn der Wärmeleitkörper eine Aufnahmevorrichtung zur Aufnahme eines Aufnahmebehälters der Speichereinrichtung bildet und insbesondere zumindest näherungsweise schalenförmig und/oder rinnenförmig ausgebildet ist.It can be advantageous if the heat-conducting body has a receiving device for receiving a receptacle of the storage device forms and in particular is at least approximately shell-shaped and / or channel-shaped.

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Speichern und/oder Bereitstellen von Wärme mittels einer Wärmespeichervorrichtung, umfassend eine Speichereinrichtung und eine Wärmeübertragungseinrichtung, bereitgestellt.According to the invention, a method for storing and/or providing heat by means of a heat storage device comprising a storage device and a heat transfer device is provided.

Bei dem Verfahren wird der Speichereinrichtung mittels eines ersten Wärmeübertragungsmediums der Wärmeübertragungseinrichtung Wärme zugeführt oder Wärme von der Speichereinrichtung abgeführt.In the method, heat is supplied to the storage device or heat is removed from the storage device by means of a first heat transfer medium.

Bei dem Verfahren wird ferner der Speichereinrichtung mittels eines zweiten Wärmeübertragungsmediums der Wärmeübertragungseinrichtung Wärme zugeführt oder Wärme von der Speichereinrichtung abgeführt.In the method, heat is also supplied to the storage device or heat is removed from the storage device by means of a second heat transfer medium.

Das erste Wärmeübertragungsmedium und das zweite Wärmeübertragungsmedium strömen innerhalb der Wärmeübertragungseinrichtung durch fluidisch voneinander getrennte Strömungseinrichtungen. Die Speichereinrichtung wird relativ zu der Wärmeübertragungseinrichtung bewegt.The first heat transfer medium and the second heat transfer medium flow within the heat transfer device through flow devices that are fluidly separated from one another. The storage device is moved relative to the heat transfer device.

Das erfindungsgemäße Verfahren weist vorzugsweise einzelne oder mehrere der im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Wärmespeichervorrichtung beschriebenen Merkmale und/oder Vorteile auf.The method according to the invention preferably has one or more of the features and/or advantages described in connection with the heat storage device according to the invention.

Vorzugsweise werden ein oder mehrere Aufnahmebehälter der Speichereinrichtung mittels einer Stelleinrichtung der Wärmespeichervorrichtung um eine oder mehrere Drehachsen gedreht. Die eine oder die mehreren Drehachsen sind insbesondere zumindest näherungsweise parallel zu einer Haupterstreckungsrichtung eines Rohrelements der ersten Strömungseinrichtung und/oder der zweiten Strömungseinrichtung angeordnet.Preferably, one or more receptacles of the storage device are rotated about one or more axes of rotation by means of an adjusting device of the heat storage device. The one or more axes of rotation are in particular arranged at least approximately parallel to a main extension direction of a tubular element of the first flow device and/or the second flow device.

Die Wärmespeichervorrichtung kann insbesondere als thermischer Wärmespeicher und/oder Wärmepuffer für industrielle Anwendungen, beispielsweise zur effizienten Nutzung von Abwärme, eingesetzt werden. Sie eignet sich beispielsweise zum Einsatz im Zusammenhang mit Prozessen mit zeitlich variierender Wärmeabgabe und/oder Wärmeaufnahme. Die Wärmespeichervorrichtung kann beispielsweise als Energiespeicher in Heizkraftwerken verwendet werden.The heat storage device can be used in particular as a thermal heat storage and/or heat buffer for industrial applications, for example for the efficient use of waste heat. It is suitable, for example, for use in connection with processes with heat emission and/or heat absorption that vary over time. The heat storage device can be used, for example, as an energy storage in thermal power plants.

Ergänzend oder alternativ zu den genannten Merkmalen und/oder Vorteilen, ermöglicht die Wärmespeichervorrichtung vorzugsweise Folgendes:

  • - eine Förderung des ersten und zweiten Wärmeübertragungsmedium zeitlich unabhängig voneinander; und/oder
  • - durch einen ruhenden Zustand eines der Wärmeübertragungsmedien kann eine Pumpleistung von Pumpen zur Förderung des ersten und/oder zweiten Wärmeübertragungsmediums reduziert werden; und/oder
  • - reduzierte Temperaturdifferenzen zwischen den verschiedenen Medien und dadurch insbesondere reduzierte Effizienzverluste; und/oder
  • - konstante Leistungsabgabe bei gleichbleibendem Zustand von erstem und/oder zweitem Wärmeübertragungsmedium.
In addition to or as an alternative to the features and/or advantages mentioned, the heat storage device preferably enables the following:
  • - a promotion of the first and second heat transfer medium independently of one another in time; and or
  • - due to a stationary state of one of the heat transfer media, a pump output of pumps for conveying the first and / or second heat transfer medium can be reduced; and or
  • - reduced temperature differences between the different media and thereby in particular reduced efficiency losses; and or
  • - Constant power output with a constant state of the first and/or second heat transfer medium.

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 schematische Schnittdarstellung einer ersten Ausführungsform einer Wärmespeichervorrichtung, bei welcher eine Speichereinrichtung mittels einer Stelleinrichtung linear bewegbar ist;
  • 2 eine schematische systemtechnische Darstellung der Wärmespeichervorrichtung aus 1 in einem Zustand während einer Beladung;
  • 3 eine schematische systemtechnische Darstellung der Wärmespeichervorrichtung aus 1 in einem Zustand während einer Entladung;
  • 4 eine schematische systemtechnische Darstellung der Wärmespeichervorrichtung aus 1 in einem Zustand während einer direkten Wärmeübertragung zwischen einem ersten und einem zweiten Wärmeübertragungsmedium der Wärmeübertragungseinrichtung;
  • 5 eine schematische systemtechnische Darstellung der Wärmespeichervorrichtung aus 1 in einem Zustand wie in 5, wobei zusätzlich eine Wärmeübertragung von dem Speichermedium der Speichereinrichtung auf das zweite Wärmeübertragungsmedium der Wärmeübertragungseinrichtung stattfindet;
  • 6 eine schematische Schnittdarstellung einer zweiten Ausführungsform einer Wärmespeichervorrichtung, bei welcher die Speichereinrichtung mittels einer Stelleinrichtung relativ zu der Wärmeübertragungseinrichtung drehbar ist; und
  • 7 eine schematische Schnittdarstellung eine dritten Ausführungsform einer Wärmespeichervorrichtung, bei welcher die Speichereinrichtung zwei Aufnahmebehälter umfasst und die Wärmeübertragungseinrichtung zwischen den Aufnahmebehältern angeordnet ist.
Shown in the drawings:
  • 1 a schematic sectional view of a first embodiment of a heat storage device, in which a storage device is linearly movable by means of an adjusting device;
  • 2 a schematic system-technical representation of the heat storage device 1 in a state during loading;
  • 3 a schematic system-technical representation of the heat storage device 1 in a state during a discharge;
  • 4 a schematic system-technical representation of the heat storage device 1 in a state during direct heat transfer between a first and a second heat transfer medium of the heat transfer device;
  • 5 a schematic system-technical representation of the heat storage device 1 in a condition like in 5 , wherein additional heat transfer takes place from the storage medium of the storage device to the second heat transfer medium of the heat transfer device;
  • 6 a schematic sectional view of a second embodiment of a heat storage device, in which the storage device is rotatable relative to the heat transfer device by means of an adjusting device; and
  • 7 a schematic sectional view of a third embodiment of a heat storage cher device, in which the storage device comprises two receptacles and the heat transfer device is arranged between the receptacles.

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

1 zeigt eine erste Ausführungsform einer als Ganzes mit 100 bezeichneten Wärmespeichervorrichtung 100. Die Wärmespeichervorrichtung 100 eignet sich insbesondere für Anwendungen in der Prozessindustrie und Energietechnik. 1 shows a first embodiment of a heat storage device 100, designated as a whole by 100. The heat storage device 100 is particularly suitable for applications in the process industry and energy technology.

Die Wärmespeichervorrichtung 100 umfasst eine Wärmeübertragungseinrichtung 102 und eine Speichereinrichtung 104.The heat storage device 100 includes a heat transfer device 102 and a storage device 104.

Die Wärmeübertragungseinrichtung 102 dient vorzugsweise einer unmittelbaren und/oder sensiblen Wärmeübertragung.The heat transfer device 102 preferably serves for direct and/or sensitive heat transfer.

Die Speichereinrichtung 102 dient vorzugsweise einer Speicherung und/oder Übertragung von latenter Wärme.The storage device 102 is preferably used to store and/or transfer latent heat.

Latente Wärme bezeichnet insbesondere Wärme, welche bei einem Phasenübergang erster Ordnung freigesetzt wird und/oder für einen Phasenübergang aufgewendet werden muss. Vorliegend geht das Speichermedium 106 von einem festen Zustand in einen flüssigen Zustand über.Latent heat refers in particular to heat that is released during a first-order phase transition and/or has to be used for a phase transition. In the present case, the storage medium 106 changes from a solid state to a liquid state.

Die in 1 schräg durch das Speichermedium 106 verlaufende Linie stellt die Phasengrenze zwischen der flüssigen und der festen Phase des Speichermediums 106 dar.In the 1 The line running obliquely through the storage medium 106 represents the phase boundary between the liquid and the solid phase of the storage medium 106.

Das Speichermedium 106 ist vorliegend ein Phasenwechselmaterial, vorzugsweise ein Nitratsalz oder eine Mischung aus unterschiedlichen Nitratsalzen.In the present case, the storage medium 106 is a phase change material, preferably a nitrate salt or a mixture of different nitrate salts.

Beispielsweise ist eine Mischung aus Kaliumnitrat und Natriumnitrat als Speichermedium 106 besonders geeignet. Alternativ kann eine Mischung aus Kaliumnitrat, Natriumnitrat und Lithiumnitrat oder weitere Mischungen der genannten Salze oder eines der genannten Salze allein als Speichermedium 106 verwendet werden.For example, a mixture of potassium nitrate and sodium nitrate is particularly suitable as a storage medium 106. Alternatively, a mixture of potassium nitrate, sodium nitrate and lithium nitrate or further mixtures of the salts mentioned or one of the salts mentioned alone can be used as storage medium 106.

Die Wärmeübertragungseinrichtung 102 umfasst eine erste Strömungseinrichtung 110 und eine zweite Strömungseinrichtung 112, welche insbesondere voneinander fluidwirksam getrennten Fluidkreisläufen zugeordnet sind oder diese bilden.The heat transfer device 102 comprises a first flow device 110 and a second flow device 112, which are in particular assigned to or form fluid circuits that are separated from one another in a fluid-effective manner.

Die erste Strömungseinrichtung 110 umfasst vorzugsweise ein Rohrelement 114 oder ist als Rohrelement 114 ausgebildet. Das Rohrelement 114 ist vorzugsweise in einem senkrecht zu einer Haupterstreckungsrichtung 105 des Rohrelements 114 genommenen Querschnitt zumindest näherungsweise kreisförmig.The first flow device 110 preferably comprises a tubular element 114 or is designed as a tubular element 114. The tubular element 114 is preferably at least approximately circular in a cross section taken perpendicular to a main extension direction 105 of the tubular element 114.

Von dem Rohrelement 114 der ersten Strömungseinrichtung 110 ist vorzugsweise ein erstes Wärmeübertragungsmedium 118 aufgenommen, welches insbesondere flüssig ausgebildet ist. Dabei umgibt eine Wandung 122 der ersten Strömungseinrichtung 110 das erste Wärmeübertragungsmedium 118.A first heat transfer medium 118, which is in particular liquid, is preferably received by the tubular element 114 of the first flow device 110. A wall 122 of the first flow device 110 surrounds the first heat transfer medium 118.

Beispielsweise wird Wasser als erstes Wärmeübertragungsmedium 118 und/oder zweites Wärmeübertragungsmedium verwendet.For example, water is used as the first heat transfer medium 118 and/or the second heat transfer medium.

Die zweite Strömungseinrichtung 112 umfasst vorzugsweise ein Rohrelement 116 oder ist als Rohrelement 116 ausgebildet. Das Rohrelement 116 ist vorzugsweise in einem senkrecht zu einer Haupterstreckungsrichtung 107 des Rohrelements 116 genommenen Querschnitt zumindest näherungsweise kreisförmig.The second flow device 112 preferably comprises a tubular element 116 or is designed as a tubular element 116. The tubular element 116 is preferably at least approximately circular in a cross section taken perpendicular to a main extension direction 107 of the tubular element 116.

Von dem Rohrelement 116 der zweiten Strömungseinrichtung 112 ist vorzugsweise ein zweites Wärmeübertragungsmedium 120 aufgenommen, welches vorliegend ebenfalls flüssig ausgebildet ist. Eine Wandung 124 der zweiten Strömungseinrichtung 112 umgibt vorzugsweise das zweite Wärmeübertragungsmedium 120.A second heat transfer medium 120, which in the present case is also liquid, is preferably received by the tube element 116 of the second flow device 112. A wall 124 of the second flow device 112 preferably surrounds the second heat transfer medium 120.

Je nach Nutzung der Wärmespeichervorrichtung 100 kann vorgesehen sein, dass das erste Wärmeübertragungsmedium 118 und/oder das zweite Wärmeübertragungsmedium 120 jeweils in strömendem oder in stationärem Zustand innerhalb der jeweiligen Rohrelemente 114, 116 vorliegen.Depending on the use of the heat storage device 100, it can be provided that the first heat transfer medium 118 and/or the second heat transfer medium 120 are each in a flowing or stationary state within the respective pipe elements 114, 116.

Die Rohrelemente 114, 116 der ersten Strömungseinrichtung 110 und der zweiten Strömungseinrichtung 112 sind vorliegend zumindest näherungsweise hohlzylinderförmig ausgebildet.The pipe elements 114, 116 of the first flow device 110 and the second flow device 112 are in the present case designed to be at least approximately hollow cylindrical.

Die Wandung 122 des Rohrelements 114 der ersten Strömungseinrichtung 110 und die Wandung 124 des Rohrelements 116 der zweiten Strömungseinrichtung 112 grenzen vorzugsweise unmittelbar aneinander an.The wall 122 of the tubular element 114 of the first flow device 110 and the wall 124 of the tubular element 116 of the second flow device 112 preferably directly adjoin one another.

Die Wärmeübertragungseinrichtung 102 umfasst vorliegend ferner einen Wärmeleitkörper 126, welcher die erste Strömungseinrichtung 110 und die zweite Strömungseinrichtung 112 zumindest bereichsweise umgibt und/oder aufnimmt.In the present case, the heat transfer device 102 further comprises a heat-conducting body 126, which surrounds and/or accommodates the first flow device 110 and the second flow device 112 at least in regions.

Mittels des Wärmeleitkörpers 126 ist vorzugsweise eine wärmeleitfähige und/oder Verbindung zwischen der Speichereinrichtung 104 und den Strömungseinrichtungen 110, 112 gebildet.By means of the heat-conducting body 126, a heat-conducting and/or connection is preferably provided dung formed between the storage device 104 and the flow devices 110, 112.

Der Wärmeleitkörper 126 ist insbesondere aus einem Material mit einer Wärmeleitfähigkeit von 30 W/(m.K) oder mehr gebildet.The heat conducting body 126 is in particular formed from a material with a thermal conductivity of 30 W/(m.K) or more.

Vorzugsweise ist der Wärmeleitkörper 126 ein Formkörper zur Aufnahme der Rohrelemente 114, 116 der ersten und zweiten Strömungseinrichtungen 110, 112.The heat-conducting body 126 is preferably a shaped body for receiving the tubular elements 114, 116 of the first and second flow devices 110, 112.

Es kann vorgesehen sein, dass der Wärmeleitkörper 126 eine Rippenstruktur aufweist, welche insbesondere einer gerichteten Wärmeleitung und/oder Wärmeübertragung dient.It can be provided that the heat-conducting body 126 has a rib structure, which serves in particular for directed heat conduction and/or heat transfer.

Zur Bewegung der Speichereinrichtung 104 relativ zu der Wärmeübertagungseinrichtung 102 umfasst die Wärmespeichervorrichtung 100 eine Stelleinrichtung 128.To move the storage device 104 relative to the heat transfer device 102, the heat storage device 100 includes an adjusting device 128.

Die Stelleinrichtung 128 dient neben einer Bewegung der Speichereinrichtung 104 relativ zu der Wärmeübertragungseinrichtung 102 insbesondere einer thermischen Verbindung der genannten Elemente.In addition to moving the storage device 104 relative to the heat transfer device 102, the adjusting device 128 serves in particular to provide a thermal connection of the elements mentioned.

Für einen verringerten Reibungswiederstand bei der Bewegung umfasst die Stelleinrichtung 128 vorzugsweise ein Zwischenmedium 130, welches insbesondere eine stoffliche Grenze zwischen der Speichereinrichtung 104 und der Wärmeübertragungseinrichtung 102 bildet.For reduced frictional resistance during movement, the adjusting device 128 preferably comprises an intermediate medium 130, which in particular forms a material boundary between the storage device 104 and the heat transfer device 102.

Mittels des Zwischenmediums 130 sind die Wärmeübertragungseinrichtung 102 und die Speichereinrichtung 104 vorliegend wärmeleitfähig und/oder verschiebbar miteinander verbunden.By means of the intermediate medium 130, the heat transfer device 102 and the storage device 104 are connected to one another in a thermally conductive and/or displaceable manner.

Mittels der Stelleinrichtung 128 ist die Speichereinrichtung 104 längs einer Bewegungsrichtung 134 relativ zu der Wärmeübertragungseinrichtung 102 verschiebblich gelagert.By means of the adjusting device 128, the storage device 104 is mounted displaceably along a direction of movement 134 relative to the heat transfer device 102.

Ein Aufnahmebehälter 132 der Speichereinrichtung 104 zur Aufnahme des Speichermediums 106 ist vorliegend zumindest näherungsweise quaderförmig ausgebildet.A receptacle 132 of the storage device 104 for holding the storage medium 106 is in the present case designed at least approximately cuboid.

Eine Unterseite 136 des Aufnahmebehälters 132, welche bezüglich einer Schwerkraftrichtung G ein unteres Ende der Speichereinrichtung 104 bildet, ist vorzugsweise vollflächig in thermischem Kontakt mit der Wärmeübertragungseinrichtung 102, vorliegend mittels des Zwischenmediums 130.An underside 136 of the receptacle 132, which forms a lower end of the storage device 104 with respect to a direction of gravity G, is preferably in thermal contact with the heat transfer device 102 over its entire surface, in the present case by means of the intermediate medium 130.

Vorteilhaft kann es sein, wenn der Aufnahmebehälter 132 ein metallisches Material, beispielsweise Stahl, umfasst oder aus einem metallischen Material, beispielsweise Stahl, gebildet ist.It may be advantageous if the receptacle 132 comprises a metallic material, for example steel, or is formed from a metallic material, for example steel.

Als Zwischenmedium 130 wird beispielsweise ein Wachs eingesetzt.A wax, for example, is used as the intermediate medium 130.

Zur Ausbildung einer konstanten Leistungsabgabe der Wärmespeichervorrichtung 100 kann es günstig sein, wenn die Stelleinrichtung 128 eine Steuerungs- und/oder Regelungsvorrichtung 150 umfasst.In order to achieve a constant power output of the heat storage device 100, it may be advantageous if the adjusting device 128 comprises a control and/or regulation device 150.

Die Steuerungs- und/oder Regelungsvorrichtung 150 dient vorzugsweise einer Steuerung und/oder Regelung einer konstanten Leistungsabgabe der Wärmespeichervorrichtung 100 und/oder einer gezielten Ansteuerung von Wärmeübertragungsfunktionen zwischen den folgenden Medien:

  • - Speichermedium 106 und erstem Wärmeübertragungsmedium 118; und/oder
  • - Speichermedium 106 und zweitem Wärmeübertragungsmedium 120; und/oder
  • - erstem Wärmeübertragungsmedium 118 und zweitem Wärmeübertragungsmedium 120.
The control and/or regulation device 150 preferably serves to control and/or regulate a constant power output of the heat storage device 100 and/or a targeted control of heat transfer functions between the following media:
  • - storage medium 106 and first heat transfer medium 118; and or
  • - storage medium 106 and second heat transfer medium 120; and or
  • - first heat transfer medium 118 and second heat transfer medium 120.

Vorzugsweise werden mittels der Steuerungs- und/oder Regelungsvorrichtung 150 einer oder mehrere der folgenden Parameter gesteuert und/oder geregelt:

  • - Geschwindigkeit einer Bewegung des Aufnahmebehälters 132;
  • - im Falle von mehreren Aufnahmebehältern 132 (vgl. 6 und 7) Geschwindigkeiten der Bewegung und Bewegungsrichtungen der Aufnahmebehälter 132 relativ zueinander;
  • - Strömungsgeschwindigkeit des ersten Wärmeübertragungsmediums 118;
  • - Strömungsgeschwindigkeit des zweiten Wärmeübertragungsmediums 120;
  • - Temperatur des Speichermediums 106;
  • - Temperatur des ersten Wärmeübertragungsmediums 118;
  • - Temperatur des zweiten Wärmeübertragungsmediums 120.
Preferably, one or more of the following parameters are controlled and/or regulated by means of the control and/or regulating device 150:
  • - speed of movement of the receptacle 132;
  • - in the case of several receptacles 132 (cf. 6 and 7 ) Speeds of movement and directions of movement of the receptacles 132 relative to one another;
  • - flow velocity of the first heat transfer medium 118;
  • - flow velocity of the second heat transfer medium 120;
  • - Temperature of the storage medium 106;
  • - temperature of the first heat transfer medium 118;
  • - Temperature of the second heat transfer medium 120.

Bei einer Linearbewegung der Speichereinrichtung 104 (vgl. 1) ist eine Leistungsabgabe der Wärmespeichervorrichtung 100 vorzugsweise über eine Vorschubgeschwindigkeit der Speichereinrichtung 104 steuerbar und/oder regelbar.With a linear movement of the storage device 104 (cf. 1 ), a power output of the heat storage device 100 can preferably be controlled and/or regulated via a feed speed of the storage device 104.

In den 2 bis 5 sind unterschiedliche Betriebszustände der Wärmespeichervorrichtung 100 gemäß der in 1 dargestellten ersten Ausführungsform schematisch dargestellt. Es ist jeweils eine Wärmeübergangszone 135 gezeigt.In the 2 until 5 are different operating states of the heat storage device 100 according to in 1 shown first version Form shown schematically. A heat transfer zone 135 is shown in each case.

Die Wärmeüberganszone 135 beschreibt eine Position während einer Bewegung der Speichereinrichtung 104 relativ zu der Wärmeübertragungseinrichtung 102, in welcher sich die Speichereinrichtung 104 bezüglich der Schwerkraftrichtung G über der Wärmeübertragungseinrichtung 102 befindet. Dies entspricht im Wesentlichen einer Draufsicht auf die Darstellung aus 1.The heat transfer zone 135 describes a position during a movement of the storage device 104 relative to the heat transfer device 102, in which the storage device 104 is located above the heat transfer device 102 with respect to the direction of gravity G. This essentially corresponds to a top view of the representation 1 .

In 2 ist eine Beladung des Speichermediums 106 ohne eine direkte Nutzung der verfügbaren Energie gezeigt. Die Speichereinrichtung 104 wird dabei mittels der Stelleinrichtung 128 längs der in 1 eingezeichneten Bewegungsrichtung 134, insbesondere linear, bewegt.In 2 a loading of the storage medium 106 is shown without direct use of the available energy. The storage device 104 is moved along the in. by means of the adjusting device 128 1 Direction of movement 134 shown, in particular linear, moves.

Zur Beladung strömt das erste, vorliegend warme, Wärmeübertragungsmedium 118 durch das Rohrelement 114 der ersten Strömungseinrichtung 110.For loading, the first, in this case warm, heat transfer medium 118 flows through the tubular element 114 of the first flow device 110.

Das zweite Wärmeübertragungsmedium 120 ist stationär in dem Rohrelement 116 der zweiten Strömungseinrichtung 112 gelagert. Es steht im Wesentlichen bewegungslos in dem Rohrelement 116 der zweiten Strömungseinrichtung 112.The second heat transfer medium 120 is stationary in the tubular element 116 of the second flow device 112 stored. It stands essentially motionless in the tubular element 116 of the second flow device 112.

Beispielsweise kann eine elektrische Beladung vorgesehen sein. Hierzu wird das erste Wärmeübertragungsmedium 118 vorzugsweise mittels eines oder mehrerer Heizelemente erwärmt.For example, an electrical charge can be provided. For this purpose, the first heat transfer medium 118 is preferably heated by means of one or more heating elements.

Bei der Bewegung des Aufnahmebehälters 132 der Speichereinrichtung 104 wird der Bereich des Speichermediums 106, welcher sich bezüglich der Schwerkraftrichtung G vorzugsweise direkt über dem Rohrelement 114 der ersten Strömungseinrichtung 1110 befindet, erwärmt.When the receptacle 132 of the storage device 104 moves, the area of the storage medium 106, which is preferably directly above the tubular element 114 of the first flow device 1110 with respect to the direction of gravity G, is heated.

Die Erwärmung erfolgt vorzugsweise durch eine Wärmeübertragung von dem ersten warmen Wärmeübertragungsmedium 118 über die Wärmeleitstruktur 126 auf das Speichermedium 106.The heating is preferably carried out by heat transfer from the first warm heat transfer medium 118 via the heat-conducting structure 126 to the storage medium 106.

Hierfür ist die Wärmeleitstruktur 126 insbesondere wärmeleitend ausgebildet.For this purpose, the heat-conducting structure 126 is designed to be particularly heat-conducting.

Aufgrund der dem Speichermedium 106 zugeführten Wärme findet vorzugsweise ein Phasenübergang des Speichermediums 106 von fest zu flüssig statt. Due to the heat supplied to the storage medium 106, a phase transition of the storage medium 106 from solid to liquid preferably takes place.

Das Speichermedium 106 wird insbesondere durch die thermische Energie, welche von dem strömenden ersten Wärmeübertragungsmedium 118 auf das Speichermedium 106 übertragen wird, aufgeschmolzen.The storage medium 106 is melted in particular by the thermal energy which is transferred from the flowing first heat transfer medium 118 to the storage medium 106.

Der gepunktete Bereich des Speichermediums 106 in 1 stellt flüssiges Speichermedium 106 dar, während sich das kariert dargestellte Speichermedium 106 noch im festen Zustand befindet.The dotted area of the storage medium 106 in 1 represents liquid storage medium 106, while the storage medium 106 shown in checkered form is still in the solid state.

3 zeigt einen Zustand während einer Entladung des Speichermediums 106 in der Wärmeübergangszone 135, wobei Wärme in Form von thermischer Energie von dem Speichermedium 106 auf das zweite Wärmeübertragungsmedium 120 übertragen wird. 3 shows a state during a discharge of the storage medium 106 in the heat transfer zone 135, with heat in the form of thermal energy being transferred from the storage medium 106 to the second heat transfer medium 120.

Die Speichereinrichtung 104 wird zur Entladung vorzugsweise entgegen der Bewegungsrichtung 134 aus 1 bewegt.The storage device 104 is preferably discharged against the direction of movement 134 1 emotional.

Bei der Entladung steht das erste Wärmeübertragungsmedium 118 vorzugsweise stationär und/oder im Wesentlichen nicht strömend in dem Rohrelement 114 der ersten Strömungseinrichtung 110.During the discharge, the first heat transfer medium 118 is preferably stationary and/or essentially non-flowing in the tubular element 114 of the first flow device 110.

Das zweite, vorliegend kalte, Wärmeübertragungsmedium 120 durchströmt zur Entladung insbesondere das Rohrelement 116 der zweiten Strömungseinrichtung 112.The second, in this case cold, heat transfer medium 120 flows through, in particular, the pipe element 116 of the second flow device 112 for discharge.

Es wird vorzugsweise Wärme von dem Speichermedium 106 auf das zweite Wärmeübertragungsmedium 120 übertragen. Es wird hierdurch insbesondere Wärme in die Wärmeübertragungseinrichtung 102 eingekoppelt.Heat is preferably transferred from the storage medium 106 to the second heat transfer medium 120. In particular, heat is thereby coupled into the heat transfer device 102.

Das Speichermedium 106 kühlt durch die Wärmeübertragung vorliegend ab.The storage medium 106 cools down due to the heat transfer.

Es findet vorzugsweise in einem Bereich des Speichermediums 106, welcher sich bezüglich der Schwerkraftrichtung G direkt über dem Rohrelement 116 der zweiten Strömungseinrichtung 112 befindet, vorzugsweise ein Phasenübergang von flüssig zu fest statt.A phase transition from liquid to solid preferably takes place in an area of the storage medium 106 which is located directly above the pipe element 116 of the second flow device 112 with respect to the direction of gravity G.

Eine Wärmeübertragung auf das erste Wärmeübertragungsmedium 118 ist vorzugsweise entbehrlich. Hierdurch kann eine Differenz zwischen einer Maximaltemperatur, mit welcher das Speichermedium 106 beladen wird, und einer Maximaltemperatur von während der Entladung abgegebene Wärme reduziert werden. Dies kann eine Effizienz der Wärmespeichervorrichtung verbessern.Heat transfer to the first heat transfer medium 118 is preferably unnecessary. As a result, a difference between a maximum temperature with which the storage medium 106 is loaded and a maximum temperature of heat released during the discharge can be reduced. This can improve efficiency of the heat storage device.

In 4 ist ein Zustand der Wärmespeichervorrichtung 100 aus 1 in der Wärmeübertragungszone 135 gezeigt, in welcher eine Wärmeübertragungsfunktion zwischen der ersten Strömungseinrichtung 110 und der zweiten Strömungseinrichtung 112 genutzt wird.In 4 is a state of the heat storage device 100 off 1 shown in the heat transfer zone 135, in which a heat transfer function between the first flow device 110 and the second flow device 112 is used.

Hierbei durchströmt das erste kalte Wärmeübertragungsmedium 118 das Rohrelement 114 der ersten Strömungseinrichtung 110 und das zweite warme Wärmeübertragungsmedium 120 durchströmt das Rohrelement 116 der zweiten Strömungseinrichtung 112.Here, the first cold heat transfer medium 118 flows through the tubular element 114 of the first flow device 110 and the second warm heat transfer medium 120 flows through the tubular element 116 of the second flow device 112.

Zur Ausbildung einer Wärmeübertragung zwischen dem ersten Wärmeübertragungsmedium 118 und dem zweiten Wärmeübertragungsmedium 120 bleibt die Position der Speichereinrichtung 104 relativ zu der Wärmeübertragungseinrichtung 102 vorliegend im Wesentlichen unverändert.In order to form a heat transfer between the first heat transfer medium 118 and the second heat transfer medium 120, the position of the storage device 104 relative to the heat transfer device 102 remains essentially unchanged in the present case.

Ein in 5 gezeigter Zustand der Wärmespeichervorrichtung 100 unterscheidet sich im Wesentlichen dadurch von dem in 4 gezeigten Zustand, dass zusätzlich zu der Wärmeübertragung zwischen den Wärmeübertragungsmedien 118, 120 auch eine Wärmeübertragung von dem Speichermedium 106 auf das zweite Wärmeübertragungsmedium 120 stattfindet.An in 5 The state of the heat storage device 100 shown differs essentially from that in 4 shown state that in addition to the heat transfer between the heat transfer media 118, 120, heat transfer also takes place from the storage medium 106 to the second heat transfer medium 120.

Der Aufnahmebehälter 132 mit dem Speichermedium 106 wird hierzu entgegen der Bewegungsrichtung 134 aus 1 bewegt (vgl. auch 3). For this purpose, the receptacle 132 with the storage medium 106 is opposite to the direction of movement 134 1 moved (cf. also 3 ).

Im Übrigen stimmt der in 5 dargestellte Zustand mit dem in 4 dargestellten Zustand überein, so dass auf dessen Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.Incidentally, the in is correct 5 State shown with the in 4 The condition shown corresponds, so that reference is made to its description.

Eine in 6 gezeigte zweite Ausführungsform einer Wärmespeichervorrichtung 100 unterscheidet sich hinsichtlich Aufbau und Funktion im Wesentlichen dadurch von der in 1 dargestellten ersten Ausführungsform einer Wärmespeichervorrichtung 100, dass der Aufnahmebehälter 132 mittels der Stelleinrichtung 128 um eine Drehachse 140 relativ der Wärmeübertragungseinrichtung 102 drehbar ist und/oder gedreht wird.One in 6 The second embodiment of a heat storage device 100 shown differs in terms of structure and function essentially from that in 1 illustrated first embodiment of a heat storage device 100, that the receptacle 132 can be rotated and/or rotated about an axis of rotation 140 relative to the heat transfer device 102 by means of the adjusting device 128.

In 6 ist ein Zustand während einer Beladung gezeigt, bei welchem das Speichermedium 106 von einem festen Zustand in einen flüssigen Zustand übergeht und/oder durch Wärmezufuhr von dem ersten Wärmeübertragungsmedium 118 aufgeschmolzen wird.In 6 1 shows a state during loading in which the storage medium 106 changes from a solid state to a liquid state and/or is melted by the supply of heat from the first heat transfer medium 118.

An einem Innenumfang des Aufnahmebehälters 132 ist vorzugsweise in einem entladenen Zustand Speichermedium 106 in festem Zustand angeordnet und/oder lagert sich dort ab (nicht dargestellt).On an inner circumference of the receptacle 132, storage medium 106 is preferably arranged in a solid state in a discharged state and/or is deposited there (not shown).

Der Aufnahmebehälter 132 ist vorzugsweise zumindest näherungsweise zylinderförmig, insbesondere hohlzylinderförmig, beispielsweise zumindest näherungsweise hohlkreiszylinderförmig, ausgebildet.The receptacle 132 is preferably at least approximately cylindrical, in particular hollow cylindrical, for example at least approximately hollow circular cylindrical.

Eine Längsmittelachse des Aufnahmebehälters 132 ist vorzugsweise parallel zu den Haupterstreckungsrichtungen 105, 107 der Rohrelemente 114, 116 der ersten und/oder zweiten Strömungseinrichtung 118, 120 angeordnet.A longitudinal central axis of the receptacle 132 is preferably arranged parallel to the main extension directions 105, 107 of the tube elements 114, 116 of the first and/or second flow device 118, 120.

Insbesondere ist die Längsmittelachse des Aufnahmebehälters 132 parallel zu oder identisch mit der Drehachse 140.In particular, the longitudinal center axis of the receptacle 132 is parallel to or identical to the axis of rotation 140.

Die Drehachse 140 ist insbesondere zumindest näherungsweise parallel zu Haupterstreckungsrichtungen 105, 107 der Rohrelemente 114, 116 der ersten Strömungseinrichtung 110 und/oder zweiten Strömungseinrichtung 112 ausgerichtet.The axis of rotation 140 is in particular aligned at least approximately parallel to the main extension directions 105, 107 of the tube elements 114, 116 of the first flow device 110 and/or second flow device 112.

Der Wärmeleitkörper 126 bildet vorliegend eine Aufnahmevorrichtung für den Aufnahmebehälter 132 der Speichereinrichtung 104 und/oder hält den Aufnahmebehälter 132 von unten.In the present case, the heat-conducting body 126 forms a receiving device for the receiving container 132 of the storage device 104 and/or holds the receiving container 132 from below.

Insbesondere bildet eine dem Aufnahmebehälter 132 zugewandte äußere Oberfläche des Wärmeleitkörpers 126 eine Auflagefläche für den Aufnahmebehälter 132. Die dem Aufnahmebehälter 132 zugewandte äußere Oberfläche ist vorzugsweise gewölbt und/oder rinnenförmig und/oder wannenförmig ausgebildet.In particular, an outer surface of the heat-conducting body 126 facing the receptacle 132 forms a support surface for the receptacle 132. The outer surface facing the receptacle 132 is preferably curved and/or trough-shaped and/or trough-shaped.

Die dem Aufnahmebehälter 132 zugewandte äußere Oberfläche bildet insbesondere eine Kontaktfläche 138 des Wärmeleitkörpers 126 zu der Wandung 142 des Aufnahmebehälters 132. Der Kontakt besteht vorliegend mittels des Zwischenmediums 130.The outer surface facing the receptacle 132 forms in particular a contact surface 138 of the heat-conducting body 126 to the wall 142 of the receptacle 132. In the present case, the contact is made by means of the intermediate medium 130.

Die Kontaktfläche 138 beträgt vorliegend ca. 15 % oder mehr, insbesondere ca. 20 % oder mehr, einer geometrischen Gesamtoberfläche der Wandung 142 des Aufnahmebehälters 132.In the present case, the contact surface 138 is approximately 15% or more, in particular approximately 20% or more, of a total geometric surface of the wall 142 of the receptacle 132.

Insbesondere beträgt die Kontaktfläche 138 ca. 50 % oder weniger, beispielsweise ca. 30 % oder weniger, einer geometrischen Gesamtoberfläche der Wandung 142 des Aufnahmebehälters 132.In particular, the contact area 138 is approximately 50% or less, for example approximately 30% or less, of a total geometric surface of the wall 142 of the receptacle 132.

Vorliegend stehen Wandungen 122, 124 der ersten Strömungseinrichtung 110 und/oder der zweiten Strömungseinrichtung 112 mittels des Zwischenmediums 130 in thermischem Kontakt mit einer Wandung 142 des Aufnahmebehälters 132 der Speichereinrichtung 104.In the present case, walls 122, 124 of the first flow device 110 and/or the second flow device 112 are in thermal contact with a wall 142 of the receiving container 132 of the storage device 104 by means of the intermediate medium 130.

Insbesondere sind die Wandungen 122, 124 der ersten Strömungseinrichtung 110 und der zweiten Strömungseinrichtung 112 in direktem stofflichem Kontakt miteinander.In particular, the walls 122, 124 of the first flow device 110 and the second flow device 112 are in direct material contact with one another.

Alternativ kann vorgesehen sein, dass jeweils zwischen den genannten Elementen ein Bereich des Wärmeleitkörpers 126 angeordnet ist.Alternatively, it can be provided that a region of the heat-conducting body 126 is arranged between each of the elements mentioned.

Im Übrigen stimmt die in 6 dargestellte zweite Ausführungsform einer Wärmespeichervorrichtung 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in 1 dargestellten ersten Ausführungsform einer Wärmespeichervorrichtung 100 überein, so dass auf deren Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.Incidentally, the in 6 Illustrated second embodiment of a heat storage device 100 in terms of structure and function with that in 1 illustrated first embodiment of a heat storage device 100, so that reference is made to its description.

Eine in 7 dargestellte dritte Ausführungsform einer Wärmespeichervorrichtung 100 unterscheidet sich hinsichtlich Aufbau und Funktion im Wesentlichen dadurch von der in 6 dargestellten zweiten Ausführungsform, dass die Speichereinrichtung 104 zwei Aufnahmebehälter 132 umfasst und dass die Wärmeübertragungseinrichtung 102 zwischen den beiden Aufnahmebehältern 132 angeordnet ist.One in 7 The third embodiment of a heat storage device 100 shown differs in terms of structure and function essentially from that in 6 illustrated second embodiment, that the storage device 104 comprises two receptacles 132 and that the heat transfer device 102 is arranged between the two receptacles 132.

Der Wärmeleitkörper 126 umfasst vorliegend einen ersten Teil 144 und einen zweiten Teil 146, welche beide vorzugsweise gewölbt ausgebildet sind und jeweils eine Aufnahmevorrichtung für einen der Aufnahmebehälter 132 der Speichereinrichtung 104 bilden.In the present case, the heat-conducting body 126 comprises a first part 144 and a second part 146, both of which are preferably curved and each form a receiving device for one of the receiving containers 132 of the storage device 104.

In beiden Aufnahmebehältern 132 ist vorzugsweise Speichermedium 106 aufgenommen. Die Drehachsen 140 sind vorzugsweise parallel zueinander angeordnet.Storage medium 106 is preferably accommodated in both receptacles 132. The axes of rotation 140 are preferably arranged parallel to one another.

Der erste Teil 144 und der zweite Teil 146 des Wärmeleitkörpers 126 grenzen in einem Bereich zwischen den Aufnahmebehältern 132 der Speichereinrichtung 104 vorzugsweise aneinander an oder sind aneinander festgelegt. The first part 144 and the second part 146 of the heat-conducting body 126 preferably adjoin one another or are fixed to one another in an area between the receptacles 132 of the storage device 104.

Zwischen dem ersten Teil 144 und dem zweiten Teil 146 des Wärmeleitkörpers 126 sind vorzugsweise die Rohrelemente 114, 116 der ersten Strömungseinrichtung 110 und/oder der zweiten Strömungseinrichtung 112 aufgenommen.The tubular elements 114, 116 of the first flow device 110 and/or the second flow device 112 are preferably accommodated between the first part 144 and the second part 146 of the heat-conducting body 126.

Es kann vorgesehen sein, dass der erste Teil 144 und der zweite Teil 146 als separate Bauteile hergestellt werden und anschließend miteinander verbunden werden.It can be provided that the first part 144 and the second part 146 are manufactured as separate components and then connected to one another.

Alternativ kann der Wärmeleitkörper 126 auch einteilig hergestellt sein und/oder werden.Alternatively, the heat-conducting body 126 can also be made in one piece.

Vorliegend grenzen Wandungen 122, 124 der ersten Strömungseinrichtung 110 und/oder der zweiten Strömungseinrichtung 112 beidseitig mittels des Zwischenmediums 130 an Wandungen 142 der Aufnahmebehälter 132 an.In the present case, walls 122, 124 of the first flow device 110 and/or the second flow device 112 adjoin walls 142 of the receptacle 132 on both sides by means of the intermediate medium 130.

Die Aufnahmebehälter 132 der Speichereinrichtung 104 sind mittels der Stelleinrichtung 128 vorzugsweise in die gleiche Richtung oder in entgegengesetzte Richtungen drehbar.The receptacles 132 of the storage device 104 can preferably be rotated in the same direction or in opposite directions by means of the adjusting device 128.

In 7 ist eine Drehung der Aufnahmebehälter in entgegengesetzte Richtungen durch Pfeile angedeutet.In 7 a rotation of the receptacles in opposite directions is indicated by arrows.

In der in 7 gezeigten dritten Ausführungsform betragen Kontaktflächen 138 des Wärmeleitkörpers 126 zu den Wandungen 142 der Aufnahmebehälter vorzugsweise jeweils ca. 60 % oder weniger, insbesondere ca. 70 % oder weniger, bezogen auf eine geometrische Gesamtoberfläche der jeweiligen Wandung 142 des Aufnahmebehälters 132.In the in 7 In the third embodiment shown, contact surfaces 138 of the heat-conducting body 126 to the walls 142 of the receptacle are preferably approximately 60% or less, in particular approximately 70% or less, based on a total geometric surface of the respective wall 142 of the receptacle 132.

Insbesondere betragen die Kontaktflächen 138 jeweils ca. 40 % oder mehr, beispielsweise ca. 50 % oder mehr, bezogen auf die geometrische Gesamtoberfläche der jeweiligen Wandung 142 des Aufnahmebehälters 132.In particular, the contact surfaces 138 each amount to approximately 40% or more, for example approximately 50% or more, based on the overall geometric surface of the respective wall 142 of the receiving container 132.

Die Aufnahmebehälter 132 weisen vorzugsweise das gleiche Volumen auf und/oder sind hinsichtlich Form und/oder Material identisch.The receptacles 132 preferably have the same volume and/or are identical in terms of shape and/or material.

Für eine gleichmäßige Entladung kann es günstig sein, wenn jeweils ein Verdrängerkörper in den Aufnahmebehältern 132 angeordnet ist.For a uniform discharge, it can be advantageous if one displacer body is arranged in the receiving containers 132.

Im Übrigen stimmt die in 7 dargestellte zweite Ausführungsform einer Wärmespeichervorrichtung 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in 6 dargestellten zweiten Ausführungsform einer Wärmespeichervorrichtung 100 überein, so dass auf deren Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.Incidentally, the in 7 Illustrated second embodiment of a heat storage device 100 in terms of structure and function with that in 6 illustrated second embodiment of a heat storage device 100, so that reference is made to its description.

Neben der aufgezeigten Flexibilität und unterschiedlichen Zuständen zum Betrieb der Wärmespeichervorrichtung 100 und/oder einer gesteigerten Effizienz ermöglicht die Wärmespeichervorrichtung 100 vorzugsweise einen kompakteren Aufbau und/oder eine Reduzierung von thermischen Verlusten an eine Umgebung der Wärmespeichervorrichtung 100.In addition to the flexibility shown and different states for operating the heat storage device 100 and/or increased efficiency, the heat storage device 100 preferably enables a more compact structure and/or a reduction of thermal losses to an environment of the heat storage device 100.

BezugszeichenlisteReference symbol list

100100
WärmespeichervorrichtungHeat storage device
102102
WärmeübertragungseinrichtungHeat transfer device
104104
SpeichereinrichtungStorage facility
105105
HaupterstreckungsrichtungMain direction of extension
106106
Speichermediumstorage medium
107107
HaupterstreckungsrichtungMain direction of extension
110110
erste Strömungseinrichtungfirst flow device
112112
zweite Strömungseinrichtungsecond flow device
114114
RohrelementPipe element
116116
RohrelementPipe element
118118
erstes Wärmeübertragungsmediumfirst heat transfer medium
120120
zweites Wärmeübertragungsmediumsecond heat transfer medium
122122
Wandungwall
124124
Wandungwall
126126
WärmeleitkörperHeat conducting body
128128
StelleinrichtungAdjusting device
130130
ZwischenmediumIntermediate medium
132132
AufnahmebehälterReceptacle container
134134
BewegungsrichtungDirection of movement
135135
WärmeübergangszoneHeat transfer zone
136136
Unterseitebottom
138138
KontaktflächeContact surface
140140
DrehachseAxis of rotation
142142
Wandungwall
144144
erster Teilfirst part
146146
zweiter Teilsecond part
150150
Steuerungs- und/oder Regelungsvorrichtung Control and/or regulation device
GG
SchwerkraftrichtungGravity direction

Claims (14)

Wärmespeichervorrichtung (100), umfassend eine Speichereinrichtung (104), welche ein Speichermedium (106) zum Speichern von Wärme aufweist, und eine Wärmeübertragungseinrichtung (102), durch welche der Speichereinrichtung (104) Wärme zuführbar und/oder Wärme von dieser abführbar ist, wobei die Wärmeübertragungseinrichtung (102) eine erste Strömungseinrichtung (110) und eine zweite Strömungseinrichtung (112) aufweist, die jeweils in thermischem Kontakt mit der Speichereinrichtung (104) und miteinander stehen, wobei durch die erste Strömungseinrichtung (110) ein erstes Wärmeübertragungsmedium (118) und durch die zweite Strömungseinrichtung (112) ein zweites Wärmeübertragungsmedium (120) strömbar ist, wobei die erste Strömungseinrichtung (110) von der zweiten Strömungseinrichtung (112) fluidisch getrennt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichereinrichtung (104) mittels einer Stelleinrichtung (128) relativ zu der Wärmeübertragungseinrichtung (102) bewegbar ist, und einen oder mehrere Aufnahmebehälter (132) zur Aufnahme und/oder Führung von Speichermedium (106) umfasst, wobei der eine oder die mehreren Aufnahmebehälter (132) zumindest näherungsweise zylinderförmig, insbesondere zumindest näherungsweise hohlzylinderförmig, ausgebildet sind.Heat storage device (100), comprising a storage device (104), which has a storage medium (106) for storing heat, and a heat transfer device (102), through which heat can be supplied to the storage device (104) and/or heat can be removed from it, wherein the heat transfer device (102) has a first flow device (110) and a second flow device (112), each of which is in thermal contact with the storage device (104) and with each other, wherein through the first flow device (110) a first heat transfer medium (118) and A second heat transfer medium (120) can flow through the second flow device (112), the first flow device (110) being fluidically separated from the second flow device (112), characterized in that the storage device (104) is relative by means of an adjusting device (128). can be moved to the heat transfer device (102), and comprises one or more receptacles (132) for receiving and/or guiding storage medium (106), wherein the one or more receptacles (132) are at least approximately cylindrical, in particular at least approximately hollow cylindrical are. Wärmespeichervorrichtung (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinrichtung (128) ein Zwischenmedium (130) umfasst, mittels welchem ein oder mehrere Aufnahmebehälter (132) der Speichereinrichtung (104) zur Aufnahme und/oder Führung von Speichermedium (106) und die Wärmeübertragungseinrichtung (102), insbesondere thermisch leitend, miteinander verbunden sind.Heat storage device (100). Claim 1 , characterized in that the adjusting device (128) comprises an intermediate medium (130), by means of which one or more receiving containers (132) of the storage device (104) for receiving and / or guiding storage medium (106) and the heat transfer device (102), in particular thermally conductive, connected to each other. Wärmespeichervorrichtung (100) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichereinrichtung (104) einen oder mehrere Aufnahmebehälter (132) zur Aufnahme und/oder Führung von Speichermedium (106) umfasst, wobei der eine oder die mehreren Aufnahmebehälter (132) mittels der Stelleinrichtung (128) um eine oder mehrere Drehachsen (140) drehbar sind, wobei insbesondere die eine oder die mehreren Drehachsen (140) zumindest näherungsweise parallel zu einer Haupterstreckungsrichtung eines Rohrelements (114, 116) der ersten Strömungseinrichtung (110) und/oder zweiten Strömungseinrichtung (112) angeordnet sind.Heat storage device (100). Claim 1 or Claim 2 , characterized in that the storage device (104) comprises one or more receptacles (132) for receiving and / or guiding storage medium (106), wherein the one or more receptacles (132) by means of the adjusting device (128) by one or more Axes of rotation (140) are rotatable, in particular the one or more axes of rotation (140) being arranged at least approximately parallel to a main direction of extension of a tubular element (114, 116) of the first flow device (110) and / or second flow device (112). Wärmespeichervorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichereinrichtung (104) zwei oder mehr als zwei Aufnahmebehälter (132) zur Aufnahme und/oder Führung von Speichermedium (106) umfasst, wobei die zwei oder die mehr als zwei Aufnahmebehälter (132) mittels der Stelleinrichtung (128) um zwei oder mehr als zwei zumindest näherungsweise parallel zueinander angeordnete Drehachsen (140) drehbar sind und wobei zumindest zwei der zwei oder der mehr als zwei Aufnahmebehälter (132) in entgegengesetzte oder gleiche Drehrichtungen drehbar sind.Heat storage device (100) according to one of the Claims 1 until 3 , characterized in that the storage device (104) comprises two or more than two receptacles (132) for receiving and / or guiding storage medium (106), wherein the two or more than two receptacles (132) by means of the adjusting device (128) can be rotated about two or more than two axes of rotation (140) arranged at least approximately parallel to one another and at least two of the two or more than two receptacles (132) can be rotated in opposite or identical directions of rotation. Wärmespeichervorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichereinrichtung (104) einen Aufnahmebehälter (132) zur Aufnahme und/oder Führung von Speichermedium (106) umfasst, wobei der Aufnahmebehälter (132) bezüglich einer Schwerkraftrichtung (G) oberhalb der Wärmeübertragungseinrichtung (102) oder seitlich von der Wärmeübertragungseinrichtung (102) angeordnet ist.Heat storage device (100) according to one of the Claims 1 until 4 , characterized in that the storage device (104) comprises a receptacle (132) for receiving and / or guiding storage medium (106), wherein the receptacle (132) with respect to a direction of gravity (G) above the heat transfer device (102) or to the side of the Heat transfer device (102) is arranged. Wärmespeichervorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichereinrichtung (104) mehrere Aufnahmebehälter (132) zur Aufnahme und/oder Führung von Speichermedium (106) umfasst, wobei die Wärmeübertragungseinrichtung, (102) insbesondere mittig, zwischen zwei der mehreren Aufnahmebehälter (132) angeordnet ist.Heat storage device (100) according to one of the Claims 1 until 5 , characterized in that the storage device (104) comprises a plurality of receptacles (132) for receiving and/or guiding storage medium (106), the heat transfer device (102) in particular which is arranged in the middle between two of the several receptacles (132). Wärmespeichervorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Strömungseinrichtung (110) und die zweite Strömungseinrichtung (112) jeweils zumindest abschnittsweise ein Rohrelement (114, 116) umfassen, wobei insbesondere die Rohrelemente (114, 116) der ersten und zweiten Strömungseinrichtungen (110, 112) miteinander und/oder mit einer oder mehreren Wandungen (142) eines oder mehrerer Aufnahmebehälter (132) der Speichereinrichtung (104) in thermischem und/oder mechanischem Kontakt stehen.Heat storage device (100) according to one of the Claims 1 until 6 , characterized in that the first flow device (110) and the second flow device (112) each comprise, at least in sections, a tubular element (114, 116), in particular the tubular elements (114, 116) of the first and second flow devices (110, 112) with one another and/or are in thermal and/or mechanical contact with one or more walls (142) of one or more receiving containers (132) of the storage device (104). Wärmespeichervorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinrichtung (128) eine Steuerungs- und/oder Regelungsvorrichtung (150) zur Steuerung und/oder Regelung einer bereitgestellten Wärmemenge umfasst, wobei insbesondere mittels der Steuerungs- und/oder Regelungsvorrichtung (150) eine Bewegung der Speichereinrichtung (104) relativ zu der Wärmeübertragungseinrichtung (102) derart regelbar ist, dass die Wärmespeichervorrichtung (100) eine konstante Leistungsabgabe aufweist.Heat storage device (100) according to one of the Claims 1 until 7 , characterized in that the adjusting device (128) comprises a control and/or regulating device (150) for controlling and/or regulating a quantity of heat provided, in particular by means of the control and/or regulating device (150) a movement of the storage device (104 ) can be regulated relative to the heat transfer device (102) in such a way that the heat storage device (100) has a constant power output. Wärmespeichervorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerungs- und/oder Regelungsvorrichtung (150) der Stelleinrichtung (128) einen oder mehrere der folgenden Parameter regelt und/oder steuert: - Geschwindigkeit, insbesondere Rotationsgeschwindigkeit, eines oder mehrerer Aufnahmebehälter (132) der Speichereinrichtung (104); und/oder - Temperatur des ersten Wärmeübertragungsmediums (118); und/oder - Temperatur des zweiten Wärmeübertragungsmediums (120); und/oder - Temperatur des Speichermediums (106); und/oder - Strömungsgeschwindigkeit des ersten Wärmeübertragungsmediums (118); und/oder - Strömungsgeschwindigkeit des zweiten Wärmeübertragungsmediums (120).Heat storage device (100) according to one of the Claims 1 until 8th , characterized in that a control and/or regulating device (150) of the adjusting device (128) regulates and/or controls one or more of the following parameters: - Speed, in particular rotational speed, of one or more receptacles (132) of the storage device (104) ; and/or - temperature of the first heat transfer medium (118); and/or - temperature of the second heat transfer medium (120); and/or - temperature of the storage medium (106); and/or - flow velocity of the first heat transfer medium (118); and/or - flow velocity of the second heat transfer medium (120). Wärmespeichervorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeübertragungseinrichtung (102) einen Wärmeleitkörper (126) umfasst, welcher mindestens eine Strömungseinrichtung (110, 112) und/oder mindestens einen Aufnahmebehälter (132) der Speichereinrichtung (104) thermisch und/oder mechanisch, insbesondere mittels eines Zwischenmediums (130), kontaktiert.Heat storage device (100) according to one of the Claims 1 until 9 , characterized in that the heat transfer device (102) comprises a heat-conducting body (126) which thermally and/or mechanically contains at least one flow device (110, 112) and/or at least one receiving container (132) of the storage device (104), in particular by means of an intermediate medium (130), contacted. Wärmespeichervorrichtung (100) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kontaktfläche (138) des Wärmeleitkörpers (126), insbesondere mittels eines Zwischenmediums (130), zu einer Wandung (142) eines Aufnahmebehälters (132) der Speichereinrichtung (104) ca. 10 % oder mehr, insbesondere ca. 20 % oder mehr, einer geometrischen Gesamtoberfläche der Wandung (142) des Aufnahmebehälters (132) beträgt.Heat storage device (100). Claim 10 , characterized in that a contact surface (138) of the heat-conducting body (126), in particular by means of an intermediate medium (130), to a wall (142) of a receptacle (132) of the storage device (104) is approximately 10% or more, in particular approximately. 20% or more, of a total geometric surface of the wall (142) of the receptacle (132). Wärmespeichervorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeleitkörper (126) eine Aufnahmevorrichtung zur Aufnahme eines oder mehrerer Aufnahmebehälter (132) der Speichereinrichtung (104) bildet und insbesondere zumindest näherungsweise schalenförmig und/oder rinnenförmig ausgebildet ist.Heat storage device (100) according to one of the Claims 10 or 11 , characterized in that the heat-conducting body (126) forms a receiving device for receiving one or more receiving containers (132) of the storage device (104) and is in particular at least approximately shell-shaped and / or channel-shaped. Verfahren zum Speichern und/oder Bereitstellen von Wärme mittels einer Wärmespeichervorrichtung (100), umfassend eine Speichereinrichtung (104) und eine Wärmeübertragungseinrichtung (102), wobei bei dem Verfahren - der Speichereinrichtung (104) mittels eines ersten Wärmeübertragungsmediums (118) der Wärmeübertragungseinrichtung (102) Wärme zugeführt oder Wärme von der Speichereinrichtung (104) abgeführt wird; - der Speichereinrichtung (104) mittels eines zweiten Wärmeübertragungsmediums (120) der Wärmeübertragungseinrichtung (102) Wärme zugeführt oder Wärme von der Speichereinrichtung (104) abgeführt wird; - das erste Wärmeübertragungsmedium (118) und das zweite Wärmeübertragungsmedium (120) innerhalb der Wärmeübertragungseinrichtung (102) durch fluidisch voneinander getrennte Strömungseinrichtungen (110, 112) strömen; und - die Speichereinrichtung (104) relativ zu der Wärmeübertragungseinrichtung (102) bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichereinrichtung (104) einen oder mehrere Aufnahmebehälter (132) zur Aufnahme und/oder Führung von Speichermedium (106) umfasst, wobei der eine oder die mehreren Aufnahmebehälter (132) zumindest näherungsweise zylinderförmig, insbesondere zumindest näherungsweise hohlzylinderförmig, ausgebildet werden.Method for storing and/or providing heat by means of a heat storage device (100), comprising a storage device (104) and a heat transfer device (102), wherein in the method - the storage device (104) by means of a first heat transfer medium (118) of the heat transfer device (102 ) Heat is supplied or heat is removed from the storage device (104); - heat is supplied to the storage device (104) by means of a second heat transfer medium (120) of the heat transfer device (102) or heat is removed from the storage device (104); - the first heat transfer medium (118) and the second heat transfer medium (120) flow within the heat transfer device (102) through flow devices (110, 112) that are fluidly separated from one another; and - the storage device (104) is moved relative to the heat transfer device (102), characterized in that the storage device (104) comprises one or more receptacles (132) for receiving and/or guiding storage medium (106), the one or the plurality of receptacles (132) are at least approximately cylindrical, in particular at least approximately hollow cylindrical. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Aufnahmebehälter (132) der Speichereinrichtung (104) mittels einer Stelleinrichtung (128) der Wärmespeichervorrichtung (100) um eine oder mehrere Drehachsen (140) gedreht werden, wobei die eine oder die mehreren Drehachsen (140) zumindest näherungsweise parallel zu einer Haupterstreckungsrichtung eines Rohrelements (114) der ersten Strömungseinrichtung (110) und/oder eines Rohrelements (116) der zweiten Strömungseinrichtung (112) angeordnet sind.Procedure according to Claim 13 , characterized in that one or more receptacles (132) of the storage device (104) are rotated about one or more axes of rotation (140) by means of an adjusting device (128) of the heat storage device (100), the one or more axes of rotation (140) being at least approximately parallel to a main extension direction of a tubular element (114) of the first flow device (110) and/or a tubular element (116) of the second flow device (112) are arranged.
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