DE102019217998A1 - Device and method for discharging a thermal energy store, in particular a liquid salt store - Google Patents

Device and method for discharging a thermal energy store, in particular a liquid salt store Download PDF

Info

Publication number
DE102019217998A1
DE102019217998A1 DE102019217998.3A DE102019217998A DE102019217998A1 DE 102019217998 A1 DE102019217998 A1 DE 102019217998A1 DE 102019217998 A DE102019217998 A DE 102019217998A DE 102019217998 A1 DE102019217998 A1 DE 102019217998A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
working fluid
degrees celsius
mass flow
range
temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102019217998.3A
Other languages
German (de)
Inventor
Alexander Tremel
Oliver Walter
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to DE102019217998.3A priority Critical patent/DE102019217998A1/en
Publication of DE102019217998A1 publication Critical patent/DE102019217998A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • F28D20/0034—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using liquid heat storage material
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K3/00—Plants characterised by the use of steam or heat accumulators, or intermediate steam heaters, therein
    • F01K3/18—Plants characterised by the use of steam or heat accumulators, or intermediate steam heaters, therein having heaters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K7/00—Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating
    • F01K7/06—Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating the engines being of multiple-inlet-pressure type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • F28D20/0034—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using liquid heat storage material
    • F28D2020/0047—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using liquid heat storage material using molten salts or liquid metals
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/14—Thermal energy storage

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

Verfahren zum Betrieb eines Dampfkreislaufes (100), wobei der Dampfkreislauf (100) mit einem thermischen Energiespeicher (2) derart über einen Überhitzer (4) thermisch gekoppelt ist, dass thermische Energie auf ein Arbeitsfluid des Dampfkreislaufes (100) übertragbar ist, und die folgenden Schritte umfasst:- Erhitzen des Arbeitsfluids mittels des Überhitzers (4) auf eine erste Temperatur im Bereich von 490 Grad Celsius bis 790 Grad Celsius durch eine Übertragung thermischer Energie vom thermischen Energiespeicher auf das Arbeitsfluid;- Expandieren des überhitzten Arbeitsfluids mittels einer ersten Turbine (11);- erneutes Erhitzen des mittels der ersten Turbine (11) expandierten Arbeitsfluids auf die erste Temperatur mittels des Überhitzers (4);- Aufteilen (102) des erneut erhitzten Arbeitsfluids in einen ersten und zweiten Teilmassenstrom (41, 42), wobei das Verhältnis von zweitem Teilmassenstrom (41) zu erstem Teilmassenstrom (42) einen Wert im Bereich von 1/9 bis 3/7 aufweist;- Expandieren des ersten Teilmassenstroms (41) mittels einer zweiten Turbine (8);- Expandieren des zweiten Teilmassenstroms (42) mittels eines Expanders (6); und- Zusammenführen (104) der expandierten Teilmassenströme (41, 42) zu einem Massenstrom des Arbeitsfluids, wobei dieser wiederum mittels des Überhitzers (4) auf die erste Temperatur erhitzt wird.Method for operating a steam circuit (100), the steam circuit (100) being thermally coupled to a thermal energy store (2) via a superheater (4) in such a way that thermal energy can be transferred to a working fluid of the steam circuit (100), and the following Steps include: - heating the working fluid by means of the superheater (4) to a first temperature in the range of 490 degrees Celsius to 790 degrees Celsius by transferring thermal energy from the thermal energy store to the working fluid; - expanding the superheated working fluid by means of a first turbine (11 - re-heating of the working fluid expanded by means of the first turbine (11) to the first temperature by means of the superheater (4); - splitting (102) of the re-heated working fluid into a first and second partial mass flow (41, 42), the ratio from the second partial mass flow (41) to the first partial mass flow (42) has a value in the range from 1/9 to 3/7; - Expand ieren the first partial mass flow (41) by means of a second turbine (8); - expanding the second partial mass flow (42) by means of an expander (6); and merging (104) the expanded partial mass flows (41, 42) to form a mass flow of the working fluid, which in turn is heated to the first temperature by means of the superheater (4).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 13.The invention relates to a method according to the preamble of claim 1 and a device according to the preamble of claim 13.

Der Anteil von erneuerbaren Energien, beispielsweise erzeugt mittels Photovoltaikanlagen und/oder Windkraftanlagen, an der elektrischen Energieerzeugung steigt weltweit kontinuierlich an. Hierbei führt die technologische Weiterentwicklung sowie die Kostendegression zu geringen Stromgestehungskosten. Zudem führen regulatorische Rahmenbedingungen und politische und gesellschaftliche Ziele zum bevorzugten Zubau erneuerbar erzeugter Energieformen im Vergleich zur fossil basierten elektrischen Energieerzeugung.The share of renewable energies, for example generated by means of photovoltaic systems and / or wind turbines, in electrical energy generation is continuously increasing worldwide. The technological advancement and the degression lead to low electricity production costs. In addition, regulatory framework conditions and political and social goals lead to the preferred expansion of renewable forms of energy compared to fossil-based electrical energy generation.

Die Energieerzeugung mittels Photovoltaikanlagen und/oder Windkraftanlagen ist wetterbedingten Schwankungen unterworfen. Dadurch wird eine Speicherung der erneuerbar erzeugten Energie immer wichtiger für die Integration dieser fluktuierenden Energiequellen in bestehende Energiesysteme.The generation of energy by means of photovoltaic systems and / or wind turbines is subject to fluctuations caused by the weather. As a result, the storage of renewable energy is becoming more and more important for the integration of these fluctuating energy sources into existing energy systems.

Aus dem Stand der Technik sind mehrere Lösungen zur Speicherung von Energie, insbesondere elektrischem Strom (Strom), bekannt, beispielsweise Batterien, Pumpspeicherkraftwerke, Druckluftspeicherkraftwerke oder PHP-Anlagen (englisch: Power-to-Heat-to-Power; abgekürzt PHP).Several solutions for storing energy, in particular electrical power (electricity), are known from the prior art, for example batteries, pumped storage power plants, compressed air storage power plants or PHP systems (English: Power-to-Heat-to-Power; abbreviated PHP).

Bei PHP-Anlagen erfolgt die Einspeicherung durch Aufwendung von elektrischer Energie, die mittels eines Widerstandsheizers in Wärme gewandelt wird. Die erzeugte Wärme kann mittels eines thermischen Energiespeichers, beispielsweise einem Wärmespeicher, gespeichert werden. Somit wird die eingesetzte elektrische Energie in Form von Wärme gespeichert.In the case of PHP systems, the storage takes place through the use of electrical energy, which is converted into heat by means of a resistance heater. The generated heat can be stored by means of a thermal energy store, for example a heat store. In this way, the electrical energy used is stored in the form of heat.

Beim Ausspeichern wird die gespeicherte thermische Energie aus dem thermischen Energiespeicher in Form von Wärme entnommen und typischerweise einem Abhitzedampferzeuger zugeführt. Die Wärme treibt einen Wasser-Dampfkreislauf, beispielsweise einen Rankine-Kreislauf, an, mittels welchem mechanische Energie erzeugt wird. Die mechanische Energie kann wiederum mittels eines elektrischen Generators in elektrische Energie gewandelt werden. Weiterhin kann mittels einer Gegendruckdampfturbine ein hoher Anteil an Wärme, beispielsweise für Fernwärme oder für Prozessdampf, erzeugt werden.During the withdrawal, the stored thermal energy is taken from the thermal energy store in the form of heat and typically fed to a waste heat steam generator. The heat drives a water-steam cycle, for example a Rankine cycle, by means of which mechanical energy is generated. The mechanical energy can in turn be converted into electrical energy by means of an electrical generator. Furthermore, a back pressure steam turbine can be used to generate a high proportion of heat, for example for district heating or for process steam.

Aus dem Stand der Technik sind mehrere thermische Energiespeicher bekannt, beispielsweise Flüssigsalzspeicher oder Schüttgutspeicher.Several thermal energy stores are known from the prior art, for example molten salt stores or bulk material stores.

Der Speicherwirkungsgrad einer PHP-Anlage errechnet sich aus dem Verhältnis aus der elektrischen Energie, die im Dampfkreislauf beim Ausspeichern erzeugt wird, und der elektrischen Energie, die beim Einspeichern im Widerstandsheizer verwendet wurde. Hierbei ist es zwingend erforderlich Pumpen, Lüfter und/oder sonstige Komponenten von Hilfsprozessen beziehungsweise Nebenprozessen bei der Ermittlung des Speicherwirkungsgrades zu berücksichtigen.The storage efficiency of a PHP system is calculated from the ratio of the electrical energy that is generated in the steam cycle when it is withdrawn and the electrical energy that was used when it is stored in the resistance heater. It is imperative to take into account pumps, fans and / or other components of auxiliary processes or secondary processes when determining the storage efficiency.

Der Wirkungsgrad beim Einspeichern (Einspeicherwirkungsgrad), das heißt die Wandlung von elektrischer Energie in Wärme mittels des Widerstandsheizers, ist im Wesentlichen verlustfrei. Typischerweise weist der Einspeicherwirkungsgrad einen Wert im Bereich von 0,95 bis 0,99 auf. Bei großskaligen Anlagen beziehungsweise Anwendung sind die Wärmeverluste bei der Speicherung ebenfalls gering und liegen im Bereich von wenigen Prozent pro Tag. Demnach ist der Speicherwirkungsgrad hauptsächlich durch den Wirkungsgrad beim Ausspeichern (Ausspeicherwirkungsgrad) bestimmt. Der Ausspeicherwirkungsgrad wird wiederum maximal durch den physikalisch maximal möglichen Carnot-Wirkungsgrad des Wasser-Dampfkreislaufes beschränkt.The efficiency during storage (storage efficiency), i.e. the conversion of electrical energy into heat by means of the resistance heater, is essentially loss-free. The storage efficiency typically has a value in the range from 0.95 to 0.99. In large-scale systems or applications, the heat losses during storage are also low and are in the range of a few percent per day. Accordingly, the storage efficiency is mainly determined by the efficiency during withdrawal (withdrawal efficiency). The withdrawal efficiency is in turn limited to a maximum by the physically maximum possible Carnot efficiency of the water-steam cycle.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Speicherwirkungsgrad einer PHP-Anlage zu verbessern.The present invention is based on the task of improving the memory efficiency of a PHP system.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruches 1 sowie durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruches 13 gelöst. In den abhängigen Patentansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung angegeben.The object is achieved by a method with the features of independent patent claim 1 and by a device with the features of independent patent claim 13. Advantageous configurations and developments of the invention are specified in the dependent claims.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb eines Dampfkreislaufes, wobei der Dampfkreislauf mit einem thermischen Energiespeicher derart über einen Überhitzer thermisch gekoppelt ist, dass Wärme auf ein Arbeitsfluid des Dampfkreislaufes übertragbar ist, ist durch wenigstens die folgenden Schritte gekennzeichnet:

  • - Erhitzen des Arbeitsfluids mittels des Überhitzers auf eine erste Temperatur im Bereich von 490 Grad Celsius bis 790 Grad Celsius durch eine Übertragung von Wärme vom thermischen Energiespeicher auf das Arbeitsfluid;
  • - Expandieren des überhitzten Arbeitsfluids mittels einer ersten Turbine;
  • - erneutes Erhitzen des mittels der ersten Turbine expandierten Arbeitsfluids auf die erste Temperatur mittels des Überhitzers;
  • - Aufteilen des erneut erhitzten Arbeitsfluids in einen ersten und zweiten Teilmassenstrom, wobei das Verhältnis von zweitem Teilmassenstrom zu erstem Teilmassenstrom einen Wert im Bereich von 1/9 bis 3/7 aufweist;
  • - Expandieren des ersten Teilmassenstroms mittels einer zweiten Turbine;
  • - Expandieren des zweiten Teilmassenstroms mittels eines Expanders; und
  • - Zusammenführen der expandierten Teilmassenströme zu einem Massenstrom des Arbeitsfluids, wobei der zusammengeführte Massenstrom des Arbeitsfluids wiederum mittels des Überhitzers auf die erste Temperatur erhitzt wird.
The method according to the invention for operating a steam circuit, wherein the steam circuit is thermally coupled to a thermal energy store via a superheater in such a way that heat can be transferred to a working fluid of the steam circuit, is characterized by at least the following steps:
  • Heating of the working fluid by means of the superheater to a first temperature in the range from 490 degrees Celsius to 790 degrees Celsius by transferring heat from the thermal energy store to the working fluid;
  • Expanding the superheated working fluid by means of a first turbine;
  • - renewed heating of the working fluid expanded by means of the first turbine to the first temperature by means of the superheater;
  • - Dividing the re-heated working fluid into a first and second partial mass flow, wherein the ratio of the second partial mass flow to the first partial mass flow has a value in the range from 1/9 to 3/7;
  • - Expanding the first partial mass flow by means of a second turbine;
  • - Expanding the second partial mass flow by means of an expander; and
  • Combining the expanded partial mass flows to form a mass flow of the working fluid, the combined mass flow of the working fluid in turn being heated to the first temperature by means of the superheater.

Eine Anordnung eines weiteren Elementes des Dampfkreislaufes vor oder nach einem Element des Dampfkreislaufes bezieht sich auf die Strömungsrichtung des Dampfkreislaufes. Insbesondere ist ein weiteres Element vor einem Element angeordnet, falls die Strömungsrichtung des Arbeitsfluids innerhalb des Dampfkreislaufes effektiv von dem weiteren Element zum Element gerichtet ist. Insbesondere ist ein weiteres Element nach einem Element angeordnet, falls die Strömungsrichtung des Arbeitsfluids innerhalb des Dampfkreislaufes effektiv von dem Element zum weiteren Element gerichtet ist. Mit anderen Worten können die beiden Elemente durch einen aufsummierten effektiven Strömungsvektor gedanklich miteinander verbunden werden, wobei dieser effektive Strömungsvektor vom Element zum weiteren Element (weiteres Element nach dem Element angeordnet) oder vom weiteren Element zum Element (weiteres Element vor dem Element angeordnet) gerichtet ist. Der aufsummierte effektive Strömungsvektor kennzeichnet somit die Nettoströmungsrichtung vom Element zum weiteren Element oder vom weiteren Element zum Element. Ein weiteres Element ist direkt vor oder direkt nach einem Element angeordnet, falls zwischen den Elementen kein weiteres Element, welches mit dem Arbeitsfluid des Dampfkreislaufes wesentlich wechselwirkt, angeordnet ist. Der Begriff, dass ein weiteres Element vor (nach) einem Element angeordnet ist, umfasst den Begriff, dass das weitere Element direkt vor (nach) dem Element angeordnet ist.An arrangement of a further element of the steam circuit before or after an element of the steam circuit relates to the direction of flow of the steam circuit. In particular, a further element is arranged in front of an element if the direction of flow of the working fluid within the steam circuit is effectively directed from the further element to the element. In particular, a further element is arranged after an element if the direction of flow of the working fluid within the steam circuit is effectively directed from the element to the further element. In other words, the two elements can be conceptually connected to one another by an accumulated effective flow vector, this effective flow vector being directed from the element to the further element (further element arranged after the element) or from the further element to the element (further element arranged in front of the element) . The summed up effective flow vector thus characterizes the net flow direction from the element to the further element or from the further element to the element. A further element is arranged directly in front of or directly after an element if no further element, which interacts significantly with the working fluid of the steam circuit, is arranged between the elements. The term that a further element is arranged in front of (after) an element includes the term that the further element is arranged directly in front of (after) the element.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Zweidruck-Dampfkreislauf verwendet, der eine Aufteilung oder Anzapfung des Gesamtmassenstromes (eingehender Massenstrom) aufweist. Hierbei weist das Verhältnis vom zweiten Teilmassenstrom zum ersten Teilmassenstrom erfindungsgemäß einen Wert im Bereich von 1/9 bis 3/7 auf. Mit anderen Worten beträgt der zweite Teilmassenstrom 10 Prozent bis 30 Prozent des Gesamtmassenstroms. Äquivalent hierzu weist der erste Teilmassenstrom 70 Prozent bis 90 Prozent des Gesamtmassenstromes auf.According to the present invention, a two-pressure steam circuit is used which has a division or tapping of the total mass flow (incoming mass flow). According to the invention, the ratio of the second partial mass flow to the first partial mass flow has a value in the range from 1/9 to 3/7. In other words, the second partial mass flow is 10 percent to 30 percent of the total mass flow. Equivalent to this, the first partial mass flow has 70 percent to 90 percent of the total mass flow.

Weiterhin wird das Arbeitsfluid mittels des Überhitzers auf die erste Temperatur im Bereich von 490 Grad Celsius bis 790 Grad erhitzt. Der erfindungsgemäße Temperaturbereich ist auf die Aufteilung des Massenstromes des Arbeitsfluids möglichst optimal im Hinblick auf den Wirkungsgrad beim Ausspeichern angepasst. Durch den Bereich der Aufteilung (1/9 bis 3/7) und dem zugehörigen genannten Temperaturbereich (490 Grad Celsius bis 790 Grad Celsius) wird somit die energetische Effizienz des Verfahrens beziehungsweise der Vorrichtung verbessert. Mit anderen Worten weist das erfindungsgemäße Verfahren ausgewählte und vorteilhafte Prozessparameter auf, die synergetisch zu einer Erhöhung des Wirkungsgrades beim Ausspeichern und somit zu einer Erhöhung des Speicherwirkungsgrades insgesamt führen. Hierbei muss und soll ein Kompromiss aus Wirkungsgrad und Investitionskosten vorliegen. Die vorliegende Erfindung löst dieses Spannungsfeld durch die erfindungsgemäßen Prozessparameter auf. Die Aufteilung kann ebenfalls als Anzapfung bezeichnet werden, da der Gesamtmassenstrom beziehungsweise Hauptmassenstrom des Arbeitsfluids zur Ausbildung des zweiten Teilmassenstroms angezapft wird.Furthermore, the working fluid is heated to the first temperature in the range from 490 degrees Celsius to 790 degrees by means of the superheater. The temperature range according to the invention is adapted as optimally as possible to the division of the mass flow of the working fluid with regard to the efficiency when discharging. The energetic efficiency of the method or the device is thus improved by the area of the division (1/9 to 3/7) and the associated temperature range mentioned (490 degrees Celsius to 790 degrees Celsius). In other words, the method according to the invention has selected and advantageous process parameters which, synergistically, lead to an increase in the efficiency when discharging and thus to an increase in the overall storage efficiency. There must and should be a compromise between efficiency and investment costs. The present invention resolves this area of tension by means of the process parameters according to the invention. The division can also be referred to as a tap, since the total mass flow or main mass flow of the working fluid is tapped to form the second partial mass flow.

Weiterhin können gemäß der vorliegenden Erfindung bekannte Komponenten und Technologien verwendet werden. Es ist im Wesentlichen eine Anpassung der Prozessparameter, das heißt vorliegend wenigstens der Temperatur des Arbeitsfluids nach dem Überhitzer und vor der ersten Turbine und dem Verhältnis der Aufteilung, erforderlich. Dadurch kann der Wirkungsgrad ökonomisch sinnvoll erhöht werden. Zudem liegt eine hohe Prozessdynamik vor. Weiterhin bleiben die Vorteile einer PHP-Anlage bestehen, wie beispielsweise die gleichzeitige Bereitstellung von Wärme und elektrischer Energie und/oder die direkte Verwendung der Wärme aus dem thermischen Energiespeicher.Furthermore, known components and technologies can be used in accordance with the present invention. It is essentially necessary to adapt the process parameters, that is to say in the present case at least the temperature of the working fluid downstream of the superheater and upstream of the first turbine and the ratio of the division. Thereby the efficiency can be increased in an economically sensible way. In addition, there is a high level of process dynamics. Furthermore, the advantages of a PHP system remain, such as the simultaneous provision of heat and electrical energy and / or the direct use of the heat from the thermal energy store.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das Arbeitsfluid durch zwei Turbinen (erste und zweite Turbine) auf verschiedenen Druckniveaus entspannt. Demnach ist der Dampfkreislauf als Zweidruck-Dampfkreislauf ausgebildet. Innerhalb eines Zweidruck-Dampfkreislaufes wird zunächst bei hohem Druck (und hoher Temperatur) Dampf erzeugt und mittels der ersten Turbine entspannt. Auf dem Druckniveau nach dieser ersten Entspannung erfolgt dann die Verdampfung von weiterem Arbeitsfluid beziehungsweise eine weitere Überhitzung (erneutes Erhitzen des mittels der ersten Turbine expandierten Arbeitsfluids auf die erste Temperatur). Dieser Dampf wird dann mittels der zweiten Turbine entspannt. Ein Zweidruck-Dampfkreislauf weist vorteilhafterweise einen guten Kompromiss zwischen Wirkungsgrad und Kosten auf.According to the present invention, the working fluid is expanded by two turbines (first and second turbine) at different pressure levels. Accordingly, the steam circuit is designed as a two-pressure steam circuit. Within a two-pressure steam circuit, steam is initially generated at high pressure (and high temperature) and expanded by means of the first turbine. At the pressure level after this first expansion, further working fluid is then evaporated or further overheating (renewed heating of the working fluid expanded by means of the first turbine to the first temperature). This steam is then expanded by means of the second turbine. A two-pressure steam circuit advantageously has a good compromise between efficiency and costs.

Bevorzugt umfasst das Arbeitsfluid Wasser. Besonders bevorzugt ist das Arbeitsfluid Wasser.The working fluid preferably comprises water. The working fluid water is particularly preferred.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst wenigstens einen Dampfkreislauf, einen thermischen Energiespeicher, einen Überhitzer, eine erste Turbine, eine zweite Turbine und einen Expander, wobei der Dampfkreislauf mit dem thermischen Energiespeicher derart über einen Überhitzer thermisch gekoppelt ist, dass Wärme auf ein Arbeitsfluid des Dampfkreislaufes übertragbar ist. Die vorliegende Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Dampfkreislauf und die Kopplung des Dampfkreislaufes mit dem thermischen Energiespeicher derart ausgestaltet ist, dass

  • - mittels des Überhitzers das Arbeitsfluid durch eine Übertragung von Wärme vom thermischen Energiespeicher auf das Arbeitsfluid auf eine erste Temperatur im Bereich von 490 Grad Celsius bis 790 Grad Celsius erhitzbar ist;
  • - mittels der ersten Turbine das überhitzte Arbeitsfluid expandierbar ist;
  • - das mittels der ersten Turbine expandierte Arbeitsfluid auf die erste Temperatur mittels des Überhitzers erneut erhitzbar ist;
  • - das erneut erhitzte Arbeitsfluid in einen ersten und zweiten Teilmassenstrom aufteilbar ist, wobei das Verhältnis von zweitem Teilmassenstrom zu erstem Teilmassenstrom einen Wert im Bereich von 1/9 bis 3/7 aufweist;
  • - mittels der zweiten Turbine der erste Teilmassenstrom expandierbar ist;
  • - mittels des Expanders der zweite Teilmassenstrom expandierbar ist; und
  • - die expandierten Teilmassenströme zu einem Massenstrom des Arbeitsfluids zusammenführbar sind, wobei der zusammengeführte Massenstrom des Arbeitsfluids wiederum mittels des Überhitzers auf die erste Temperatur erhitzbar ist.
The device according to the invention comprises at least one steam circuit, a thermal energy storage device, a superheater, a first turbine, a second turbine and an expander, the steam circuit being thermally coupled to the thermal energy storage device via a superheater in such a way that heat can be transferred to a working fluid of the steam circuit . The present invention is characterized in that the steam circuit and the coupling of the steam circuit with the thermal energy store is designed such that
  • - By means of the superheater, the working fluid can be heated to a first temperature in the range from 490 degrees Celsius to 790 degrees Celsius by transferring heat from the thermal energy store to the working fluid;
  • - The superheated working fluid can be expanded by means of the first turbine;
  • - The working fluid expanded by means of the first turbine can be heated again to the first temperature by means of the superheater;
  • the re-heated working fluid can be divided into a first and a second partial mass flow, the ratio of the second partial mass flow to the first partial mass flow having a value in the range from 1/9 to 3/7;
  • - The first partial mass flow can be expanded by means of the second turbine;
  • the second partial mass flow can be expanded by means of the expander; and
  • the expanded partial mass flows can be combined to form a mass flow of the working fluid, the combined mass flow of the working fluid in turn being able to be heated to the first temperature by means of the superheater.

Insbesondere ist die Vorrichtung als PHP-Anlage ausgebildet.In particular, the device is designed as a PHP system.

Es ergeben sich zum erfindungsgemäßen Verfahren gleichartige und gleichwertige Vorteile und Ausgestaltungen.Similar and equivalent advantages and configurations result for the method according to the invention.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird das Arbeitsfluid mittels des Überhitzers auf eine erste Temperatur im Bereich von 490 Grad Celsius bis 610 Grad Celsius erhitzt.In a preferred embodiment of the invention, the working fluid is heated to a first temperature in the range from 490 degrees Celsius to 610 degrees Celsius by means of the superheater.

Besonders bevorzugt wird das Arbeitsfluid auf eine erste Temperatur im Bereich von 540 Grad Celsius bis 560 Grad Celsius, insbesondere auf eine erste Temperatur von 550 Grad Celsius, erhitzt.The working fluid is particularly preferably heated to a first temperature in the range from 540 degrees Celsius to 560 degrees Celsius, in particular to a first temperature of 550 degrees Celsius.

Dadurch wird der Wirkungsgrad beim Ausspeichern des thermischen Energiespeichers (Rückverstromung) weiter verbessert.This further improves the efficiency when withdrawing the thermal energy storage (reconversion).

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird als thermischer Energiespeicher ein Flüssigsalzspeicher verwendet.According to a preferred embodiment of the invention, a liquid salt store is used as the thermal energy store.

Mit anderen Worten ist der thermische Energiespeicher bevorzugt als Flüssigsalzspeicher ausgebildet. Der Flüssigsalzspeicher weist ein Flüssigsalz auf, welches bevorzugt Natriumnitrat und Kaliumnitrat, insbesondere 60 Massenprozent Natriumnitrat und 40 Massenprozent Kaliumnitrat, umfasst.In other words, the thermal energy store is preferably designed as a molten salt store. The liquid salt reservoir has a liquid salt which preferably comprises sodium nitrate and potassium nitrate, in particular 60 percent by mass sodium nitrate and 40 percent by mass potassium nitrate.

Weist der Übergang der Wärme (Wärmeübergang) vom Flüssigsalzspeicher auf das Arbeitsfluid eine Grädigkeit von 10 Kelvin auf, so wird das Flüssigsalz zur thermischen Kopplung mit einer jeweils 10 Kelvin höheren ersten Speichertemperatur (obere Speichertemperatur) dem Überhitzer zugeführt. Die erste Speichertemperatur weist somit einen Wert im Bereich von 500 Grad Celsius bis 800 Grad Celsius, bevorzugt im Bereich von 500 Grad Celsius bis 600 Grad Celsius, besonders bevorzugt im Bereich von 550 Grad Celsius bis 570 Grad Celsius, insbesondere besonders bevorzugt einen Wert von 560 Grad Celsius, auf.If the transfer of heat (heat transfer) from the liquid salt storage to the working fluid has a degree of 10 Kelvin, the liquid salt is fed to the superheater for thermal coupling with a first storage temperature (upper storage temperature) that is 10 Kelvin higher in each case. The first storage temperature thus has a value in the range from 500 degrees Celsius to 800 degrees Celsius, preferably in the range from 500 degrees Celsius to 600 degrees Celsius, particularly preferably in the range from 550 degrees Celsius to 570 degrees Celsius, particularly particularly preferably a value of 560 Degrees Celsius.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird somit das Flüssigsalz des thermischen Energiespeichers dem Überhitzer zum Erhitzen des Arbeitsfluids auf die erste Temperatur mit einer ersten Speichertemperatur (obere Speichertemperatur) im Bereich von 500 Grad Celsius bis 650 Grad Celsius, insbesondere mit einer Temperatur im Bereich von 550 Grad Celsius bis 570 Grad Celsius, zugeführt.In an advantageous embodiment of the invention, the molten salt of the thermal energy storage device is thus supplied to the superheater for heating the working fluid to the first temperature with a first storage temperature (upper storage temperature) in the range of 500 degrees Celsius to 650 degrees Celsius, in particular with a temperature in the range of 550 Degrees Celsius to 570 degrees Celsius.

Wird wiederum eine Grädigkeit von 10 Kelvin bei der Übertragung der Wärme vom Flüssigsalz auf das Arbeitsfluid des Dampfkreislaufes angenommen, so ergibt sich dadurch eine erste Temperatur (Temperatur des Arbeitsfluids nach dem Überhitzer und vor der ersten Turbine) im Bereich von 490 Grad Celsius bis 640 Grad Celsius, bevorzugt im Bereich von 540 Grad Celsius bis 560 Grad Celsius, besonders bevorzugt von 550 Grad Celsius bei einer oberen Speichertemperatur von 600 Grad Celsius.If, in turn, a temperature of 10 Kelvin is assumed for the transfer of heat from the molten salt to the working fluid of the steam circuit, this results in a first temperature (temperature of the working fluid after the superheater and in front of the first turbine) in the range of 490 degrees Celsius to 640 degrees Celsius, preferably in the range from 540 degrees Celsius to 560 degrees Celsius, particularly preferably 550 degrees Celsius with an upper storage temperature of 600 degrees Celsius.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird das nach dem Überhitzen des Arbeitsfluids abgekühlte Flüssigsalz einem Abhitzedampferzeuger zugeführt, wobei mittels des Abhitzedampferzeugers das Arbeitsfluid vor seiner Überhitzung durch den Überhitzer auf eine Temperatur im Bereich von 300 Grad Celsius bis 400 Grad Celsius, insbesondere auf eine Temperatur im Bereich von 335 Grad Celsius bis 355 Grad Celsius, erwärmt und verdampft wird.According to an advantageous embodiment of the invention, the liquid salt cooled after the overheating of the working fluid is fed to a waste heat steam generator, the working fluid being used by the waste heat steam generator to a temperature in the range of 300 degrees Celsius to 400 degrees Celsius, in particular a temperature in Range from 335 degrees Celsius to 355 degrees Celsius, is heated and vaporized.

Mit anderen Worten durchläuft oder durchströmt das Arbeitsfluid vor seiner Zuleitung zum Überhitzer einen Abhitzedampferzeuger, der das Arbeitsfluid zunächst auf eine Zwischentemperatur erwärmt, insbesondere auf Verdampfungstemperatur erhöht, und dann verdampft. Diese Vorwärmung des Arbeitsfluids erfolgt durch das durch die Wärmeübertragung im Überhitzer abgekühlte Flüssigsalz. Dadurch kann das Flüssigsalz, das heißt der Flüssigsalzspeicher, vorteilhafterweise weiter ausgekühlt werden, wodurch die Effizienz der Ausspeicherung weiter verbessert werden kann.In other words, the working fluid passes through or flows through a waste heat steam generator before it is fed to the superheater, which first heats the working fluid to an intermediate temperature, in particular increases it to the evaporation temperature, and then vaporizes it. The working fluid is preheated by the liquid salt cooled by the heat transfer in the superheater. As a result, the molten salt, that is to say the molten salt reservoir, can advantageously be cooled further, as a result of which the efficiency of the withdrawal can be further improved.

Der Abhitzedampferzeuger kann einen ersten und zweiten Teilabhitzedampferzeuger umfassen. Mit anderen Worten kann der Teilabhitzedampferzeuger zweiteilig sein. Mittels des ersten Teilabhitzedampferzeugers wird das Arbeitsfluid zunächst auf seine Verdampfungstemperatur, die abhängig vom vorliegenden Druck ist, erwärmt. Mittels des zweiten Teilabhitzedampferzeugers erfolgt dann die Verdampfung, die im Wesentlichen isotherm ist.The heat recovery steam generator can comprise a first and a second partial heat recovery steam generator. In other words, the partial heat recovery steam generator can be in two parts. By means of the first partial heat recovery steam generator, the working fluid is first heated to its evaporation temperature, which is dependent on the prevailing pressure. The evaporation, which is essentially isothermal, then takes place by means of the second partial heat recovery steam generator.

Es ist besonders bevorzugt, wenn das Flüssigsalz nach dem Abhitzedampferzeuger eine zweite Speichertemperatur im Bereich von 250 Grad Celsius bis 350 Grad Celsius, insbesondere im Bereich von 280 Grad Celsius bis 300 Grad Celsius, aufweist.It is particularly preferred if the liquid salt after the waste heat steam generator has a second storage temperature in the range from 250 degrees Celsius to 350 degrees Celsius, in particular in the range from 280 degrees Celsius to 300 degrees Celsius.

Mit anderen Worten wird das Flüssigsalz durch die Übertragung der thermischen Energie auf das Arbeitsfluid auf eine Temperatur im Bereich von 250 Grad Celsius bis 350 Grad Celsius, insbesondere im Bereich von 280 Grad Celsius bis 300 Grad Celsius, ausgekühlt und zum thermischen Energiespeicher rückgeführt. Somit entspricht die zweite Speichertemperatur der unteren Speichertemperatur des thermischen Energiespeichers. Eine noch höhere Auskühlung des Flüssigsalzes würde den Wirkungsgrad nachteilig reduzieren. Das bevorzugte obere Speichertemperaturniveau von 500 Grad Celsius bis 650 Grad Celsius und das zugehörige bevorzugte untere Speichertemperaturniveau von 250 Grad Celsius bis 350 Grad Celsius sind somit im Hinblick auf einen möglichst hohen Wirkungsgrad bei der Ausspeicherung möglichst optimal aufeinander abgestimmt. Mit anderen Worten weist besonders bevorzugt die erste Speichertemperatur (obere Speichertemperatur) einen Wert im Bereich von 500 Grad Celsius bis 650 Grad Celsius und die zweite Speichertemperatur (untere Speichertemperatur) einen Wert im Bereich von 250 Grad Celsius bis 350 Grad Celsius auf. Dadurch kann der Wirkungsgrad bei der Ausspeicherung deutlich verbessert werden.In other words, by transferring the thermal energy to the working fluid, the molten salt is cooled to a temperature in the range from 250 degrees Celsius to 350 degrees Celsius, in particular in the range from 280 degrees Celsius to 300 degrees Celsius, and returned to the thermal energy store. The second storage temperature thus corresponds to the lower storage temperature of the thermal energy storage. An even greater cooling of the molten salt would disadvantageously reduce the efficiency. The preferred upper storage temperature level of 500 degrees Celsius to 650 degrees Celsius and the associated preferred lower storage temperature level of 250 degrees Celsius to 350 degrees Celsius are therefore optimally matched to one another with a view to achieving the highest possible level of efficiency during withdrawal. In other words, the first storage temperature (upper storage temperature) particularly preferably has a value in the range from 500 degrees Celsius to 650 degrees Celsius and the second storage temperature (lower storage temperature) has a value in the range from 250 degrees Celsius to 350 degrees Celsius. This can significantly improve the efficiency of the withdrawal.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird das überhitzte Arbeitsfluid mittels der ersten Turbine auf einen Druck im Bereich von 40 bar bis 60 bar, insbesondere auf einen Druck im Bereich von 45 bar bis 55 bar, expandiert.In an advantageous development of the invention, the superheated working fluid is expanded by means of the first turbine to a pressure in the range from 40 bar to 60 bar, in particular to a pressure in the range from 45 bar to 55 bar.

Dadurch wird vorteilhafterweise der Druck vom ersten Druckniveau (Druck vor beziehungsweise unmittelbar vor der ersten Turbine) des Zweidruck-Dampfkreislaufes auf das zweite Druckniveau (Druck nach der ersten Turbine und/oder unmittelbar vor der zweiten Turbine) gebracht.This advantageously brings the pressure from the first pressure level (pressure upstream or immediately upstream of the first turbine) of the two-pressure steam circuit to the second pressure level (pressure downstream of the first turbine and / or immediately upstream of the second turbine).

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird das Arbeitsfluid des ersten Teilmassenstromes nach seiner Expansion durch die zweite Turbine mittels eines Kondensators kondensiert.According to an advantageous embodiment of the invention, the working fluid of the first partial mass flow is condensed by means of a condenser after its expansion through the second turbine.

Der Kondensator führt vorteilhafterweise restliche Wärme vom Arbeitsfluid ab, sodass dieses von seinem dampfförmigen/gasförmigen Aggregatzustand in seinen nahezu flüssigen Aggregatzustand übergeht. Mit anderen Worten wird mittels des Kondensators das Arbeitsfluid vorteilhafterweise verflüssigt, sodass der Kreislauf beziehungsweise Dampfkreislauf grundsätzlich von neuem beginnen kann.The condenser advantageously removes residual heat from the working fluid, so that this changes from its vaporous / gaseous state of aggregation to its almost liquid state of aggregation. In other words, the working fluid is advantageously liquefied by means of the condenser, so that the cycle or steam cycle can in principle begin again.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird der Druck des Arbeitsfluids im ersten Teilmassenstrom nach seiner Kondensation mittels einer ersten Pumpe auf einen Wert im Bereich von 5 bar bis 15 bar, insbesondere auf 10 bar, erhöht.In an advantageous further development of the invention, the pressure of the working fluid in the first partial mass flow after its condensation is increased by means of a first pump to a value in the range from 5 bar to 15 bar, in particular to 10 bar.

Vorteilhafterweise ist dies das Druckniveau des zweiten Teilmassenstromes (gegebenenfalls nach einem Expander), sodass dadurch das Zusammenführen der Teilmassenströme vereinfacht und verbessert wird. Mit anderen Worten ist es vorteilhaft, den Druck des ersten Teilmassenstromes beziehungsweise innerhalb des ersten Teilmassenstromes mittels der ersten Pumpe auf den Druck des zweiten Teilmassenstromes anzupassen. Das ist insbesondere deshalb der Fall, da das Arbeitsfluid innerhalb des ersten Teilmassenstromes nach der zweiten Turbine und vor der Zusammenführung der Teilmassenströme, insbesondere unmittelbar nach der zweiten Turbine, ein geringes Druckniveau, beispielsweise im Bereich von 0 bar bis 0,1 bar, aufweist.This is advantageously the pressure level of the second partial mass flow (possibly downstream of an expander), so that the merging of the partial mass flows is simplified and improved as a result. In other words, it is advantageous to adapt the pressure of the first partial mass flow or within the first partial mass flow by means of the first pump to the pressure of the second partial mass flow. This is especially the case because the working fluid has a low pressure level, for example in the range from 0 bar to 0.1 bar, within the first partial mass flow after the second turbine and before the merging of the partial mass flows, in particular immediately after the second turbine.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird der Druck des Arbeitsfluids nach dem Zusammenführen seiner Teilmassenströme und vor dem Abhitzedampferzeuger mittels einer zweiten Pumpe auf einen Wert im Bereich von 150 bar bis 170 bar, insbesondere auf einen Wert im Bereich von 155 bar bis 165 bar, erhöht.According to a preferred embodiment of the invention, the pressure of the working fluid is increased to a value in the range from 150 bar to 170 bar, in particular to a value in the range from 155 bar to 165 bar, by means of a second pump after its partial mass flows have been brought together and before the waste heat steam generator .

Dadurch wird der Druck des Arbeitsfluids vorteilhafterweise auf das zweite Druckniveau des Zweidruck-Dampfkreislaufes gebracht.As a result, the pressure of the working fluid is advantageously brought to the second pressure level of the two-pressure steam circuit.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das Verhältnis von zweitem Teilmassenstrom zu erstem Teilmassenstrom einen Wert von 1/4 auf.In an advantageous development of the invention, the ratio of the second partial mass flow to the first partial mass flow has a value of 1/4.

Dadurch wird vorteilhafterweise der Wirkungsgrad beim Ausspeichern weiter verbessert. Deutlich höhere Werte als 3/7 würden dazu führen, dass das Arbeitsfluid beim Zusammenführen der Teilmassenströme nicht vollständig flüssig wäre.This advantageously further improves the efficiency when discharging. Significantly higher values than 3/7 would mean that the working fluid would not be completely liquid when the partial mass flows are combined.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die erste Temperatur einen Wert im Bereich von 540 Grad Celsius bis 560 Grad Celsius, insbesondere von 550 Grad Celsius, auf.According to a preferred embodiment of the invention, the first temperature has a value in the range from 540 degrees Celsius to 560 degrees Celsius, in particular 550 degrees Celsius.

Dadurch wird der Wirkungsgrad bei der Ausspeicherung weiter verbessert.This further improves the efficiency of the withdrawal.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigt die einzige Figur ein schematisiertes Schaltbild einer Vorrichtung gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung.Further advantages, features and details of the invention emerge from the exemplary embodiments described below and with reference to the drawing. The single FIGURE shows a schematic circuit diagram of a device according to an embodiment of the present invention.

Gleichartige, gleichwertige oder gleichwirkende Elemente können in der Figur mit denselben Bezugszeichen versehen sein.Identical, equivalent or equivalent elements can be provided with the same reference symbols in the figure.

Die Figur zeigt eine schematisierte Darstellung (Schaltdiagramm) einer Vorrichtung gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung.The figure shows a schematic representation (circuit diagram) of a device according to an embodiment of the present invention.

Die Vorrichtung umfasst einen Dampfkreislauf 100, einen Flüssigsalzspeicher 2 sowie einen zugehörigen Ausspeicherkreislauf 101 auf. Der Dampfkreislauf 100 umfasst einen Abhitzedampferzeuger 3, einen Überhitzer 4, einen Expander 6, einen Kondensator 8, eine erste Turbine 11, eine zweite Turbine 12, eine erste Pumpe 21 sowie eine zweite Pumpe 22. Die Vorrichtung ist somit grundsätzlich als PHP-Anlage ausgebildet.The device comprises a steam circuit 100 , a liquid salt storage facility 2 as well as an associated withdrawal cycle 101 on. The steam cycle 100 includes a heat recovery steam generator 3rd , a superheater 4th , an expander 6th , a capacitor 8th , a first turbine 11 , a second turbine 12th , a first pump 21 as well as a second pump 22nd . The device is therefore basically designed as a PHP system.

Weiterhin umfasst der Dampfkreislauf 100 eine Aufteilung 102 mittels welcher der Massenstrom eines Arbeitsfluids des Dampfkreislaufes 100 in einen ersten Teilmassenstrom 41 und einen zweiten Teilmassenstrom 42 aufgeteilt wird. Mit anderen Worten umfasst der Dampfkreislauf 100 beziehungsweise die Vorrichtung eine Bypassleitung 43. Die Pfeile in der Figur verdeutlichen jeweils die lokale Strömungsrichtung des Arbeitsfluids.Furthermore, the steam circuit includes 100 a division 102 by means of which the mass flow of a working fluid of the steam circuit 100 in a first partial mass flow 41 and a second partial mass flow 42 is divided. In other words, the steam cycle includes 100 or the device has a bypass line 43. The arrows in the figure each illustrate the local flow direction of the working fluid.

Beim Einspeichern, das heißt beim Beladen des Flüssigsalzspeicher 2, wird das Flüssigsalz des Flüssigsalzspeichers 2 von 290 Grad Celsius auf 560 Grad Celsius mittels eines Widerstandsheizers erwärmt. Somit kann elektrische Energie in Form von Wärme mittels des Flüssigsalzspeichers 2 gespeichert werden.When storing, that is, when loading the liquid salt storage 2 , becomes the molten salt of the molten salt reservoir 2 heated from 290 degrees Celsius to 560 degrees Celsius by means of a resistance heater. This means that electrical energy can be generated in the form of heat by means of the molten salt storage system 2 get saved.

Beim Ausspeichern wird das Flüssigsalz von 560 Grad Celsius auf 290 Grad Celsius abgekühlt. Mit anderen Worten ist die obere Speichertemperatur 560 Grad Celsius und die untere Speichertemperatur 290 Grad Celsius. Hierzu wird das Flüssigsalz durch den Überhitzer 4 und anschließend durch den Abhitzedampferzeuger 3 geleitet. Dadurch wird Wärme vom Flüssigsalzspeicher 2 auf das Arbeitsfluid des Dampfkreislaufes 100 übertragen. Für das vorliegende Ausführungsbeispiel wird als Arbeitsfluid Wasser verwendet.When it is withdrawn, the molten salt is cooled from 560 degrees Celsius to 290 degrees Celsius. In other words, the upper storage temperature is 560 degrees Celsius and the lower storage temperature is 290 degrees Celsius. For this purpose, the molten salt is passed through the superheater 4th and then through the heat recovery steam generator 3rd directed. This generates heat from the molten salt reservoir 2 on the working fluid of the steam circuit 100 transfer. For the present exemplary embodiment, water is used as the working fluid.

Auf der Seite des Dampfkreislaufes 100 liegt zunächst im Massenstrom 204 ein Kondensat des Arbeitsfluids vor. Dieses wird mittels der ersten Pumpe 21 auf 10 bar gepumpt. Hierbei bleibt die Temperatur des Arbeitsfluids im Wesentlichen unverändert. Mittels der Anzapfung 104 (Zusammenführen der Teilmassenströme 41, 42) wird das Arbeitsfluid anschließend auf einer Temperatur von 175 Grad Celsius vorgewärmt (Vorwärmung). Nach dem Zusammenführen 104 der Teilmassenströme 41, 42 wird das Arbeitsfluid mittels der zweiten Pumpe 22 auf einen Druck von 160 bar gepumpt. Anschließend wird das Arbeitsfluid mit einer Temperatur von 175 Grad Celsius und einem Druck von 160 bar zum Abhitzedampferzeuger 3 geleitet (Massenstrom 207).On the side of the steam circuit 100 is initially in the mass flow 204 a condensate of the working fluid. This is done by means of the first pump 21 pumped to 10 bar. The temperature of the working fluid remains essentially unchanged. By means of the tap 104 (Merging the partial mass flows 41 , 42 ) the working fluid is then preheated to a temperature of 175 degrees Celsius (preheating). After merging 104 the partial mass flows 41 , 42 is the working fluid by means of the second pump 22nd pumped to a pressure of 160 bar. Then the working fluid with a temperature of 175 degrees Celsius and a pressure of 160 bar is used to generate waste heat 3rd directed (mass flow 207 ).

Der Abhitzedampferzeuger 3 ist vorliegend zweiteilig ausgestaltet, das heißt dieser umfasst einen ersten und zweiten Teilabhitzedampferzeuger 31, 32. Mittels des ersten Teilabhitzedampferzeugers 31 wird das Arbeitsfluid durch das bereits im Überhitzer 4 abgekühlte Flüssigsalz auf eine Temperatur von 346 Grad Celsius erwärmt. Hierbei kühlt das Flüssigsalz weiter auf die untere Speichertemperatur von 290 Grad Celsius ab und wird anschließend zurück zum Flüssigsalzspeicher 2 geführt. Die Temperatur von 346 Grad Celsius entspricht der Siedetemperatur des Arbeitsfluids (Wasser) bei einem Druck von 160 bar. Mit anderen Worten wird mittels des ersten Teilabhitzedampferzeugers 31 das Arbeitsfluid durch eine Wärmeübertragung vom Flüssigsalz auf das Arbeitsfluid auf seine Siedetemperatur erwärmt. Mittels des zweiten Teilabhitzedampferzeugers 32 wird das Arbeitsfluid, wiederum durch eine Wärmeübertragung vom Flüssigsalz auf das Arbeitsfluid, verdampft. Hierbei bleibt die Temperatur des Arbeitsfluids im Wesentlichen konstant. Das verdampfte Arbeitsfluid wird anschließend zum Überhitzer 4 geleitet (Massenstrom 208) .The heat recovery steam generator 3rd In the present case, it is designed in two parts, that is to say it comprises a first and a second partial waste heat steam generator 31 , 32 . By means of the first partial heat recovery steam generator 31 the working fluid is already in the superheater 4th cooled molten salt heated to a temperature of 346 degrees Celsius. The molten salt cools down further to the lower storage temperature of 290 degrees Celsius and is then returned to the molten salt storage 2 guided. The temperature of 346 degrees Celsius corresponds to the boiling point of the working fluid (water) at a pressure of 160 bar. In other words, by means of the first partial heat recovery steam generator 31 the working fluid is heated to its boiling point by heat transfer from the molten salt to the working fluid. By means of the second partial heat recovery steam generator 32 the working fluid is evaporated, again by heat transfer from the molten salt to the working fluid. The temperature of the working fluid remains essentially constant. The vaporized working fluid then becomes the superheater 4th passed (mass flow 208).

Mittels des Überhitzers 4 wird der mittels des zweiten Teilabhitzedampferzeugers 32 erzeugte Dampf auf eine Temperatur von 550 Grad Celsius überhitzt. Dies erfolgt wiederum durch eine Wärmeübertragung vom Flüssigsalz auf das dampfförmige Arbeitsfluid des Dampfkreislaufes 100. Mit anderen Worten wird das Flüssigsalz des Flüssigsalzspeichers unter der Annahme einer Grädigkeit von 10 Kelvin zum Überhitzer 4 mit einer Temperatur von 560 Grad Celsius (obere Speichertemperatur) geführt. Innerhalb beziehungsweise mittels des Überhitzers 4 erfolgt eine thermische Kopplung zwischen dem Flüssigsalz und dem Arbeitsfluid. Durch diese thermische Kopplung wird Wärme vom Flüssigsalz auf das Arbeitsfluid übertragen, sodass dadurch das Flüssigsalz abkühlt und das Arbeitsfluid überhitzt wird, vorliegend auf eine Temperatur von 550 Grad Celsius.By means of the superheater 4th is the means of the second partial heat recovery steam generator 32 generated steam is superheated to a temperature of 550 degrees Celsius. This in turn takes place through a heat transfer from the molten salt to the vaporous working fluid of the steam cycle 100 . In other words, assuming a temperature of 10 Kelvin, the molten salt of the molten salt storage unit becomes a superheater 4th with a temperature of 560 degrees Celsius (upper storage temperature). Within or by means of the Superheater 4th there is a thermal coupling between the molten salt and the working fluid. This thermal coupling transfers heat from the molten salt to the working fluid, so that the molten salt cools down and the working fluid is overheated, in the present case to a temperature of 550 degrees Celsius.

Nach dem Überhitzer 4 wird das überhitze dampfförmige Arbeitsfluid (überhitzter Dampf) zur ersten Turbine 11 geleitet (Massenstrom 209). Mittels der ersten Turbine 11 wird der überhitzte Dampf auf 50 bar expandiert.After the superheater 4th the superheated vaporous working fluid (superheated steam) becomes the first turbine 11 directed (mass flow 209 ). Using the first turbine 11 the superheated steam is expanded to 50 bar.

Nach der ersten Turbine 11 wird der mittels der ersten Turbine 11 expandierte Dampf zum Überhitzer 4 rückgeführt (Massenstrom 210). Dadurch wird der expandierte Dampf erneut auf die erste Temperatur, das heißt vorliegend etwa 550 Grad Celsius, überhitzt.After the first turbine 11 becomes the by means of the first turbine 11 expanded steam to superheater 4th returned (mass flow 210 ). As a result, the expanded steam is again overheated to the first temperature, that is to say in the present case about 550 degrees Celsius.

Anschließend, das heißt nach der genannten erneuten Überhitzung des Arbeitsfluids auf 550 Grad Celsius, wird der Massenstrom (Gesamtmassenstrom 211) des Arbeitsfluid in den ersten und zweiten Teilmassenstrom 41, 42 aufgeteilt. Diese Aufteilung ist mit dem Bezugszeichen 102 gekennzeichnet.Then, i.e. after the above-mentioned renewed overheating of the working fluid to 550 degrees Celsius, the mass flow (total mass flow 211 ) of the working fluid in the first and second partial mass flow 41 , 42 divided up. This division is indicated by the reference symbol 102 marked.

Das Verhältnis von zweitem Teilmassenstrom 42 zu erstem Teilmassenstrom 41 weist erfindungsgemäß einen Wert im Bereich von 1/9 bis 3/7 auf. Mit anderen Worten ist der zweite Teilmassenstrom 42 10 Prozent bis 30 Prozent des eingehenden Massenstroms (Massenstrom 211), und der erste Teilmassenstrom 41 entsprechend 90 Prozent bis 70 Prozent des eingehenden Massenstroms 211. Wird der erste Teilmassenstrom 41 als ṁ1= dm1/dt und der zweite Teilmassenstrom 42 analog als ṁ2 bezeichnet, so ist das Verhältnis durch ṁ2/ṁ1 gegeben. Die Anzapfrate a, das heißt der Anteil der Anzapfung ist dann durch ṁ2 = α - ṁin definiert, wobei ṁin den eingehenden Massenstrom (Massenstrom 211) kennzeichnet. Es gilt dann ṁ2/ṁ1= α/(1-α). Die Anzapfrate α weist somit einen Wert im Bereich von 10 Prozent bis 35 Prozent auf.The ratio of the second partial mass flow 42 to the first partial mass flow 41 according to the invention has a value in the range from 1/9 to 3/7. In other words, it is the second part of the mass flow 42 10 percent to 30 percent of the incoming mass flow (mass flow 211 ), and the first partial mass flow 41 corresponding to 90 percent to 70 percent of the incoming mass flow 211 . Becomes the first partial mass flow 41 as ṁ 1 = dm 1 / dt and the second partial mass flow 42 analogously designated as ṁ 2 , the ratio is given by ṁ 2 / ṁ 1 . The tap rate a, i.e. the proportion of tapping, is then defined by ṁ 2 = α - ṁ in , where ṁ in is the incoming mass flow (mass flow 211 ). Then ṁ 2 / ṁ 1 = α / (1-α) applies. The tapping rate α thus has a value in the range from 10 percent to 35 percent.

Der zweite Teilmassenstrom 42 wird zum Expander 6 geführt. Mittels des Expanders 6 wird das Arbeitsfluid innerhalb des zweiten Teilmassenstroms 42 auf einen Druck von 10 bar und eine zugehörige Temperatur von 335 Grad Celsius expandiert. Hierbei verbleibt das Arbeitsfluid nahezu vollständig gasförmig. Der mittels des Expanders 6 expandierte zweite Teilmassenstrom 42 beziehungsweise die Bypass-Leitung 43 wird zum Vorwärmen des oben genannten Kondensats (Massenstrom 205 beziehungsweise Massenstrom 204) verwendet (siehe Zusammenführung 104).The second partial mass flow 42 becomes an expander 6th guided. Using the expander 6th the working fluid is within the second partial mass flow 42 expanded to a pressure of 10 bar and an associated temperature of 335 degrees Celsius. The working fluid remains almost completely in gaseous form. The by means of the expander 6th expanded second partial mass flow 42 or the bypass line 43 is used to preheat the above-mentioned condensate (mass flow 205 or mass flow 204 ) is used (see merging 104 ).

Grundsätzlich gilt, je größer der zweite Teilmassenstrom 42, das heißt je größer das oben genannte Verhältnis der Teilmassenströme 41,42, desto höher ist der Wirkungsgrad der Ausspeicherung. Vorliegend ist durch die exemplarischen Drücke und Temperaturen (Prozessparametern) der zweite Teilmassenstrom 42 auf 20 Prozent des eingehenden Massestromes 211 begrenzt. Mit anderen Worten ist der Wert des Verhältnisses der Teilmassenströme 41, 42 auf maximal 1/4 begrenzt. Bei höheren Anzapfraten als 20 Prozent würde das Arbeitsfluid nach der Zusammenführung 104 nicht vollständig flüssig sein, da dann flüssiges Arbeitsfluid des Massenstromes 205 mit dem dampfförmigen beziehungsweise gasförmigen Arbeitsfluid aus dem Massenstrom 212 gemischt werden würde. Dadurch könnte das Arbeitsfluid des Massenstromes 206 nicht mehr ohne hohen Energieaufwand auf den Druck von 160 bar mittels der zweiten Pumpe 22 gepumpt werden.In principle, the greater the second partial mass flow 42 , that is, the greater the above-mentioned ratio of the partial mass flows 41 , 42 , the higher the efficiency of the withdrawal. The present case is the second partial mass flow due to the exemplary pressures and temperatures (process parameters) 42 to 20 percent of the incoming mass flow 211 limited. In other words is the value of the ratio of the partial mass flows 41 , 42 limited to a maximum of 1/4. At tapping rates higher than 20 percent, the working fluid would after the merging 104 not be completely liquid, since then liquid working fluid of the mass flow 205 with the vaporous or gaseous working fluid from the mass flow 212 would be mixed. This could make the working fluid of the mass flow 206 no longer without a high expenditure of energy to the pressure of 160 bar by means of the second pump 22nd be pumped.

Der erste Teilmassenstrom 41, der den eigentlichen Hauptmassenstrom des Dampfkreislaufes 100 ausbildet (der zweite Teilmassenstrom 42 bildet diesbezüglich den Bypass 43 aus), wird der zweiten Turbine 12 zugeführt. Mittels der zweiten Turbine 12 wird das Arbeitsfluid auf einen Druck von etwa 0,047 bar expandiert, wobei sich hierbei eine Temperatur von etwa 35 Grad Celsius einstellt. Der Dampfgehalt beträgt weiterhin 92 Prozent, sodass der Kondensator 8 vorgesehen ist, der das Arbeitsfluid durch Wärmeabfuhr nahezu vollständig verflüssigt. Nach dem Kondensator 8 wird das verflüssigte Arbeitsfluid wieder zur ersten Pumpe 21 rückgeführt (Massenstrom 204), sodass der beschriebene Kreislauf beziehungsweise Dampfkreislauf 100 von neuem beginnen kann.The first partial mass flow 41 , which is the actual main mass flow of the steam cycle 100 forms (the second partial mass flow 42 forms the bypass 43 in this regard), becomes the second turbine 12th fed. By means of the second turbine 12th the working fluid is expanded to a pressure of about 0.047 bar, with a temperature of about 35 degrees Celsius being set. The steam content is still 92 percent, so the condenser 8th is provided that almost completely liquefies the working fluid by dissipating heat. After the condenser 8th the liquefied working fluid becomes the first pump again 21 returned (mass flow 204 ), so that the described cycle or steam cycle 100 can start all over again.

Mit dem obenstehend beschriebenen Verfahren und den genannten Prozessparametern wird ein Wirkungsgrad der Ausspeicherung (Ausspeicherungswirkungsgrad) von 42,3 Prozent erreicht. Mit einem Einspeicherwirkungsgrad von 99 Prozent ergibt sich somit ein Speicherwirkungsgrad von 41,88 Prozent. Hierbei wurde für die Turbinen 11, 12 ein isentroper Wirkungsgrad von 85 Prozent festgelegt beziehungsweise angenommen.With the method described above and the process parameters mentioned, a withdrawal efficiency (withdrawal efficiency) of 42.3 percent is achieved. With a storage efficiency of 99 percent, this results in a storage efficiency of 41.88 percent. This was done for the turbines 11 , 12th an isentropic efficiency of 85 percent has been set or assumed.

Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt oder andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.Although the invention has been illustrated and described in more detail by the preferred exemplary embodiments, the invention is not restricted by the disclosed examples or other variations can be derived from them by the person skilled in the art without departing from the scope of protection of the invention.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
DampfkreislaufSteam cycle
22
FlüssigsalzspeicherLiquid salt storage
33
AbhitzedampferzeugerHeat recovery steam generator
44th
ÜberhitzerSuperheater
66th
Expanderexpander
88th
Kondensatorcapacitor
1111
erste Turbinefirst turbine
1212th
zweite Turbinesecond turbine
2121
erste Pumpefirst pump
2222nd
zweite Pumpesecond pump
3131
erster Teilabhitzedampferzeugerfirst partial heat recovery steam generator
3232
zweiter Teilabhitzedampferzeugersecond partial heat recovery steam generator
4141
erster Massenstromfirst mass flow
4242
zweiter Massenstromsecond mass flow
100100
DampfkreislaufSteam cycle
101101
EntladekreislaufDischarge circuit
102102
Aufteilung des MassenstromsDistribution of the mass flow
104104
Zusammenführen der TeilmassenströmeMerging the partial mass flows
204,...,212204, ..., 212
MassenstromMass flow

Claims (15)

Verfahren zum Betrieb eines Dampfkreislaufes (100), wobei der Dampfkreislauf (100) mit einem thermischen Energiespeicher (2) derart über einen Überhitzer (4) thermisch gekoppelt ist, dass Wärme auf ein Arbeitsfluid des Dampfkreislaufes (100) übertragbar ist, gekennzeichnet durch die Schritte: - Erhitzen des Arbeitsfluids mittels des Überhitzers (4) auf eine erste Temperatur im Bereich von 490 Grad Celsius bis 790 Grad Celsius durch eine Übertragung von Wärme vom thermischen Energiespeicher auf das Arbeitsfluid; - Expandieren des überhitzten Arbeitsfluids mittels einer ersten Turbine (11); - erneutes Erhitzen des mittels der ersten Turbine (11) expandierten Arbeitsfluids auf die erste Temperatur mittels des Überhitzers (4); - Aufteilen (102) des erneut erhitzten Arbeitsfluids in einen ersten und zweiten Teilmassenstrom (41, 42), wobei das Verhältnis von zweitem Teilmassenstrom (41) zu erstem Teilmassenstrom (42) einen Wert im Bereich von 1/9 bis 3/7 aufweist; - Expandieren des ersten Teilmassenstroms (41) mittels einer zweiten Turbine (8); - Expandieren des zweiten Teilmassenstroms (42) mittels eines Expanders (6); und - Zusammenführen (104) der expandierten Teilmassenströme (41, 42) zu einem Massenstrom des Arbeitsfluids, wobei der zusammengeführte Massenstrom des Arbeitsfluids wiederum mittels des Überhitzers (4) auf die erste Temperatur erhitzt wird.Method for operating a steam circuit (100), wherein the steam circuit (100) is thermally coupled to a thermal energy store (2) via a superheater (4) in such a way that heat can be transferred to a working fluid of the steam circuit (100), characterized by the steps - Heating the working fluid by means of the superheater (4) to a first temperature in the range of 490 degrees Celsius to 790 degrees Celsius by transferring heat from the thermal energy store to the working fluid; - Expanding the superheated working fluid by means of a first turbine (11); - Renewed heating of the working fluid expanded by means of the first turbine (11) to the first temperature by means of the superheater (4); - Dividing (102) the re-heated working fluid into a first and second partial mass flow (41, 42), the ratio of the second partial mass flow (41) to the first partial mass flow (42) having a value in the range from 1/9 to 3/7; - Expanding the first partial mass flow (41) by means of a second turbine (8); - Expanding the second partial mass flow (42) by means of an expander (6); and - combining (104) the expanded partial mass flows (41, 42) to form a mass flow of the working fluid, the combined mass flow of the working fluid in turn being heated to the first temperature by means of the superheater (4). Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem das Arbeitsfluid mittels des Überhitzers (4) auf eine erste Temperatur im Bereich von 490 Grad Celsius bis 610 Grad Celsius erhitzt wird.Procedure according to Claim 1 , in which the working fluid is heated to a first temperature in the range of 490 degrees Celsius to 610 degrees Celsius by means of the superheater (4). Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem als thermischer Energiespeicher (2) ein Flüssigsalzspeicher verwendet wird.Procedure according to Claim 1 or 2 , in which a liquid salt storage is used as thermal energy storage (2). Verfahren gemäß Anspruch 3, bei dem ein Flüssigsalz des thermischen Energiespeichers (2) dem Überhitzer (4) zum Erhitzen des Arbeitsfluids auf die erste Temperatur mit einer ersten Speichertemperatur im Bereich von 500 Grad Celsius bis 650 Grad Celsius, insbesondere mit einer Temperatur im Bereich von 550 Grad Celsius bis 570 Grad Celsius, zugeführt wird.Procedure according to Claim 3 , in which a molten salt of the thermal energy store (2) the superheater (4) for heating the working fluid to the first temperature with a first storage temperature in the range of 500 degrees Celsius to 650 degrees Celsius, in particular with a temperature in the range of 550 degrees Celsius to 570 degrees Celsius. Verfahren gemäß Anspruch 4, bei dem das nach dem Überhitzen des Arbeitsfluids abgekühlte Flüssigsalz einem Abhitzedampferzeuger (3) zugeführt wird, wobei mittels des Abhitzedampferzeugers (3) das Arbeitsfluid vor seiner Überhitzung durch den Überhitzer (4) auf eine Temperatur im Bereich von 300 Grad Celsius bis 400 Grad Celsius, insbesondere auf eine Temperatur im Bereich von 335 Grad Celsius bis 355 Grad Celsius, erwärmt und verdampft wird.Procedure according to Claim 4 , in which the liquid salt cooled after the overheating of the working fluid is fed to a waste heat steam generator (3), the working fluid being used by the waste heat steam generator (3) to a temperature in the range of 300 degrees Celsius to 400 degrees Celsius before it is overheated by the superheater (4) , in particular to a temperature in the range of 335 degrees Celsius to 355 degrees Celsius, is heated and evaporated. Verfahren gemäß Anspruch 5, bei dem das Flüssigsalz nach dem Abhitzedampferzeuger (3) eine zweite Speichertemperatur im Bereich von 250 Grad Celsius bis 350 Grad Celsius, insbesondere im Bereich von 280 Grad Celsius bis 300 Grad Celsius, aufweist.Procedure according to Claim 5 , in which the molten salt after the heat recovery steam generator (3) has a second storage temperature in the range from 250 degrees Celsius to 350 degrees Celsius, in particular in the range from 280 degrees Celsius to 300 degrees Celsius. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das überhitzte Arbeitsfluid mittels der ersten Turbine (11) auf einen Druck im Bereich von 40 bar bis 60 bar, insbesondere auf einen Druck im Bereich von 45 bar bis 55 bar, expandiert wird.Method according to one of the preceding claims, in which the superheated working fluid is expanded by means of the first turbine (11) to a pressure in the range from 40 bar to 60 bar, in particular to a pressure in the range from 45 bar to 55 bar. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Arbeitsfluid des ersten Teilmassenstromes (41) nach seiner Expansion durch die zweite Turbine (12) mittels eines Kondensators (8) kondensiert wird.Method according to one of the preceding claims, in which the working fluid of the first partial mass flow (41) is condensed by means of a condenser (8) after its expansion through the second turbine (12). Verfahren gemäß Anspruch 8, bei dem der Druck des Arbeitsfluids im ersten Teilmassenstrom (41) nach seiner Kondensation mittels einer ersten Pumpe (21) auf einen Wert im Bereich von 5 bar bis 15 bar, insbesondere auf 10 bar, erhöht wird.Procedure according to Claim 8 , at which the pressure of the working fluid in the first partial mass flow (41) after its condensation by means of a first Pump (21) is increased to a value in the range from 5 bar to 15 bar, in particular to 10 bar. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Druck des Arbeitsfluids nach dem Zusammenführen seiner Teilmassenströme (41, 42) und vor dem Abhitzedampferzeuger (3) mittels einer zweiten Pumpe (22) auf einen Wert im Bereich von 150 bar bis 170 bar, insbesondere auf einen Wert im Bereich von 155 bar bis 165 bar, erhöht wird.Method according to one of the preceding claims, in which the pressure of the working fluid after the merging of its partial mass flows (41, 42) and before the waste heat steam generator (3) by means of a second pump (22) to a value in the range of 150 bar to 170 bar, in particular is increased to a value in the range from 155 bar to 165 bar. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Verhältnis von zweitem Teilmassenstrom zu erstem Teilmassenstrom einen Wert von 1/4 aufweist.Method according to one of the preceding claims, in which the ratio of the second partial mass flow to the first partial mass flow has a value of 1/4. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die erste Temperatur einen Wert im Bereich von 540 Grad Celsius bis 560 Grad Celsius, insbesondere von 550 Grad Celsius, aufweist.Method according to one of the preceding claims, in which the first temperature has a value in the range from 540 degrees Celsius to 560 degrees Celsius, in particular 550 degrees Celsius. Vorrichtung, umfassend einen Dampfkreislauf (100), einen thermischen Energiespeicher (2), einen Überhitzer (4), eine erste Turbine (11), eine zweite Turbine (12) und einen Expander (6), wobei der Dampfkreislauf (100) mit dem thermischen Energiespeicher (2) derart über einen Überhitzer (4) thermisch gekoppelt ist, dass Wärme auf ein Arbeitsfluid des Dampfkreislaufes (100) übertragbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Dampfkreislauf (100) und die Kopplung des Dampfkreislaufes (100) mit dem thermischen Energiespeicher (2) derart ausgestaltet ist, dass - mittels des Überhitzers (4) das Arbeitsfluid durch eine Übertragung von Wärme vom thermischen Energiespeicher auf das Arbeitsfluid auf eine erste Temperatur im Bereich von 490 Grad Celsius bis 790 Grad Celsius erhitzbar ist; - mittels der ersten Turbine (11) das überhitzte Arbeitsfluid expandierbar ist; - das mittels der ersten Turbine (11) expandierte Arbeitsfluid auf die erste Temperatur mittels des Überhitzers (4) erneut erhitzbar ist; - das erneut erhitzte Arbeitsfluid in einen ersten und zweiten Teilmassenstrom (41, 42) aufteilbar ist, wobei das Verhältnis von zweitem Teilmassenstrom (41) zu erstem Teilmassenstrom (42) einen Wert im Bereich von 1/9 bis 3/7 aufweist; - mittels der zweiten Turbine (8) der erste Teilmassenstrom (41) expandierbar ist; - mittels des Expanders (6) der zweite Teilmassenstrom (42) expandierbar ist; und - die expandierten Teilmassenströme (41, 42) zu einem Massenstrom des Arbeitsfluids zusammenführbar sind, wobei der zusammengeführte Massenstrom des Arbeitsfluids wiederum mittels des Überhitzers (4) auf die erste Temperatur erhitzbar ist.Device comprising a steam circuit (100), a thermal energy store (2), a superheater (4), a first turbine (11), a second turbine (12) and an expander (6), wherein the steam circuit (100) with the thermal energy store (2) is thermally coupled via a superheater (4) in such a way that heat can be transferred to a working fluid of the steam circuit (100), characterized in that the steam circuit (100) and the coupling of the steam circuit (100) with the thermal energy store (2) is designed in such a way that - by means of the superheater (4), the working fluid can be heated to a first temperature in the range from 490 degrees Celsius to 790 degrees Celsius by transferring heat from the thermal energy store to the working fluid; - The superheated working fluid can be expanded by means of the first turbine (11); - The working fluid expanded to the first temperature by means of the first turbine (11) can be heated again by means of the superheater (4); - The re-heated working fluid can be divided into a first and a second partial mass flow (41, 42), the ratio of the second partial mass flow (41) to the first partial mass flow (42) having a value in the range from 1/9 to 3/7; - The first partial mass flow (41) can be expanded by means of the second turbine (8); - The second partial mass flow (42) can be expanded by means of the expander (6); and - the expanded partial mass flows (41, 42) can be combined to form a mass flow of the working fluid, the combined mass flow of the working fluid in turn being able to be heated to the first temperature by means of the superheater (4). Vorrichtung gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der thermische Energiespeicher (2) als Flüssigsalzspeicher ausgebildet ist.Device according to Claim 13 , characterized in that the thermal energy store (2) is designed as a liquid salt store. Vorrichtung gemäß Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigsalzspeicher ein Flüssigsalz aufweist, welches Natriumnitrat und Kaliumnitrat umfasst.Device according to Claim 13 or 14th , characterized in that the molten salt reservoir has a molten salt which comprises sodium nitrate and potassium nitrate.
DE102019217998.3A 2019-11-21 2019-11-21 Device and method for discharging a thermal energy store, in particular a liquid salt store Withdrawn DE102019217998A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019217998.3A DE102019217998A1 (en) 2019-11-21 2019-11-21 Device and method for discharging a thermal energy store, in particular a liquid salt store

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019217998.3A DE102019217998A1 (en) 2019-11-21 2019-11-21 Device and method for discharging a thermal energy store, in particular a liquid salt store

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102019217998A1 true DE102019217998A1 (en) 2021-05-27

Family

ID=75784172

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102019217998.3A Withdrawn DE102019217998A1 (en) 2019-11-21 2019-11-21 Device and method for discharging a thermal energy store, in particular a liquid salt store

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102019217998A1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69927925T2 (en) Recovery of waste heat in an organic energy converter by means of an intermediate liquid circuit
EP2347102B1 (en) Method for operating a thermodynamic cycle, and thermodynamic cycle
DE102007041457B4 (en) Method and device for converting the heat energy of a low-temperature heat source into mechanical energy
DE10335143B4 (en) Method for increasing the efficiency of a gas turbine plant and suitable gas turbine plant
EP2126468A2 (en) Method and device for intermediate superheating in solar direct evaporation in a solar-thermal power plant
EP2467601B1 (en) Solar thermal power plant having a heat exchanger in the feedwater preheating section and method for operating the power plant
DE102010037861A1 (en) Gas turbine with reheat
DE102010042792A1 (en) System for generating mechanical and / or electrical energy
EP2187051A1 (en) Method and device for intermediate heating in a solar thermal power plant with indirect steam
DE102006028746A1 (en) Device for converting thermal energy into mechanical energy, comprises evaporator, turbine, recuperator and condenser, where organic working fluid is tetramethylsilane and has specific pressure and temperature
DE102010060064A1 (en) Method for increasing the power output of a gas and steam combined cycle power plant during selected operating periods
EP2100010A2 (en) Turbine blade
DE112011100603T5 (en) Exhaust heat recovery system, energy supply system and exhaust heat recovery process
EP3379040B1 (en) Power plant for generating electric power and a method for operating a power plant
WO2022112063A1 (en) System and method for storing and releasing electrical energy, the energy being stored as thermal energy
WO2005056994A1 (en) Air-storage plant
DE102012110579B4 (en) Plant and process for generating process steam
EP2561276A2 (en) Rankine cycle (rc) or organic rankine cycle (orc)-method for utilizing waste heat from biomass combustion for generating electricity and corresponding system
DE102019217998A1 (en) Device and method for discharging a thermal energy store, in particular a liquid salt store
DE102019217996A1 (en) Device and method for discharging a thermal energy store, in particular a bulk material store
EP2385223A1 (en) Procedure for the increase of the efficiency of gas and steam turbine power plants
EP2138677B1 (en) Gas and steam turbine array
WO2008031613A2 (en) Current generation in the base load region with geothermal energy
DE202012007723U1 (en) Device for optimizing the internal efficiency of an Organic Rankine process by means of a recuperator intermediate circuit
EP2177757A1 (en) Method and device for intermediate heating with saturated steam for direct solar damping in a solar thermal power plant

Legal Events

Date Code Title Description
R079 Amendment of ipc main class

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: F01K0027000000

Ipc: F01K0003000000

R163 Identified publications notified
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee