DE16703500T1 - Behandlung des Wirkungsgrades in Kraftwerken - Google Patents

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Abstract

Kraftwerk, welches einen Energiekonverter aufweist, um Wärmeenergie unter Verwendung eines Arbeitsströmungsmittels in eine andere Form von Energie umzuwandeln, und einen Wärmetauscher (4) zum Abführen von Wärme aus dem Arbeitsströmungsmittel, wobei das Kraftwerk einen sekundären Kreislauf (6-9) aufweist, um Kühlmittel zu dem Wärmetauscher (4) zu liefern, wobei der sekundäre Kreislauf Folgendes aufweist:einen Speicher (7), der ausgebildet ist, um Kühlmittel zu speichern,einen sekundären Wärmetauscher (8) zum Abführen von Wärme zur Umgebungsluft,einen Kühlmittelableiter (6, 9, 12),eine Steuervorrichtung, die konfiguriert ist, um Kühlmittel aus dem Arbeitsströmungsmittelwärmetauscher (4) zu Folgendem zu leiten:(a) dem Speicher (7), um Wärme zum Speicher abzuführen,(b) den sekundären Wärmetauscher (8), und(d) um (a) oder (b) zu wählen, und zwar je nachdem, welches eine effektivere Wärmeabfuhr aus dem Kühlmittel vorsieht.

Claims (15)

  1. Kraftwerk, welches einen Energiekonverter aufweist, um Wärmeenergie unter Verwendung eines Arbeitsströmungsmittels in eine andere Form von Energie umzuwandeln, und einen Wärmetauscher (4) zum Abführen von Wärme aus dem Arbeitsströmungsmittel, wobei das Kraftwerk einen sekundären Kreislauf (6-9) aufweist, um Kühlmittel zu dem Wärmetauscher (4) zu liefern, wobei der sekundäre Kreislauf Folgendes aufweist: einen Speicher (7), der ausgebildet ist, um Kühlmittel zu speichern, einen sekundären Wärmetauscher (8) zum Abführen von Wärme zur Umgebungsluft, einen Kühlmittelableiter (6, 9, 12), eine Steuervorrichtung, die konfiguriert ist, um Kühlmittel aus dem Arbeitsströmungsmittelwärmetauscher (4) zu Folgendem zu leiten: (a) dem Speicher (7), um Wärme zum Speicher abzuführen, (b) den sekundären Wärmetauscher (8), und (d) um (a) oder (b) zu wählen, und zwar je nachdem, welches eine effektivere Wärmeabfuhr aus dem Kühlmittel vorsieht.
  2. Kraftwerk nach Anspruch 1, wobei die Steuervorrichtung konfiguriert ist, um Kühlmittel zum Speicher (7) zu leiten, wenn der sekundäre Wärmetauscher (8) die Kühlmitteltemperatur nicht unter eine Schwelle reduzieren kann; und/oder wobei die Steuervorrichtung konfiguriert ist, um Kühlmittel zum Speicher (7) zu leiten, wenn die Temperatur des Kühlmittels, welches von dem sekundären Wärmetauscher (8) zurückkehrt, eine Temperatur überschreitet, bei der Kühlmittel aus dem Speicher (7) gezogen werden kann.
  3. Kraftwerk nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, wobei der Ableiter (6, 9, 12) konfiguriert ist, um Kühlmittel zu einem oberen Teil des Speichers zu leiten; und/oder wobei der sekundäre Kreislauf konfiguriert ist, um während (a) Kühlmittel zu dem Arbeitsströmungsmittelwärmetauscher (4) von einem unteren Teil des Speichers zu liefern.
  4. Kraftwerk nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, wobei die Steuervorrichtung konfiguriert ist, um zu bewirken, dass der sekundäre Kreislauf Wärme während der Tageszeit zum Speicher abführt und Wärme durch den sekundären Wärmetauscher während der Nachtzeit abführt; und wobei die Steuervorrichtung weiter optional konfiguriert ist, um sicherzustellen, dass das Kühlmittel des sekundären Kreislaufes, welches vom Speicher (7) zum Arbeitsströmungsmittelwärmetauscher (8) geliefert wird, auf eine Temperatur nahe einer minimalen Temperatur der vorherigen Nacht gekühlt worden ist; und/oder wobei die Steuervorrichtung konfiguriert ist, um den Speicher bis zu einer Zeit zu nutzen, zu der hinzugefügte Wärme in einer einzelnen 24 stündigen Periode abgeführt werden kann.
  5. Kraftwerk nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, wobei der sekundäre Kreislauf Temperatursensoren aufweist, die angeordnet sind, um die Umgebungstemperatur, die Temperatur des Arbeitsströmungsmittels in der Stufe der Wärmeabfuhr und ein Temperaturprofil des Speichers zu überwachen.
  6. Kraftwerk nach irgendeinem der Ansprüche 2 bis 5, wobei der Schwellenwert variabel ist, und wobei weiterhin optional die Steuervorrichtung konfiguriert ist, den Schwellenwert gemäß lokalen meteorologischen Daten, einem Temperaturprofil des Speichers und einer voraussichtlichen Anforderung der Wärmeabfuhr aus dem Kraftwerk einzustellen.
  7. Kraftwerk nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, wobei die Steuervorrichtung konfiguriert ist, um das Kühlmittel in den Speicher (7) zu leiten, wenn die Temperatur des Kühlmittels, welches von dem sekundären Wärmetauscher zurückkehrt, eine Arbeitstemperatur des Speichers (7) überschreitet, und wobei die Arbeitstemperatur des Speichers eine Temperatur im kältesten Teil des Speichers nach einer jüngsten Regeneration ist.
  8. Kraftwerk nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, wobei die Steuervorrichtung konfiguriert ist, um die Regeneration des Speichers (7) durch Verringerung der Temperatur des Kühlmittels innerhalb des Speichers zu leiten, und wobei weiterhin optional die Steuervorrichtung konfiguriert ist, um eine gleichzeitige Abfuhr von Wärme aus der Leistungserzeugung in die Arbeitsströmungsmittel- und Speicherregeneration zu leiten, so dass der Speicher während des kältesten Teils des täglichen Umgebungstemperaturzyklus auf einen Arbeitstemperaturzustand zurückgebracht werden kann; und/oder wobei die Steuervorrichtung konfiguriert ist, um eine Regeneration zur Verringerung der Temperatur des thermischen Speichers zu leiten, wobei die Regeneration beginnt, wenn eine berechnete Wärmeabfuhrfähigkeit des Wärmetauschers des sekundären Kreislaufs sich einer Wärmemenge annähert, die am Ende der Regeneration abgeführt werden muss, um den Speicher vollständig zu regenerieren; und/oder wobei die Steuervorrichtung konfiguriert ist, um dynamisch ein Zieltemperaturprofil für den Speicher nach der Regeneration einzustellen.
  9. Kraftwerk nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, wobei die Steuervorrichtung konfiguriert ist, um eine Flussrate des Arbeitsströmungsmittels durch den Arbeitsströmungsmittelwärmetauscher (4) zu variieren, und zwar immer dann, wenn ein Wert für die Ausgabe des Kraftwerkes unter einen eingestellten Wert absinkt, oder um die Wärmeabfuhrtemperatur zu verringern und eine Steigerung der Leistungsausgabe zu bewirken; und/oder wobei der thermische Speicher Leitplatten (23) aufweist, um den vertikalen Fluss von Kühlmittel innerhalb des Speichers zu verringern, und wobei weiter optional zumindest eine Leitplatte nahe dem oberen Teil des Speichers vorhanden ist, und wobei weiterhin optional Leitplatten sowohl an einem oberen Ende des Speichers als auch an einem unteren Ende des Speichers vorhanden sind.
  10. Kraftwerk nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, wobei der Speicher einen Tank aufweist, der ausgebildet ist, um unterirdisch montiert zu werden, und wobei der Speicher weiter optional eine Isolationsschicht über einer oberen Wand des Tanks aufweist.
  11. Kraftwerk nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, wobei die Steuervorrichtung konfiguriert ist, um simultan Kühlmittel durch sowohl den Speicher als auch den sekundären Wärmetauscher zu leiten, und wobei die Steuervorrichtung weiterhin optional konfiguriert ist, um Kühlmittel gleichzeitig durch sowohl den Speicher als auch den sekundären Wärmetauscher während einer Umschaltphase in gradueller Weise zu leiten, so dass ein Teil des Kühlmittelflusses, der zu dem sekundären Wärmetauscher geleitet wird, mit der Zeit vergrößert wird, wenn die Umgebungstemperatur abfällt.
  12. Kraftwerk nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, wobei das Kraftwerk ein Kraftwerk ist, welches fossilen Brennstoff verbrennt, und wobei das System weiter optional einen Kühler (103) aufweist, um Verbrennungsluft unter Verwendung des Kühlmittels zu kühlen, welches aus dem Speicher gezogen wird.
  13. Kraftwerk nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Kraftwerk Photovoltaikzellen zur Umwandlung von Solarenergie in elektrische Energie aufweist, und wobei das Arbeitsströmungsmittel in einem Kreislauf zur Kühlung der Photovoltaikzellen ist, und wobei das Kraftwerk weiterhin optional ein Kraftwerk zur thermodynamischen Umwandlung aufweist, um Energie von einem aufgeheizten Arbeitsströmungsmittel in elektrische Leistung umzuwandeln.
  14. Verfahren zum Steuern eines Kraftwerkes, welches Folgendes aufweist: eine Steuervorrichtung, einen Energiewandler zum Umwandeln von Wärmeenergie in eine andere Form von Energie unter Verwendung eines Arbeitsströmungsmittels und einen Wärmetauscher (4) zum Abführen von Wärme aus dem Arbeitsströmungsmittel, einen sekundären Kreislauf (6-9) zum Liefern von Kühlmittel zu dem Wärmetauscher (4), wobei der sekundäre Kreislauf Folgendes aufweist: einen Speicher (7), der ausgebildet ist, um Kühlmittel zu speichern, einen sekundären Wärmetauscher (8) zum Abführen von Wärme an die Umgebungsluft, und einen Kühlmittelableiter (6, 9, 12), wobei das Verfahren die Schritte aufweist, dass die Steuervorrichtung Kühlmittel von dem Arbeitsströmungsmittelwärmetauscher (4) zu dem Speicher (7) leitet, um Wärme in den Speicher abzuführen und/oder in den sekundären Wärmetauscher (8) zur effektiven Wärmeabführung aus dem Kühlmittel.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Steuervorrichtung Kühlmittel in den Speicher (7) leitet, wenn die Temperatur eines Kühlmittels, welches von dem sekundären Wärmetauscher (8) zurückkehrt, eine Temperatur überschreitet, bei welcher das Kühlmittel aus dem Speicher (7) gezogen werden kann; und/oder wobei die Steuervorrichtung und der Ableiter (6, 9, 12) Kühlmittel zu einem oberen Teil des Speichers leiten, Kühlmittel zu dem Arbeitsströmungsmittelwärmetauscher (4) von einem unteren Teil des Speichers leiten und bewirken, dass der sekundäre Kreislauf Wärme an den Speicher während der Tageszeit abführt und Wärme durch den sekundären Wärmetauscher während der Nachtzeit abführt; und/oder wobei die Steuervorrichtung eine Regeneration des Speichers (7) durch Verringerung der Temperatur des Kühlmittels innerhalb des Speichers leitet bzw. ausführt, wobei die Steuervorrichtung optional weiter die gleichzeitige Abfuhr von Wärme aus dem Arbeitsströmungsmittel und eine Speicherregeneration leitet, so dass der Speicher zu einem Arbeitstemperaturzustand während des kältesten Teils des täglichen Umgebungstemperaturzyklus zurückgebracht werden kann; und/oder wobei die Steuervorrichtung Kühlmittel gleichzeitig zu sowohl dem Speicher als auch dem sekundären Wärmetauscher während einer Umschaltphase in gradueller Weise leitet, so dass ein Teil des Kühlmittelflusses, der zu dem sekundären Wärmetauscher geleitet wird, mit der Zeit vergrößert wird, wenn die Umgebungstemperatur abfällt.
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