DE19547520A1

DE19547520A1 - Verfahren und Anordnung zur Kraft-Wärme-Kopplung

Info

Publication number: DE19547520A1
Application number: DE1995147520
Authority: DE
Inventors: Horst Wetzel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-12-08
Filing date: 1995-12-08
Publication date: 1997-06-12

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Kraft-Wärme-Kopplung.

Moderne Verfahren zur Kraft-Wärme-Kopplung verwenden einen Verbrennungs- und/oder Vergasungsreaktor für feste, flüssige und gasförmige Brennstoffe, bei dem das erzeugte Rauchgas auf bereitet und einer mit einem Generator gekoppelten Gasturbine zugeführt wird. Mittels der Gasturbinen-Abgase wird ein Kessel für Dampferzeugung zur Elektroenergie- und/oder Wärmeenergie-Er zeugung gekoppelt. Die Speicherung von Elektro- und/oder Wärmeenergie ist mit den bekannten Schwierigkeiten verbunden.

Die Elektroenergiespeicherung erfolgt über Pumpspeicher-Kraft werke und in begrenztem Umfang in Batterieanlagen (z. B. DE-PS 42 15 550, 41 38 288, 31 50 758). Eine Elektroenergiespeiche rung ist über eine Elektrolyse und eine Verbrennungsanlage mit gespeichertem Sauerstoff und wasserstoffversorgende Wasserzer legungsanlage möglich (DE-PS 42 34 151). Eine Kraft-Wärme-Kopp lung wird dadurch erreicht, daß die Abwärme der Wasserzer legungsanlage für die Erzeugung von Heizwärmeenergie genutzt wird.

Diese Anlage setzt jedoch eine umfangreiche Anlagentechnik voraus und verwendet als "Elektroenergiespeicherung" die Spei cherung von Sauerstoff und Wasserstoff und deren anschließende thermische Nutzung. Dabei wird nur ein geringer Umwandlungs wirkungsgrad erreicht. Ein ähnlicher Wirkungsmechanismus wird über Luftpolsterung erreicht (DE-PS 32 06 934), wobei auch hier wieder nur ein ungünstiger Umwandlungswirkungsgrad erzielt werden kann, da eine Kraft-Wärme-Kopplung nicht direkt reali sierbar ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einer Elektroe nergiespeicherung eine Kraft-Wärme-Kopplung zu erreichen.

Dies wird dadurch erreicht, daß erfindungsgemäßeine chemische Elektroenergiespeicherung mit einer die chemische Reaktion des Ladens und Entladens nutzende Wärmeenergieentbindung gekoppelt wird. Zur Realisierung ist erfindungsgemäß eine Hochtempera turbatterie innerhalb einer in einem Gehäuse vorgesehenen Wärmespeicher- und/oder Wärmetauscher-Anordnung angeordnet.

Durch die Erfindung ist gewährleistet, daß durch die ökonomi sche Elektroenergiespeicherung während des Ladens oder des Entladens Wärmeenergie wesentlich über Umgebungstemperatur entbunden und über eine Wärmeenergiespeicherung bereitgestellt wird.

An einem Ausführungsbeispiel wird die Erfindung weiter erläu tert, die Zeichnung zeigt:

Fig. 1 die Anordnung der Hochtemperaturbatterie in der Wärmespeicher-Anordnung;

Fig. 2 die Anordnung der Hochtemperaturbatterie in der Wärmespeicher- und Wärmetauscher-Anordnung über ein Wärmespeichermedium;

Fig. 3 die Anordnung der Hochtemperaturbatterie in der Wärmespeicher- und Wärmetauscher-Anordnung über einen Wärmespeicher.

In dem isolierten Gehäuse 1 ist die Hochtemperaturbatterie 2 z. B. mit Natrium-Schwefel-System angeordnet (Fig. 1). Die Hochtemperaturbatterie 2 ist über die Leitung 3 und das Wechselrichter- und Steuergerät 4 mit dem Wechselstromnetz 5 verbunden. Die Hochtemperaturbatterie 2 ist mit der Wärmespei cherung 6 umgeben und bildet die Kanäle 7; 8, die mit den die Schieber 9; 10 aufweisenden Kanälen 11; 12 verbunden sind.

Das isolierte Gehäuse 1 weist den Wärmetauscher 13 mit der Medienleitung 14 und den in Inneren des Gehäuses 1 sich aus bildenden innere Wärmespeicherkreislauf 15 zwischen der Hoch temperaturbatterie 2 und dem Wärmetauscher 13 als Wärmesenke (Fig. 2).

Das isolierte Gehäuse 1 weist die Wärmespeicherwand 16 auf, so daß Hochtemperaturbatterie 2 und Wärmetauscher 13 in separaten Räumen 17; 18 des Gehäuses angeordnet sind (Fig. 3).

Die Wirkungsweise ist folgende:
Beim Laden der Hochtemperaturbatterie 2 aus dem Wechselstrom netz 5 und Entladen der Hochtemperaturbatterie 2 in das Wech selstromnetz 5 wird aufgrund der Umwandlung elektrischer in chemische oder chemischer in elektrische Energie wegen der chemischen Reaktion Verlustwärmeenergie erzeugt (Fig. 1). Die se Wärmeenergie wird auf die Wärmespeicherung 6, z. B. aus keramischem Material, übertragen. Über die Wärmespeicherung 6 wird die Wärmeenergie auf das Medium 19, z. B. Luft, in den Kanälen 7; 8, übertragen. Das so erwärmte Medium 19 strömt bei geöffneten Schiebern 9; 10 in die Kanäle 11; 12, die mit einem nicht dargestellten Wärmeenergieverbraucher verbunden sind. Dabei wird die Hochtemperaturbatterie 2 mit elektrischer Ener gie aus dem Wechselstromnetz 5 während der Nachtzeit geladen.

Die Wärmeenergie wird nach dem Prinzip der Nachtspeicherung dann tagsüber genutzt. Die bei der Entladung der Hochtempera turbatterie 1 während der Tagesspitzenzeiten entstehende Wär meenergie dient der Nachheizung am Tage. Mittels des Wechselrichter- und Steuergerätes 4 wird das optimale Verhält nis von einzuspeichernder Elektroenergie und zu entbindender Wärmeenergie gesteuert.

Das Arbeitsregime des Elektrizitäts- und Wärmespeichers kann auch zentral durch eine Rundsteuerung, wie sie bei den Elek trizitätsversorgungsunternehmen vorhanden ist, beeinflußt wer den. Mittels des inneren Wärmespeicherkreislaufes 15 (Fig. 2) oder über die Wärmespeicherwand 16 (Fig. 3) wird die Wärmee nergie über den Wärmetauscher 13 entsprechend der Steuerung übertragen.

Bezugszeichenliste

1 Gehäuse
2 Hochtemperaturbatterie
3 Leitung
4 Wechselrichter- und Steuergerät
5 Wechselstromnetz
6 Wärmespeicherung
7 Kanal
8 Kanal
9 Schieber
10 Schieber
11 Kanal
12 Kanal
13 Wärmetauscher
14 Medienleitung
15 Wärmespeicherkreislauf
16 Wärmespeicherwand
17 Raum
18 Raum

Claims

1. Verfahren zur Kraft-Wärme-Kopplung, gekennzeichnet dadurch, daß eine chemische Elektroenergiespeicherung mit einer die chemische Reaktion des Ladens und Entladens nut zende Wärmeenergieentbindung gekoppelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Wärmeenergieentbindung mit einer Wärmeenergiespeiche rung gekoppelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Wärmeenergieentbindung mit einer Wärmeenergiespeiche rung und einem Wärmetauscher gekoppelt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet da durch, daß die Verlustwärmeenergieentbindung elektrischer Umformgeräte mit der Wärmeenergieentbindung gekoppelt wird.

5. Anordnung zur Kraft-Wärme-Kopplung, gekennzeichnet dadurch, daß eine Hochtemperaturbatterie innerhalb einer in einem Gehäuse vorgesehenen Wärmespeicher- und/oder Wärmetauscher-Anordnung angeordnet ist.

6. Anordnung nach Anspruch 5, gekennzeichnet dadurch, daß die Hochtemperaturbatterie in einer von der Umgebungsluft beaufschlagten Wärmespeicher-Anordnung angeordnet ist.

7. Anordnung nach Anspruch 5 und 6, gekennzeichnet da durch, daß die Hochtemperaturbatterie in einer von einem Wärmeträgermedium beaufschlagten Wärmespeicher- und Wärmetauscher-Anordnung angeordnet ist.

8. Anordnung nach Anspruch 5, gekennzeichnet dadurch, daß die Hochtemperaturbatterie in einer von einem Wärmespei chermedium beaufschlagten Wärmetauscher-Anordnung angeord net ist.

9. Anordnung nach Anspruch 5, gekennzeichnet dadurch, daß die Hochtemperaturbatterie in einer eine Wärmespeicher- Anordnung aufweisenden Wärmetauscher-Anordnung angeordnet ist.

10. Anordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, gekenn zeichnet dadurch, daß die Hochtemperaturbatterie mit Kühl rippen versehen ist.

11. Anordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, gekenn zeichnet dadurch, daß die Hochtemperaturbatterie über ein Wechselrichter- und Steuergerät mit einem Elektroenergie-Ver teilungsnetz verbunden ist.

12. Anordnung nach den Ansprüchen 5 und 11, gekennzeich net dadurch, daß die Hochtemperaturbatterie mit einer so laren Elektroenergie-Erzeugungsanlage verbunden ist.

13. Anordnung nach den Ansprüchen 5 und 11, gekennzeich net dadurch, daß die Wechselrichter in einer von einem Wärmespeichermedium beaufschlagten Wärmetauscher-Anordnung angeordnet sind.