DE202009001751U1

DE202009001751U1 - Wärmetransportsystem

Info

Publication number: DE202009001751U1
Application number: DE202009001751U
Authority: DE
Original assignee: LATHERM GmbH
Current assignee: German Energy Valley De GmbH
Priority date: 2009-02-12
Filing date: 2009-02-12
Publication date: 2009-05-14
Anticipated expiration: 2019-02-13
Also published as: DK201000030U3; ITTO20100016U1; AT11278U3; AT11278U2

Abstract

Anordnung für den Transport von Wärmeenergie, mit
einer Wanne, welche einen Wärmespeicher enthält, wobei die Wanne im Außenbereich eine thermische Dämmung aufweist,
einer Teilkonstruktion, welche thermisch entkoppelt von der Wanne unter der Wanne angeordnet ist, wobei die Wanne mit der Teilkonstruktion fest verbunden ist,
wobei an der Teilkonstruktion wenigstens drei Radachsen angeordnet sind, und wobei ein Königszapfen an der Teilkonstruktion ausgebildet ist, so dass aus Wanne und Teilkonstruktion ein Sattelauflieger gebildet ist, welcher mit einer Sattelzugmaschine koppelbar ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung für den Transport von Wärmeenergie.
Wärmeenergie wird zu vielfältigen Zwecken und an nahezu allen Orten der menschlichen Zivilisation benötigt. Regelmäßig wird zur Erzeugung von Wärme eine Energiequelle eingesetzt, die Energie in einer anderen Form gespeichert hat, welche am Verbrauchsort in Wärmeenergie umgesetzt wird. Zum Beispiel sind Gas-, Strom- oder Ölheizungen im Einsatz, um an Bedarfspunkten Wärmeenergie zu erzeugen.
In anderen Bereichen, insbesondere in industrialisierten Regionen, entsteht viel Wärme dort, wo sie nicht benötigt wird und als eine Art Abfallprodukt behandelt wird. Insbesondere bei Industrieanlagen werden regelmäßig Kühltürme oder Kühlaggregate eingesetzt, weil die anfallende Wärme nicht sinnvoll zu verwerten ist.
In diesem Zusammenhang ist die Verwendung als Fernwärme bekannt, wobei die Wärme von Orten, wo sie nicht verwendet wird, in gedämmten Rohrsystemen vom Erzeuger der Wärme zu einem Wärmeverbraucher geleitet wird. Die Leitungsverlegung ist jedoch äußerst aufwändig, wartungsintensiv, verlustreich und in ihrem Einsatz durch die erforderlichen Baueingriffe beschränkt.
Die Anmelderin verfolgt das Konzept, Wärme von Orten, wo sie im Überfluss anfällt, zu dem Verbraucher zu bringen, ohne aufwändige Rohrleitungssysteme zurückgreifen zu müssen. Dazu setzt die Anmelderin bereits erfolgreich sogenannte Latentwärmespeicher ein. Derartige Latentwärmespeicher nutzen die bei einem Phasenübergang eines Materials aufgenommene oder abgegebene Wärmemenge, also zum Beispiel die Schmelzwärme und Kristallisationswärme von Salzen.
Ein entsprechender Wärmespeicher, wie er für die Erfindung einsetzbar ist, ist in der DE19953113C1 beschrieben.
Latentwärmespeicher können erheblich mehr Wärme speichern als beispielsweise beim Einsatz von Wasser als Wärmespeichermedium möglich ist, außerdem sind sie hinsichtlich des Wärmeverlustes deutlich toleranter.
Bei einem erprobten und bewährten System der Anmelderin wird ein Latentwärmespeicher in einem Standard-Transportcontainer eingesetzt. In diesen Standard-Transportcontainer wird eine Wanne mit einem Latentwärmespeicher eingesetzt, und dieser Aufbau bietet die Möglichkeit, etwa 2,5 Megawattstunden (MWh) an Wärme zu speichern. Da der Container einschlägige Normen von Transportcontainern erfüllt, ist die Kompatibilität mit Hilfsmitteln für den Transport gewährleistet. Der Container wird mit Wärme an solchen Orten aufgeladen, wo diese Wärme im Überfluss anfällt (zum Beispiel Hüttenbetriebe oder ähnliches) und dann mit herkömmlichen Transportmitteln an Orte mit Wärmebedarf geliefert, wo die Wärme nach Bedarf abgenommen werden kann, zum Beispiel in das Heizsystem eines Hauses (Krankenhäuser oder Schulen) eingespeist wird. Dieses System erübrigt den Bedarf für den Ausbau von Rohrleitungen zum Wärmetransport und ist in einem gewissen Radius um die Wärmequellen mit äußerst günstiger Umweltbilanz einsetzbar (es ist dabei zu beachten, dass die Wärme sonst ohne Nutzen in die Umgebung abgeführt würde und am Bestimmungsort zum Erzeugen der Wärme Energie aufgewendet werden müsste).
Aufgabe der Erfindung ist es, das bekannte Wärmespeicher-Transportsystem zu verbessern, so dass die Energiebilanz und damit die Effizienz des Systems weiter verbessert wird und ein kostengünstigerer Transport der anfallenden Wärme möglich ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Anordnung nach Schutzanspruch 1.
Die erfindungsgemäße Anordnung für den Transport von Wärmeenergie weist eine eigenstabile Wanne auf, welche ein Wärmespeichermaterial enthält. Die Wanne ist im Außenbereich mit einer thermischen Dämmung zum Schutz gegen übermäßige Wärmeverluste des Wärmespeichers versehen. Eigenstabil bedeutet hierbei, dass die Wanne statisch derart ausgelegt ist, dass ohne weitere Stabilisierung sowohl Standsicherheit als auch Transportsicherheit für dass innen liegende Material gegeben ist.
Die Anordnung weist weiterhin eine Teilkonstruktion bzw. einen Trägeraufbau auf, welche thermisch von der Wanne entkoppelt ist und unter der Wanne angeordnet ist. Diese Teilkonstruktion ist mit der Wanne, welche den Wärmespeicher enthält, fest verbunden. Zur Verbindung können dabei beliebige, mechanisch belastbare Verbindungsverfahren (Schweißverbindungen, Nietverbindungen, Bolzenverbindungen) eingesetzt werden. An der Teilkonstruktion bzw. dem Trägeraufbau sind wenigstens drei Radachsen angeordnet und ein Königszapfen ist an der Teilkonstruktion ausgebildet. Aus Wanne und Teilkonstruktion ist so ein Sattelauflieger mit integriertem Wärmespeicher gebildet, welcher mit einer Sattelzugmaschine koppelbar ist.
Die erfindungsgemäße Anordnung weist demnach die Wärmespeicherwanne auf, die direkt mit der Teilkonstruktion verbunden ist. Auf diese Weise wird gegenüber dem bekannten Konzept, der Integration des Wärmespeichers in einen Container, erheblich Gewicht eingespart, welches zusätzlicher Nutzlast, nämlich insbesondere einer größeren Menge Speichermedium, zu Gute kommt. Erfindungsgemäß wird also kein universell einsetzbarer Auflieger eingesetzt, der mit einem Wärmespeichersystem bestückt bzw. beladen wird. Es wird stattdessen ein Spezialauflieger realisiert, dessen Gestaltung auf den Zweck des Einsatzes abgestimmt ist. Dieser Wärmetransport-Auflieger weist keine Ladefläche auf, an deren Stelle tritt die fest verbundene Wanne mit Wärmespeicher. Es wird also ein fahrbarer Wärmespeicher realisiert, der in seinen transportrelevanten Teilen auf die Funktion und Koppelbarkeit eines Sattelaufliegers angepasst ist. Dieser erfindungsgemäße Auflieger weist außerdem (wie ein herkömmlicher Auflieger) eine oder mehrere Stützen auf, die eine kippsicheres und horizontales Abstellen des Aufliegers ohne Zugmaschine erlauben, da die Stützen das zugmaschinenseitige Ende des Aufliegers abstützen können. Am Bestimmungsort oder Beladungsort der Anordnung kann eine Abkopplung des Aufliegers von der Zugmaschine stattfinden, die dann zum weiteren Einsatz bereit steht. Zwischen Wanne und Teilkonstruktion ist eine thermische Isolation bereitgestellt, welche eine übermäßige Wärmeabgabe der Wanne und des darin befindlichen Speichermediums an die Teilkonstruktion verhindert. Derartige Isolation ist beispielsweise durch thermisch isolierende Verbindungsflächen möglich.
Während die herkömmliche Anordnung für den Transport von Wärmeenergie die Verwendung eines Containeraufbaus und eines Trägeraufbaus zusammen mit einer den Wärmespeicher enthaltenen Wanne erfordert, ist die neuartige Anordnung für den Wärmetransport deutlich leichter und hinsichtlich der Anwendung optimiert. Die Wanne kann somit in ihrer Gestaltung auf den Trägeraufbau abgestimmt und in der Größe angepasst werden. Einzig limitierendes Element ist die Anforderung, dass der Trägeraufbau gemäß den Abmessungen und der Benutzungsweise eines Sattelaufliegers für Aufliegertransporte ausgebildet sein muss, so dass er mit einer herkömmlichen Sattelzugmaschine transportierbar ist. Die Wanne mit dem Wärmespeicher ist statisch derart ausgelegt, dass sie in der Lage ist, den Wärmespeicher in sicherer und verlässlicher Weise aufzunehmen und zu tragen. Durch den Wegfall eines zusätzlichen umkleidenden Containers wird erhebliches Gewicht eingespart, so dass Wanne und Trägeraufbau wesentlich effizienter eingesetzt werden, insbesondere da zusätzliches Wärmespeichermedium transportierbar ist, und zwar in einer Menge, die dem weggefallenen Gewicht des Containers und einer ggf. erforderlichen Wechselbrücke entspricht.
Die Abmessungen und Konstruktionsanforderungen von Sattelaufliegern sind in einschlägigen Normen festgelegt. Diese stellen sicher, dass übliche Zugmaschinen mit derartigen Sattelaufliegern kombinierbar und zum Transport geeignet und zugelassen sind.
Wesentlich für die Erfindung ist es, dass die Wanne unmittelbar (ungeachtet gegebenenfalls von zwischenliegendem Isoliermaterial oder Ähnlichem) auf dem Trägeraufbaus aufliegt und befestigt ist, ohne dass es einer umfassenden weiteren Konstruktion wie eines Containers bedarf.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist die Wanne mit einem abnehmbaren Witterungsschutz versehen, welcher an dem Trägeraufbau befestigt ist.
Im einfachsten Fall kann ein derartiger Witterungsschutz aus einer einfachen Plane oder Folie bestehen, es ist jedoch auch möglich, einen sonstigen Überbau über die Wanne zu stülpen, zum Beispiel aus einem Leichtbaumaterial oder mit einer Trägerrohrkonstruktion für eine Art LKW-Plane. Der Witterungsschutz hält unmittelbare Witterungseinflüsse von der Wanne ab.
Vorzugsweise ist die Wanne in ihren Abmessungen derart auf den Trägeraufbau abgestimmt, dass die Abmessungen der Wanne in der Ebene der Auflagekonstruktion zwischen 80% und 100% der unterliegenden Abmessungen der Auflagenkonstruktion betragen.
Bei der herkömmlichen Kombination eines die Wanne aufnehmenden Containers, mit einer unterliegenden Wechselbrücke kann regelmäßig nicht die gesamte Fläche des Aufliegers genutzt werden, um die Wanne aufzunehmen. Dies liegt daran, dass die Wanne in ihren Abmessungen auf die Innenabmessungen des Containers begrenzt ist, diese jedoch in einschlägigen Normen vorgegeben sind.
Gemäß der Erfindung ist es nun möglich, die Wanne auf die Abmessungen des Trägeraufbaus abzustimmen, so dass erheblich mehr Fläche und gegebenenfalls auch erheblich mehr Volumen ausgenutzt werden kann. Insbesondere kann sichergestellt werden, dass die zulässige Gesamthöhe eines derartigen Aufbaus (gemäß Straßenverkehrsordnung bzw. Straßenverkehrszulassungsordnung) für einen Sattelaufliegertransport nicht überschritten wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Wärmespeicher als Latentwärmespeicher ausgebildet.
Es ist zwar auch denkbar, andere Arten von Wärmespeichern (zum Beispiel Wasserspeicher) mit einem derartigen System zu verwenden, die Verwendung eines Latentwärmespeichers ist dem Konzept jedoch überlegen, da erheblich mehr Wärme als latente Wärme bei gleichen Abmessungen und Gewicht eines Transportcontainers gespeichert werden kann.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird als Wärmespeicher Natriumacetat eingesetzt, was im Konzept der Anmelderin ein bewährter Wärmespeicher ist, der keine Umweltrisiken birgt.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist in der Wanne ein Wärmetauscher mit Fluidführung angeordnet, welche einen mischungsfreien Wärmeaustausch zwischen dem Wärmespeicher und einem eingeleiteten Fluid ermöglicht, wobei die Fluidführung zum Wärmeeintrag und zum Wärmeaustrag jeweils an der Wanne angeordnete Anschlüsse aufweist. Beim Aufladen des Wärmespeichers wird erhitzte Flüssigkeit in den Wärmetauscher eingeleitet, was zu einem Übertrag der eingeleiteten Wärme in das Wärmespeichermedium führt. Das eingeleitete Medium geht dann mit vermindertem Wärmegehalt wieder aus dem Auslass der Fluidführung hervor. Beim Abzapfen der Wärme wird ein kühles Medium in den Wärmespeicher eingeleitet und nimmt dort Wärme aus dem Wärmespeicher auf. Die Verwendung eines weiteren externen Wärmetauschers stellt den mischungsfreien Wärmeaustausch sicher und ist risikolos mit Heizungsanlagen verwendbar, da kein Risiko besteht, dass Teile des Wärmespeichermediums in den Kreislauf eines gekoppelten Systems übergeleitet werden.
Es ist besonders vorteilhaft, wenn die erfindungsgemäße Anordnung derart ausgebildet und dimensioniert ist, dass bei Kopplung mit einer Zugmaschine ein Gesamtgewicht von 38 t bis 40 t erreicht ist.
In diesem Fall wird das gesamte eingesparte Gewicht durch zusätzliche Nutzlast ausgenutzt, so dass ein besonders effektiver Wärmetransport möglich wird. Hierzu wird vorzugsweise eine Zugmaschine eingesetzt, die den erfindungsgemäßen Auflieger zieht, wobei die Zugmaschine ein maximales Eigengewicht von 7 Tonnen aufweist und daher zu den besonders leichten Zugmaschinen zählt.
In einer alternativen Gestaltung umfasst die Erfindung eine Anordnung für den Transport von Wärmeenergie, mit einer Wannenkonstruktion, welche einen Wärmespeicher enthält, wobei die die Wannenkonstruktion eine statisch stabile Außenwanne aufweist, in welcher eine Innenwanne aufgenommen ist. Zwischen Außenwanne und Innenwanne ist eine tragende thermische Isolation angeordnet.
Die Außenwanne trägt den gesamten Innenaufbau, bestehend aus Isolation, Innenwanne und in der Innenwanne aufgenommenem Wärmespeicher. Die Außenwanne ist entsprechend statisch ausgelegt und kann Belastungen, die durch die Innenlast auftreten oder die bei Bewegung des Aufbaus entstehen, aufnehmen. Die Innenwanne stellt im wesentliche eine Trennung und Begrenzung der thermischen Isolation zum Innenraum hin dar. Sie kann entsprechend zu Aufnahme nur geringer Lasten ausgelegt sein und braucht lediglich den Anspruch zu erfüllen, dass die thermische Isolation sich nicht in den Innenbereich der Innenwanne eindrückt oder diese verformt, z. B. beim Ausschäumen des Zwischenraums als thermische Isolation zwischen Außenwanne und Innenwanne.
Der Wärmespeicher ist innerhalb der Innenwanne angeordnet. Mit der Außenwanne sind unmittelbar wenigstens drei Radachsen verbunden. Diese Radachsen können in geeigneten Lagern, die an der Außenwanne angeformt oder befestigt wurden, aufgenommen sein. Weiterhin ist ein Königszapfen an der Außenwanne ausgebildet, so dass aus der Außenwanne mit den Radachsen und dem Königszapfen ein Sattelauflieger gebildet ist, welcher mit einer Sattelzugmaschine koppelbar ist.
Bei dieser Konstruktion wird auf die Ausbildung einer weiteren Teilkonstruktion bzw. eines Trägeraufbaus verzichtet, stattdessen werden die Achsen und der Königszapfen unmittelbar an der Wanne ausgebildet. Dadurch kann eine abermals optimierte Konstruktion geschaffen werden, die eine nochmals erhöhte Nutzlast zum Wärmetransport aufnehmen kann.
Die Erfindung wird nun anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert.
1 zeigt die Anordnung für den Transport von Wärmeenergie gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel in der Transportstellung auf einen Auflieger.
Wie in 1 gezeigt, ist eine Wanne 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel vorgesehen, welche einen Latentwärmespeicher 2 enthält. Der Latentwärmespeicher 2 ist durch rechteckige Module innerhalb der Wanne angedeutet, wobei der Wärmespeicher einen Wärmetauscher mit einem Fluidleitungssystem enthält sowie den Wärmetauscher umgebendes Natriumacetat, dessen latente Wärme für die Speicherung verwendet wird. Unterhalb der Wanne ist ein Trägeraufbau 3 vorgesehen, welcher mit der Wanne 1 verbunden ist, wobei zwischen Wanne und Trägeraufbau eine thermische Isolierung oder Entkopplung vorgenommen ist. Am Trägeraufbau sind Radachsen mit Rädern 4 ausgebildet, welche den Anforderungen eines zugelassenen Sattelaufliegers genügen und auf das maximale Gesamtgewicht des Sattelaufliegers (ohne Zugmaschine) von bis zu 33 t ausgelegt sind. Außerdem ist eine Stütze 5 vorgesehen, um bei Abkopplung einer Zugmaschine den Auflieger stabil und sicher abstellen zu können.
Die Wanne 1 ist statisch so ausgelegt, dass sie allein den darin aufgenommenen Wärmetauscher und Wärmespeicher in verlässlicher Weise auch unter Transportbedingungen tragen kann. Die Trägerkonstruktion ist wiederum statisch so ausgelegt, dass sie die gesamte Wanne mit sämtlichen darin befindlichen Bestandteilen sicher tragen kann, um den Aufbau zu transportieren.
Die Trägerkonstruktion 3 ist in ihren Abmessungen einerseits an die Wanne und andererseits an die zulässigen Abmessungen für Sattelauflieger angepasst, so dass eine Zugmaschine die Konstruktion 3 unterfahren kann, um die Last der gesamten Anordnung aufzunehmen. Der Königszapfen 6 ermöglicht die verlässliche Kopplung zwischen Zugmaschine und Auflieger. Die Wanne ist in ihrer Länge auf die unterliegende Konstruktion abgestimmt, um die mögliche Gesamtlänge optimal auszunutzen. Die Höhe des Aufbaus ist unter Beachtung der zulässigen Gesamthöhe des Transportaufbaus ausgelegt, beispielsweise um eine gesamte Höhe der Anordnung auf einem Auflieger von 4 m nicht zu überschreiten.
Erfindungsgemäß wird damit eine besonders effektive und ökonomisch sowie ökologisch sinnvolle Anordnung zur Speicherung, zum Transport und zur Bereitstellung von Wärme vorgeschlagen. Das Wärmetransportsystem ist mit heute üblichen Transporthilfsmitteln, insbesondere herkömmlichen Sattelzugmaschinen, kombinierbar. Durch die Anpassung des Trägeraufbaus und die Berücksichtigung von üblichen Maßen von Sattelaufliegern ist die Verwendung dieser bekannten Transportmittel ohne weiteres möglich.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 19953113 C1 [0006]

Claims

Anordnung für den Transport von Wärmeenergie, mit einer Wanne, welche einen Wärmespeicher enthält, wobei die Wanne im Außenbereich eine thermische Dämmung aufweist, einer Teilkonstruktion, welche thermisch entkoppelt von der Wanne unter der Wanne angeordnet ist, wobei die Wanne mit der Teilkonstruktion fest verbunden ist, wobei an der Teilkonstruktion wenigstens drei Radachsen angeordnet sind, und wobei ein Königszapfen an der Teilkonstruktion ausgebildet ist, so dass aus Wanne und Teilkonstruktion ein Sattelauflieger gebildet ist, welcher mit einer Sattelzugmaschine koppelbar ist.
Anordnung nach Anspruch 1, wobei die Wanne eine statisch stabile Außenwanne aufweist, in welcher eine Innenwanne aufgenommen ist, wobei zwischen Außenwanne und Innenwanne eine tragende thermische Isolation angeordnet ist.
Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Wanne mit einem abnehmbaren Witterungsschutz versehen ist, welcher an der Teilkonstruktion befestigbar ist.
Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Wanne derart auf die Teilkonstruktion abgestimmt ist, dass die Abmessungen der Wanne in Längsrichtung (d. h. in Transportrichtung) zwischen 80% und 100% der unterliegenden Abmessungen der Teilkonstruktion betragen.
Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Wärmespeicher als Latentwärmespeicher ausgebildet ist.
Anordnung nach Anspruch 5, wobei als Wärmespeicher Natiumacetat eingesetzt ist.
Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Wanne einen Wärmetauscher mit einer Fluidführung aufweist, welcher zum mischungsfreien Wärmeaustausch zwischen Wärmespeicher und Fluidführung ausgebildet ist, wobei die Fluidführung zum Wärmeein- und Wärmeaustrag jeweils an der Wanne angeordnete Anschlüsse aufweist.
Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei Wanne und Teilkonstruktion derart ausgebildet und dimensioniert sind, dass bei Kopplung mit einer Zugmaschine ein Gesamtgewicht von 38 t bis 40 t erreicht ist.
Anordnung für den Transport von Wärmeenergie, mit einer Wannenkonstruktion, welche einen Wärmespeicher enthält, wobei die Wannenkonstruktion eine statisch stabile Außenwanne aufweist, in welcher eine Innenwanne aufgenommen ist, wobei zwischen Außenwanne und Innenwanne eine tragende thermische Isolation angeordnet ist, wobei der Wärmespeicher innerhalb der Innenwanne angeordnet ist, wobei an der Außenwanne wenigstens drei Radachsen angeordnet sind, und wobei ein Königszapfen an der Außenwanne ausgebildet ist, so dass aus der Außenwanne mit den Radachsen und dem Königszapfen ein Sattelauflieger gebildet ist, welcher mit einer Sattelzugmaschine koppelbar ist.
Anordnung nach Anspruch 9, wobei die tragende Isolation bevorzugt aus PU-Schaum und/oder Holz oder aus Kunststoffelementen oder aus einer Kombination der genannten Elemente gebildet ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, wobei der Wärmespeicher als Latentwärmespeicher ausgebildet ist.
Anordnung nach Anspruch 11, wobei als Wärmespeicher Natiumacetat eingesetzt ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei die Innenwanne einen Wärmetauscher mit einer Fluidführung aufweist, welcher zum mischungsfreien Wärmeaustausch zwischen Wärmespeicher und Fluidführung ausgebildet ist, wobei die Fluidführung zum Wärmeein- und Wärmeaustrag jeweils an der Wanne angeordnete Anschlüsse aufweist.