DE2541501A1

DE2541501A1 - Mechanisch-thermische energiespeicherung

Info

Publication number: DE2541501A1
Application number: DE19752541501
Authority: DE
Inventors: Nikolaus Laing
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-09-30
Filing date: 1975-09-17
Publication date: 1976-04-15
Also published as: ATA785674A; AT347559B

Description

Mechanisch-thermische Energiespeicheru Die Erfindung betrifft einen Pressluftspeicher zur Aufnahme der von einem Gaskompressor komprimierten Gase, insbesondere Luft und zur Abgabe des Gases an den Verbraucher.
fn der Technik werden zwei Speichersysteme für mechanische Speicherung nebeneinander eingesetzt, die hydraulische und die pneumatische Speicherung. Die pneumatische Speicherung hat viele Vorteile,da Leckstellen nicht zum Austritt von IIydraulikfltssigkeit führen und da insbesondere keine RUckleitung erforderlich ist. Dennoch findet die Pressluft- oder auch die Pressgasspeicherung nur bei kleinen Geräten Anwendung. Zum Antrieb grosser Maschinen ist der wirkungsgraa zu schlecht. Dies liegt darin begründet, dass der Kompressor beim Verdichten der Luft Verdichtungswärme erzeugt, die teilweise bereits während des Kompressionsvorganges durch Kühlung abgegeben wird. Die komprimierte Luft tritt zum Beispiel bei Kompressoren in der Industrie mit 10 - 30 ba in den Behälter ein, ihre Temperatur beträgt aufgrund der Verdichtung mehrere hundert Grad. Die Luft kühlt innerlwalb des Speichers nach und nach ab. Sobald die Luft benötigt wird, tritt sie mit Raumtemperatur aus dem Behälter und kühlt dann innerhalb der Entspannungsmaschine oder -Vorrichtung ab. Hierbei wird das in der Luft enthaltene Wasser frei, was sich nachteilig für Maschinenteile auswirkt. Entschneidend ist aber, dass die-Energie, die ein Pressluft-Speicher bei beispielsweise 30 bar wieder zurückzugeben vermag, nur noch ein Drittel der Energie ist, die in ihn hineingespeichert wurde.
Die Erfindung vermeidet den Nachteil. Gemäss der Erfindung wird die vom Kompressor kommende verdichtete Luft durch einen thermischen Speicher geleitet. Dieser thermische Speicher besteht aus Hohlbehältern, die mit einer Latentspeichermasse gefüllt sind. Um diese Hohlbehälter herum wird die komprimierte Luft geleitet, so dass sie ihre Wärme abgeben kann. Die Wärme wird in Form von latenter Energie, d. h. bei einer vorgegebenen Temperatur thermisch gespeichert. Der Speicher ist so bemessen, dass die Kristallisationstemperatur etwa in der Mitte zwischen der Kompressionstemperatur und der Umgebungstemperatur liegt.
Sobald die Luft aus dem Speicher zurückgerufen wird, durchdringt sie den gleichen thermischen Speicher und wird dadurch wieder aufgeheizt. Vorteilhaft jedoch ist die Erfindung dann, wenn mehrere Speicher mit unterschiedlichen Temperaturen in Reihe geschaltet werden.
Zwischen dem Kompressor und dem Eintritt in den Speicherbehälter werden dann die thermischen Speicher in der Weise in Reihe geschaltet, dass der Speicher der höchsten Temperatur dem Kompressor am nächsten ist und der Speicher der geringsten Temperatur dem Speicherbehälter am nächsten ist. Hierdurch wird die Kompressionstemperatur der komprimierten Luft treppenförmig entzogen und beim Wiederverwerten treppenförmig aufgeprägt.
Die Erfindung soll von zwei Figuren erläutert werden.
Figur 1 zeigt symbolisiert einen Kompressor 1, der durch das Luftfilter 2 Luft ansaugt. Die Luft tritt dann in die erste Zone 3 eines mit Superisolation 4 eingeschlossenen thermischen Speichers. Die Speichermasse ist in Kugeln 5 untergebracht. Die Schmelztemperatur dieses Speichers liegt in der Nähe der S.ompressionstemperatur und unterhalb dieser. Die nächste Zone 6 hat eine geringere Kristallisationstemperatur und die Zone 7 hat eine Kristallisationstemperatur in der Nähe der Raumtemperatur, jedoch oberhalb dieser. Der Speicherbehälter 8 nimmt die durch den Speicher abgekühlte Pressluft auf. Die Entnahme erfolgt durch das Rohrstück 9. Bevor die aus dem Behälter 8 austretende Pressluft in den Austrittsstutzen s eintritt, ist sie stufenweise durch die Speicherzonen 7, 6 und 5 wieder aufgeheizt worden. In der nachfolgenden Entspannung erreicht sie deshalb keine nennenswerte Unterkühlung. Bei unendlich vielen Speicherzonen bleibt die gesamte Kompressionsneergie für den Verbraucher erhalten.
Zwischen den Zonen und an den Enden des thermischen Speicher gefässes befinden sich pendeltür-ähnliche Klappen 10.
Diese sollen verhindern, dass durch Konvektion Heissluft von einer ersten Zone 5 in die zweite Zone 6 oder in den Kompressor 1 eindringen kann.
Figur 2 zeigt die gleiche Anordnung, bei der die Pendeltüren fehlen können. Die vom Kompressor kommende eintrittsseitige öffnung 20 und die die erste Zone 21 mit der zweiten Zone 22 verbindende Leitung 23 befinden sich an der Unterseite des Speichergehäuses. Innerhalb des Speichers sind Trennwände 24 angeordnet, die eine ausreichend hohe Durchströmungsgeschwindigkeit sicherstellen. Durch diese Massnahme ist ebenfalls eine Vermischung der Luftbereiche unterschiedlicher Temperatur während der Speicher zeit ausgeschlossen.

Claims

Patentansprüche

)) Speicheranlage zur Speicherung mechanischer Energie, insbesondere Pressluftanlage mit einem Kompressor, einem nicht isolierten Behälter für komprimierte Luft und einer Austrittsleitung, dadurch gekennzeichnet, dass Kompressor und Austrittsleitung über einen Hohlkörper, in dem sich thermische Speichermasse befindet, mit dem Speicherraum kommunizieren.
2. Speicheranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichermasse eine Latent-Speichermasse bildet.
3. Speicheranlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kristallisationstemperatur der Speichermasse etwa in der Mitte zwischen der Kompressionstemperatur und der Raumtemperatur liegt.
4. Speicheranlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicher Zonen unterschiedlicher Kristallisationstemperatur aufweist, und dass die Kristallisationstemperatur der dem Kompressor benachbarten Zone.

unterhalb und in der Nähe der Kompressionstemperatur liegt, und dass die Temperatur der dem Speicher zugewandten Zone oberhalb und in der Nähe der Raumtemperatur liegt.