DE4201580C2

DE4201580C2 - Verwendung eines verfüllten isolierten Grubenraumes als Wärmespeicher

Info

Publication number: DE4201580C2
Application number: DE4201580A
Authority: DE
Inventors: Heinz-Joachim Dr-Ing Schulz; Klaus Dipl-Ing Gregori; Werner Ruehl
Original assignee: RUEHL MATTHIAS; SCHULZ HEINZ JOACHIM
Current assignee: SCHULZ, HEINZ-JOACHIM, DR.-ING., 36457 STADTLENGSF
Priority date: 1992-01-22
Filing date: 1992-01-22
Publication date: 2000-03-30
Anticipated expiration: 2012-01-23
Also published as: DE4201580A1

Abstract

Die Erfindung betrifft die Verwendung eines verfüllten isolierten Grubenraumes als Wärmespeicher, wobei ein untertägiger Grubenraum mit Isoliermaterial (5) ausgekleidet und mit festem oder flüssigem Material verfüllt wird und im Verfüllmaterial (7) Wärmetauscher (6) angeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung eines verfüllten isolierten Grubenrau mes als Wärmespeicher.

Die Erfindung ist zur Speicherung von Wärmeenergie, die zur Heizung von Gebäuden, Gewerbe- und Industriegebieten oder Wohngebie ten dient, geeignet. Sie kann überall dort eingesetzt werden, wo Energie in Form von Abwärme anfällt oder wo Energie kontinuierlich erzeugt wird und in gewissen Zeiten ein nicht benötigter Energieüberschuß auftritt.

Für die Speicherung von Wärme sind verschiedene Verfahren bekannt. In DE 32 34 168 A1 ist eine Vorrichtung zur Speicherung von Niedertem peraturwärme in Grabenverfüllungen von Rohrleitungstrassen beschrieben, bei der eine nach außen wärmeisolierte Grabenverfüllung als Speicherme dium dient.

Ferner ist nach DE 78 28 904 U1 eine in das Erdreich einzubauende Wär mespeichereinrichtung für thermische Energieerzeugungsanlagen bekannt, bei der als Speichermedium ein fester Stoff verwendet wird und der Wärmeträger gasförmig ist, wobei der Wärmeträger den festen Speicherstoff zur Be- und Entladung durchströmt.

Weiter ist in DE 30 36 762 C2 eine untertägige Wärmespeicherung angegeben, bei der Gestein mit oder ohne Auflockerung als Wärmespeicher medium verwendet wird.

Nach J. T. Pape: Beitrag zur Erhöhung der Versorgungssicherheit und zur Kostenverringerung bei der Druckluftversorgung im deutschen Steinkohlen bergbau, insbesondere mit Speichern, Dissertation Berlin 1991 D 83, Seiten 33-43 ist es auch bekannt, eine Abdichtung der Speicherwand eines Energie speichers mittels Schichtaufbau unter Gesichtspunkten des Wärmestroms in das Nebengestein vorzunehmen.

Bei den bekannten Anordnungen ist nachteilig, daß entweder nur eine geringe Wärmekapazität für die Speicherung zur Verfügung steht oder daß die Wärme nur mit einem geringen Wirkungsgrad gespeichert werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, vorhandene untertägige Gruben räume für die Speicherung von Wärme zu nutzen.

Erfindungsgemäß gelingt die Lösung mit den Merkmalen von Patentan spruch 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

In den zugehörigen Zeichnungen zeigen

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Anlage zur Speiche rung von Wärmeenergie niedriger Temperatur in einem untertägigen See,

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Anlage zur Speicherung von Wärmeenergie niedriger Temperatur in einem Grubenbau und

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Anlage zur Speicherung von in Wärme hohe Temperatur umgewandelte Elektroenergie in einem verfüllten Grubenbau.

Bei der in Fig. 1 erläuterten Einrichtung eines Wärmespeichers werden Wärmetauscher in einen vorzugsweise künstlich angelegten untertägigen See aus gesättigter Lösung, der gegenüber dem Gebirge wärmeisoliert ist, einge bracht. Ein Vorteil dieser Anlage besteht in der Erhöhung der Grubensicherheit durch die gesättigte Lösung, die die Pfeiler entlastet und seitlich stützt. Zur Wärmeentnahme wird die Anlage umgeschaltet, so daß über die Wärmetau scher die Wärme entnommen werden kann. Die Zeichnung zeigt eine sche matische Darstellung der Anlage zur Speicherung von Wärmeenergie niedriger Temperatur in einem wärmeisolierten untertägigen See in einem Grubenbau. Dabei wird zuerst ein geeigneter Teil eines nicht genutzten Gru benbereiches mit einer Wärmeisolierung versehen. Durch die Einleitung von gesättigter Lösung von Übertage wird ein künstlicher See angelegt, in den entsprechende Wärmetauscher eingebracht werden.

Fig. 2 erläutert ein Ausführungsbeispiel zur Einrichtung eines Wärmespei chers, bei dem Wärmetauscher beim Versetzen oder Verfüllen mit festem salzhaltigen Material in einen stillgelegten künstlichen wärmeisolierten Gru benbereich eingebracht werden. Ein Vorteil dieser Anlage besteht in der Erhöhung der Grubensicherheit durch das Schließen stillgelegter Grubenberei che durch Versetzen oder Verfüllen. Zur Wärmeentnahme wird die Anlage so geschaltet, daß über die Wärmetauscher die Wärme entnommen wer den kann. Die Zeichnung zeigt eine schematische Darstellung der Anlage zur Speicherung von Wärmeenergie niedriger Temperaturen in einem wärmeiso lierten verfüllten Grubenbau. Dabei wird zuerst ein geeigneter Teil eines nicht genutzten Grubenbereiches mit einer Wärmeisolierung versehen. Durch Einbringen von salzhaltigem Versatz oder Verfüllmaterial von Übertage wird der Grubenbereich aufgefüllt. Während dieses Auffüllens werden die Wärme tauscher eingebracht.

Ein drittes Ausführungsbeispiel ist in Fig. 3 dargestellt. Hierbei werden Wärmetauscher beim Versetzen oder Verfüllen mit festem salzhaltigen Material in einen stillgelegten, künstlich wärmeisolierten Grubenbereich ein gebracht. Ebenso wie in Ausführungsbeispiel 2 besteht ein Vorteil einer der artigen Anlage in der Erhöhung der Grubensicherheit durch das Schließen stillgelegter Grubenbereiche durch Versetzen oder Verfüllen. Die Zeichnung zeigt eine schematische Darstellung der Anlage zur Speicherung von Elek troenergie, die in Wärmeenergie hoher Temperatur umgewandelt wird, in einem wärmeisolierten verfüllten Grubenbau. Dabei wird zuerst ein geeigne ter Teil eines nicht genutzten Grubenbereiches mit einer Wärmeisolierung versehen. Durch Einbringen von salzhaltigem Versatz oder Verfüllmaterial von Übertage wird der Grubenbereich aufgefüllt. Während dieses Auffüllens werden Elektroden eingebracht, durch die das salzhaltige Material im unter tägigen Speicherbereich bei Stromeinleitung aufgeheizt wird, vorzugsweise bis zum Schmelzpunkt. Durch die gute Wärmeleitfähigkeit des Materials wird die Wärme im gesamten Speichervolumen verteilt. Über in entspre chender Entfernung von den Elektroden angeordnete Wärmetauscher läßt sich die gespeicherte Wärmeenergie hoher Temperatur bei Bedarf wieder entnehmen.

Bezugszeichenliste

1

Energielieferant

2

Wärmeverbraucher

3

Wärmeverteilungsanlage

4

Umschaltstation

5

Isoliermaterial

6

Wärmeaustauscher

7

Verfüllmaterial

8

Schachtröhre

9

Tiefenbohrung

10

Schachtröhre

11

Heizpatrone

12

untertägiger künstlicher See

Claims

1. Verwendung eines verfüllten isolierten Grubenraumes als Wärmespeicher, wobei ein untertägiger Grubenraum mit Isoliermaterial (5) ausgekleidet und mit festem oder flüssigen Material verfüllt wird und im Verfüllmaterial (7) Wärmetauscher (6) angeordnet sind.

2. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nur die Kuppen des Grubenraumes mit Isoliermaterial (5) ausgekleidet sind.

3. Verwendung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wär metauscher (6) in untertägigen Seen (12) aus gesättigter Lösung angeordnet sind.

4. Verwendung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Elektroenergie in Form von Wärmeenergie gespeichert wird, indem das untertägige feste salzhaltiges Versatz- oder Verfüllmaterial (7) aufgeheizt wird.

5. Verwendung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Auf heizen bis zum Schmelzen der kristallinen Struktur des salzhaltigen Versatz- oder Verfüllmaterials (7) erfolgt.

6. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Versatz- oder Verfüllmaterial (7) salzhaltige Rückstände aus der industriellen Kalierzeugung, die Rückstände aus Flota tion bzw. elektrostatischen Trennverfahren enthalten, eingebracht sind.