EP3143351A1

EP3143351A1 - Vorrichtung zur speicherung einer flüssigkeit

Info

Publication number: EP3143351A1
Application number: EP15724565.5A
Authority: EP
Inventors: Jürgen WORTMANN; Michael LADENBERGER; Katharina Federsel
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 2014-05-15
Filing date: 2015-05-13
Publication date: 2017-03-22
Also published as: AU2015261456A1; IL248920A0; CN106662411A; US20170074597A1; US10605542B2; CN106662411B; SA516380307B1; ZA201608492B; WO2015173331A1; MX2016014992A; AU2015261456B2; CL2016002902A1

Abstract

Vorrichtung zur Speicherung einer Flüssigkeit mit mindestens zwei in Reihe geschalteten Speicherzellen (3), wobei einer ersten Speicherzelle (3) über eine erste zentrale Leitung (35) heiße Flüssigkeit zugeführt oder entnommen werden kann und einer letzten der in Reihe geschalteten Speicherzellen (3) kalte Flüssigkeit über eine zweite zentrale Leitung (33) zugeführt oder entnommen werden kann, und wobei die Temperatur der Flüssigkeit in den in Reihe geschalteten Speicherzellen (3) von der ersten Speicherzelle (3) zur letzten Speicherzelle (3) jeweils abnimmt, und die einzelnen Speicherzellen (3) jeweils über eine Verbindung (5; 7) vom unteren Bereich (11) der wärmeren Speicherzelle (3) zum oberen Bereich (15) der kälteren Speicherzelle (3) miteinander verbunden sind, und wobei mindestens eine Speicherzelle (3) mit einem Deckel (27) verschlossen ist, so dass sich zwischen der Flüssigkeit in der Speicherzelle (3) und dem Deckel (27) ein Gasraum (25) ausbildet, wobei aus mindestens einem Gasraum (25) eine Gasleitung (29) abzweigt, die in die Flüssigkeit einer kälteren Speicherzelle (3) oder in die Flüssigkeit in der Verbindung (5; 7) zweier benachbarter Speicherzellen (3) eintaucht, wobei mindestens eine der benachbarten Speicherzellen (3) eine niedrigere Temperatur aufweist als die Temperatur der Speicherzelle (3), aus deren Gasraum (25) die Gasleitung (29) abzweigt.

Description

Vorrichtung zur Speicherung einer Flüssigkeit Beschreibung Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Speicherung einer Flüssigkeit mit mindestens zwei in Reihe geschalteten Speicherzellen, wobei einer ersten Speicherzelle über eine erste zentrale Leitung heiße Flüssigkeit zugeführt oder entnommen werden kann und einer letzten der in Reihe geschalteten Speicherzellen kalte Flüssigkeit über eine zweite zentrale Leitung zugeführt oder entnommen werden kann, und wobei die Temperatur der Flüssigkeit in den in Reihe geschalteten Speicherzellen von der ersten Speicherzelle zur letzten Speicherzelle jeweils abnimmt, und die einzelnen Speicherzellen jeweils über eine Verbindung vom unteren Bereich der wärmeren Speicherzelle zum oberen Bereich der kälteren Speicherzelle miteinander verbunden sind, und wobei mindestens eine Speicherzelle mit einem Deckel verschlossen ist, so dass sich zwischen der Flüssigkeit in den Speicherzellen und dem Deckel ein Gasraum ausbildet.

Vorrichtungen zur Speicherung einer Flüssigkeit, denen an einer Stelle eine heiße Flüssigkeit entnommen oder zugeführt werden kann und an einer anderen Stelle eine kalte Flüssigkeit, werden zum Beispiel in Solarkraftwerken eingesetzt. Durch den Einsatz entsprechender Vor- richtungen ist es möglich, ein Solarkraftwerk unterbrechungsfrei auch in sonnenfreien Zeiten, beispielsweise nachts, zu betreiben. Um einen unterbrechungsfreien Betrieb zu ermöglichen, benötigen große Solarkraftwerke sehr große Wärmespeicher. So ist zum Beispiel bekannt, dass bei derzeit bereits betriebenen Parabolrinnensolarkraftwerken mit einer elektrischen Leistung von 50 MW Salzspeicher eingesetzt werden, die bis zu 28.000 t Salz als Wärmespeichermedi- um enthalten. Das Salz wird in zwei dual angeordneten Tanks aufbewahrt. Unter Sonnenlicht wird im Solarfeld erhitztes Wärmeträgermedium vom kalten in den heißen Tank gefahren. Beim Entladen wird das Wärmespeichermedium dem heißen Tank entnommen und im Kraftwerk unter Gewinnung elektrischer Energie abgekühlt. Das abgekühlte Wärmespeichermedium wird in den kalten Tank zurückgefahren.

Um Solarkraftwerke mit einer größeren Leistung oder über einen längeren Zeitraum unterbrechungsfrei betreiben zu können, sind gegenüber den derzeit bekannten Vorrichtungen zur Speicherung von Wärme deutlich größere Wärmespeicher erforderlich. Hierbei besteht einerseits die Möglichkeit, eine große Anzahl kleinerer Speicher einzusetzen, was jedoch einen gro- ßen Platzbedarf erfordert oder große Speicher zu verwenden.

Um zu vermeiden, dass in dem Behälter ein Unterdruck entsteht, durch den unzulässig große Kräfte auf die Hülle des Behälters wirken, wird in den Behältern nicht belegtes Volumen durch ein Gas belegt. Bei oxidierbaren Wärmespeichermedien muss zusätzlich eine Oxidation ver- mieden werden. Hierzu wird zum Beispiel Stickstoff als Gas zur Belegung des nicht vom Wärmespeichermedium belegten Volumens eingesetzt. Bei Wärmespeichermedien, die nicht oxidie- ren können, kann hierzu auch Luft verwendet werden. Bei Temperaturschwankungen ändern sich aufgrund von Wärmeausdehnungen des Wärmespeichermediums und der überlagernden Gase die vom Wärmespeichermedium und den überlagernden Gasen eingenommenen Volumina. Dabei dominiert die Volumenänderung des gas- förmigen Tankinhaltes über die Volumenänderung des flüssigen Tankinhaltes. Die Beherrschung der Volumenänderung kann durch Entnahme von Gasen, zum Beispiel durch Abgabe an die Atmosphäre, erfolgen. Die Gase können allerdings luftfremde Substanzen enthalten und müssen gegebenenfalls gereinigt werden. Alternativ können die Gase einem Gasspeicher zugeführt und von dort wieder entnommen werden. Eine weitere Möglichkeit ist, teilweise den Spei- cherbehälter unter erhöhtem Druck zu betreiben. Die Beherrschung hoher Drücke durch die Konstruktion des Behälters erfordert einen hohen Aufwand. Aus diesem Grund sollen zusätzliche Druckbelastungen auf die Hülle des Behälters ausgeschlossen werden. Hierzu werden große Behälter vorzugweise bei Umgebungsdruck betrieben. Um die Bereitstellung von zwei einzelnen Tanks zu vermeiden, ist es bekannt, Schichtenspeicher, auch als thermokline Speicher bezeichnet, einzusetzen. In einem Schichtenspeicher tritt ein vertikales Temperaturgefälle im Wärmespeichermedium auf. Da das heiße Wärmespeichermedium üblicherweise eine geringere Dichte aufweist als kaltes Wärmespeichermedium, befindet sich im oberen Bereich des Schichtenspeichers heißes Wärmeträgermedium und im unteren Bereich kaltes Wärmespeichermedium. Durch diesen Dichteeffekt stabilisiert sich eine Temperaturschichtung im Behälter. Dieser ist im oberen Bereich heiß und im unteren Bereich kalt. Beim Beladen des Wärmespeichermediums wird heißes Wärmespeichermedium im oberen Bereich in den Schichtenspeicher zugeführt und kaltes Wärmespeichermedium aus dem unteren Bereich entnommen. Die Gesamtmenge an Wärmespeichermedium im Behälter bleibt da- bei weitgehend konstant. Entsprechend wird beim Entladen das heiße Wärmespeichermedium am oberen Bereich entnommen und das kalte Wärmespeichermedium im unteren Bereich zugeführt.

Ein weiterer Vorteil des Schichtenspeichers ist, dass die Temperatur im Gasraum weitgehend konstant bleibt, da die Temperatur an der Oberfläche des Wärmespeichermediums in der Regel der des heißen Wärmespeichermediums entspricht.

Besonders geeignet ist der Einsatz von Schichtenspeichern bei Wärmespeichermedien mit einer kleinen Temperaturleitfähigkeit, da hierdurch der Wärmeaustausch im Wärmespeicherme- dium innerhalb des Schichtenspeichers reduziert wird, so dass auch über einen längeren Zeitraum die Temperaturschichtung erhalten bleibt.

Insbesondere bei großen Mengen an Flüssigkeit und großen Temperaturdifferenzen zwischen der kalten und der heißen Flüssigkeit hat ein Schichtenspeicher jedoch den Nachteil, dass eine sehr große Bauhöhe erforderlich ist. Die Bauhöhe ist jedoch durch den hydrostatischen Druck der gespeicherten Flüssigkeit, beispielsweise des Wärmeträgermediums, begrenzt. Um diesem Nachteil entgegenzuwirken ist es aus der WO-A 201 1/138270 bekannt, mehrere als Schichtenspeicher gestaltete Speicherzellen in Reihe zu schalten. Hierbei wird der ersten, heißen Spei- cherzelle die heiße Flüssigkeit entnommen oder zugeführt und der letzten, kalten Speicherzelle die kalte Flüssigkeit. Um den Flüssigkeitsstand in den einzelnen Speicherzellen im wesentlichen konstant zu halten, erfolgt jeweils mit der direkt benachbarten in Reihe geschalteten Speicherzelle ein Flüssigkeitsaustausch, bei dem jeweils die kältere Flüssigkeit im unteren Bereich der wärmeren Speicherzelle der kälteren Speicherzelle im oberen Bereich zugeführt wird oder umgekehrt die Flüssigkeit au dem oberen Bereich der kälteren Speicherzelle der wärmeren Speicherzelle im unteren Bereich.

In der Gasphase einer jeden Speicherzelle können sich Gase ansammeln, die entfernt werden müssen. Die Gase können zum Beispiel durch Zersetzung des Wärmespeichermediums entstehen oder auch im Wärmespeichermedium gelöste Inertgase sein. Die Zersetzung des Wärmespeichermediums erfolgt dabei bevorzugt in den Speicherzellen mit einer hohen Temperatur.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Speicherung einer Flüssigkeit mit mindestens zwei in Reihe geschalteten Speicherzellen bereitzustellen, bei der der zu entnehmende Gasstrom reduziert werden kann und die zudem eine Regeneration des Wärmespeichermediums ermöglicht.

Gelöst wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung zur Speicherung einer Flüssigkeit mit mindes- tens zwei in Reihe geschalteten Speicherzellen, wobei einer ersten Speicherzelle über eine erste zentrale Leitung heiße Flüssigkeit zugeführt oder entnommen werden kann und einer letzten der in Reihe geschalteten Speicherzellen kalte Flüssigkeit über eine zweite zentrale Leitung zugeführt oder entnommen werden kann, und wobei die Temperatur der Flüssigkeit in den in Reihe geschalteten Speicherzellen von der ersten Speicherzelle zur letzten Speicherzelle je- weils abnimmt, und die einzelnen Speicherzellen jeweils über eine Verbindung vom unteren Bereich der wärmeren Speicherzelle zum oberen Bereich der kälteren Speicherzelle miteinander verbunden sind, und wobei mindestens eine Speicherzelle mit einem Deckel verschlossen ist, so dass sich zwischen der Flüssigkeit in den Speicherzellen und dem Deckel ein Gasraum ausbildet, wobei aus mindestens einem Gasraum eine Gasleitung abzweigt, die in die Flüssig- keit einer kälteren Speicherzelle oder in die Flüssigkeit in der Verbindung zweier benachbarter Speicherzellen eintaucht, wobei mindestens eine der benachbarten Speicherzellen eine niedrigere Temperatur aufweist als die Temperatur der Speicherzelle, aus deren Gasraum die Gasleitung abzweigt. Durch die Gasleitung, die aus einem Gasraum abzweigt und in die Flüssigkeit einer kälteren

Speicherzelle oder in die Flüssigkeit in der Verbindung zweier benachbarter Speicherzellen, von denen mindestens eine eine niedrigere Temperatur aufweist als die Temperatur der Speicherzelle, aus deren Gasraum die Gasleitung abzweigt, wird zum einen Gas, das sich in dem Gasraum der Speicherzelle ansammelt abgeführt, sobald ein Druck erreicht ist, der größer ist als der Druck an der Eintauchstelle der Gasleitung, so dass hier verhindert wird, dass ein Überdruck entsteht. Das Eintauchen der Gasleitung in die Flüssigkeit hat den weiteren Vorteil, dass das Gas, das aus der Gasleitung entweicht zunächst in intensiven Kontakt mit der Flüssigkeit gebracht wird. Insbesondere, wenn das Gas durch Zersetzungsprodukte der Flüssigkeit ent- steht, besteht so die Möglichkeit einer Regeneration. In der kälteren Flüssigkeit, mit der das Gas in Kontakt gebracht wird, können Bestandteile des Gases kondensieren oder mit Bestandteilen der Flüssigkeit chemisch reagieren. Insbesondere, wenn flüssige Zersetzungsprodukte in der Flüssigkeit enthalten sind, kann hierdurch eine Regeneration der Flüssigkeit ermöglicht werden, insbesondere dann, wenn die Regeneration bei niedrigeren Temperaturen abläuft als die Zersetzung. Das Eintauchen der Gasleitung in die Flüssigkeit und der so realisierte intensive Kontakt des wärmeren Gases mit der kälteren Flüssigkeit hat den weiteren Vorteil, dass auch die Kontaktzeit des Gases mit der Flüssigkeit gegenüber einer Zugabe in den Gasraum einer Speicherzelle deutlich erhöht wird, so dass auch langsam ablaufenden Reaktionen, ins- besondere zur Regeneration der Flüssigkeit, ausreichend Zeit gegebenen wird.

Die Ausführungsform, bei der die Gasleitung in der Verbindung zweier benachbarter Speicherzellen in die Flüssigkeit eintaucht, hat den Vorteil, dass hier durch aufsteigendes Gas in der Flüssigkeit die Temperaturschichtung in einer Speicherzelle nicht gestört wird.

Als Gasleitung kann jede beliebige Einrichtung, durch die ein Gas transportiert werden kann, eingesetzt werden. Geeignet als Gasleitungen sind zum Beispiel Rohrleitungen, gasführende Kanäle oder gasdichte Schläuche. Da insbesondere in einem Solarkraftwerk zu Zeiten der Sonneneinstrahlung kalte Flüssigkeit aus der Vorrichtung entnommen wird, durch ein Solarfeld geleitet wird, in dem die Flüssigkeit Wärme aufnimmt und dann als heiße Flüssigkeit in die Vorrichtung zurückgeführt wird und während Zeiten, in denen keine Sonne scheint, heiße Flüssigkeit entnommen, die Wärme zur Dampferzeugung genutzt und anschließend die so abgekühlte Flüssigkeit als kalte Flüssigkeit wieder in die Vorrichtung zurückgeführt wird, befindet sich im allgemeinen in allen Speicherzellen Flüssigkeit, die einen Anteil an thermisch belastetem Wärmeträger, der sich chemisch verändert haben kann, enthält.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich insbesondere als Wärmespeicher für Solarkraft- werke, beispielsweise linear konzentrierende Solarkraftwerke, beispielsweise Parabolrinnenso- larkraftwerke oder Fresnel-Kraftwerke, oder Turmkraftwerke, in denen als Wärmespeichermedium eine Salzschmelze eingesetzt wird. Diese Salzschmelze befindet sich dann als Flüssigkeit in den Speicherzellen der Vorrichtung. Üblicherweise als Wärmeträger in Solarkraftwerken eingesetzte Salze enthalten zum Beispiel Alkalimetallnitrate und/oder -nitrite. Insbesondere Nitritsalze haben jedoch die Eigenschaft bei hohen Temperaturen, im Allgemeinen bei Temperaturen oberhalb von 400°C unter Bildung von Stickstoffmonoxid und Alkalimetalloxiden oder Erdalkalimetalloxiden zu Nitraten zu reagieren. Diese Reaktion ist reversibel, wobei bei niedrigeren Temperaturen die entstandenen Nitratsalze und Oxide in Gegenwart von Stickstoffmonoxid wieder Nitritsalze bilden. Die für die Regeneration der Nitritsalze benötigte Reaktivität und Zeit wird durch eine Einspeisung des Gases in die Flüssigkeit mit großer Gasflüssiggrenzfläche in großem Reaktionsvolumen erzielt. In einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die Verbindung zwischen zwei Speicherzellen einen Zellzwischenraum, wobei der Zellzwischenraum mit einem Überlauf von der kälteren Speicherzelle getrennt ist und durch eine Trennwand mit einer Öffnung im unteren Bereich von der wärmeren Speicherzelle, so dass bei einer Durchströmung der Speicherzellen von der heißen ersten Speicherzelle zur kalten letzten Speicherzelle die Flüssigkeit jeweils durch die Öffnung im unteren Bereich der Trennwand in den Zellzwischenraum strömt und über den Überlauf aus dem Zellzwischenraum in die kältere Speicherzelle oder bei Strömung in entgegengesetzter Richtung über den Überlauf in den Zellzwischenraum und durch die Öffnung im unteren Bereich der Trennwand aus dem Zellzwischenraum in die wärmere Speicherzelle fließt.

Alternativ zur Gestaltung mit einem Zellzwischenraum ist es auch möglich, die einzelnen Speicherzellen zum Beispiel jeweils mit einer Rohrleitung zu verbinden. Die Rohrleitungen verlaufen dabei jeweils vom unteren Bereich einer wärmeren Speicherzelle zum oberen Bereich einer kälteren Speicherzelle.

Durch die entsprechende Verbindung der Speicherzellen entweder über Zellzwischenräume oder über Rohrleitungen strömt jeweils die wärmere Flüssigkeit der kälteren Speicherzelle in den kälteren Bereich der wärmeren Speicherzelle, so dass die Temperatur der warmen Flüssigkeit in der kälteren Speicherzelle der Temperatur der kalten Flüssigkeit in der wärmeren Spei- cherzelle im Wesentlichen entspricht. Temperaturunterschiede zwischen der warmen Flüssigkeit der kälteren Speicherzelle und der kalten Flüssigkeit der warmen Speicherzelle resultieren dabei jeweils lediglich aus Wärmeverlusten, die beispielsweise aufgrund einer nicht idealen Isolierung oder bei längerer Speicherung aufgrund von Wärmeaustauscheffekten in einer Speicherzelle auftreten können.

Die Gestaltung der Vorrichtung derart, dass jeweils zwischen zwei Speicherzellen ein Zellzwischenraum ausgebildet ist, ist bevorzugt, da hierdurch eine kompakte Bauweise ermöglicht wird. Zudem kann durch den Zellzwischenraum auf eine Isolierung auf den Seiten der Speicherzelle, an denen der Zellzwischenraum zur Verbindung mit einer benachbarten Speicherzel- le angeordnet ist, verzichtet werden.

Zusätzlich zu den Gasleitungen, die vom Gasraum einer wärmeren Speicherzelle in die Flüssigkeit in einer kälteren Speicherzelle münden, ist es auch möglich, vorzusehen, dass aus mindestens einem Gasraum einer Speicherzelle eine Gasleitung abzweigt, die in die Flüssigkeit einer wärmeren Speicherzelle eintaucht. Insbesondere beim Anfahren oder Abfahren des Solarkraftwerkes oder auch bei einem Betriebswechsel vom Tagbetrieb mit Sonneneinstrahlung zum Nachtbetrieb ohne Sonneneinstrahlung erlauben die zusätzlichen Gasleitungen, die aus dem Gasraum einer kälteren Speicherzelle in der Flüssigkeit einer wärmeren Speicherzelle münden, dass Druckdifferenzen in den Gasräumen ausgeglichen werden können. Bei einem geringeren Druck in den wärmeren Speicherzellen kann dann Gas aus einer kälteren Speicherzelle in die wärmere gelangen. Auf der anderen Seite ist es durch die Gasleitungen von dem Gasraum der wärmeren Speicherzelle in die Flüssigkeit der kälteren Speicherzelle möglich, einen Druckausgleich zu realisieren, wenn der Druck in den Gasräumen der kälteren Speicherzellen niedriger ist als in den wärmeren Speicherzellen.

Um zu ermöglichen, dass Gas gezielt nur in einer Richtung strömen kann, ist es zum Beispiel möglich, in einer oder mehreren Gasleitungen Ventile vorzusehen, mit denen die Gasleitungen geöffnet oder verschlossen werden können.

Um einen Gasausgleich in der gesamten Vorrichtung zu ermöglichen, ist es besonders bevorzugt, wenn alle Speicherzellen mit einem Deckel verschlossen sind und aus allen Speicherzel- len außer der kältesten am Deckel eine Gasleitung abzweigt, die in der benachbarten kälteren Speicherzelle oder in der Verbindung der Speicherzelle zur benachbarten kälteren Speicherzelle mündet, und aus dem Deckel der kältesten Speicherzelle ein Gasauslass abzweigt.

Wenn zusätzlich auch die Gasleitungen von einem Gasraum einer kälteren Speicherzelle in die Flüssigkeit einer wärmeren Speicherzelle vorgesehen sind, ist es weiterhin besonders bevorzugt, wenn alle Speicherzellen mit einem Deckel verschlossen sind und aus allen Speicherzellen außer der wärmsten eine Gasleitung aus dem Deckel abzweigt, die in die Flüssigkeit der benachbarten wärmeren Speicherzelle eintaucht. Neben dem Eintauchen der Gasleitungen in die jeweils benachbarte Speicherzelle ist selbstverständlich auch jede andere Ausgestaltung möglich. So ist es zum Beispiel möglich, dass die Gasleitungen nicht in die unmittelbar benachbarte Speicherzelle münden sondern zum Beispiel jeweils mindestens eine Speicherzelle übersprungen wird. In diesem Fall können dann die Gasleitungen aus den Gasräumen der Speicherzellen, für die keine entsprechenden kälteren oder wärmeren Speicherzellen mehr vorliegen, zum Beispiel jeweils in die kälteste oder in die wärmste Speicherzelle münden. Alternativ ist es auch möglich, mehrere Gasauslässe vorzusehen und das Gas aus den Speicherzellen, für die keine entsprechenden kälteren oder wärmeren Speicherzellen existieren, in die die Gasleitung münden kann, zu entnehmen. Um eine besonders gute Gasverteilung in der Flüssigkeit zu erzielen, insbesondere dann, wenn das Gas Abbauprodukte der Flüssigkeit enthalten kann, die durch eine reversible Reaktion in der Flüssigkeit wieder zur Regeneration genutzt werden können, ist es bevorzugt, wenn an mindestens einem in die Flüssigkeit eingetauchten Ende der Gasleitung ein Gasverteiler ausgebildet ist, mit dem durch die Gasleitung strömendes Gas in Form kleiner Bläschen in der Flüssigkeit verteilt wird. Besonders bevorzugt ist es, wenn an allen in die Flüssigkeit eingetauchten Enden der Gasleitungen ein Gasverteiler ausgebildet ist, mit dem durch die Gasleitung strömendes Gas in Form kleiner Bläschen in der Flüssigkeit verteilt wird. Ein entsprechender Gasverteiler kann zum Beispiel in Form einer Verschlussplatte mit vielen kleinen Öffnungen gestaltet sein. Um den Druckverlust möglichst gering zu halten, ist es hierbei vorteilhaft, am Ende der Gasleitung eine Durchmessererweiterung vorzusehen, die mit der Platte verschlossen wird. Alternativ können auch beliebige andere Gasverteiler eingesetzt werden, zum Beispiel Ringverteiler oder Gasleitungen, in denen kleine Öffnungen vorgesehen sind, durch die das Gas entweichen kann. Zusätzlich kann eine große Gas/Flüssig-Grenzfläche durch übliche Ein- bauten, beispielsweise strukturierte oder ungeordnete Packungen, in den Speicherzellen realisiert werden

Damit die Kontaktzeit des Gases in der Flüssigkeit möglichst groß ist, ist es weiterhin bevorzugt, wenn die aus dem Deckel abzweigenden Gasleitungen mindestens in das untere Drittel der Flüssigkeit eintauchen, wenn die Speicherzelle bis zum Überlauf befüllt ist. Hierdurch muss das Gas durch eine lange Flüssigkeitsstrecke nach oben strömen, bis es den Gasraum der Speicherzelle erreicht. Da durch das Eintauchen der hydraulische Druck in der Flüssigkeit überwunden werden muss, damit das Gas aus der Gasleitung in die Flüssigkeit einströmen kann, ist es weiterhin bevorzugt, in der Gasleitung einen Verdichter aufzunehmen, mit dem das Gas in die Flüssigkeit der benachbarten Speicherzelle oder den Zellzwischenraum transportiert wird. Der Verdichter ist dabei so auszulegen, dass der hydraulische Druck der Flüssigkeit am Gasleitungsende überwunden werden kann, damit das Gas entsprechend durch die Gasleitung strömt. Ein weiterer Vorteil des Einsatzes eines Verdichters ist, dass ein gezielter Abzug von Gas aus einem Gasraum einer Speicherzelle möglich ist. Anders als bei der Ausführungsform ohne Verdichter kann Gas auch dann entnommen und einer benachbarten Speicherzelle zugeführt werden, wenn der Druck im Gasraum noch niedriger ist als der Druck an der Stelle, an der die Gasleitung in der Flüssigkeit mündet. In einer Ausführungsform der Erfindung ist in der Verbindung zwischen zwei benachbarten Speicherzellen eine Vorrichtung zur Förderung der Flüssigkeit angeordnet. Durch die Vorrichtung zur Förderung der Flüssigkeit ist es möglich, die Flüssigkeit unabhängig vom hydrostatischen Druck in eine benachbarte Speicherzelle zu fördern. Dies erlaubt zum Beispiel auch dann einen Transport, wenn zwei Speicherzellen gleich hoch gefüllt sind oder sogar dann, wenn die Speicherzelle, aus der Flüssigkeit entnommen wird, einen niedrigeren Füllstand hat als die benachbarte Speicherzelle, in die die Flüssigkeit transportiert wird. Hierdurch wird unabhängig von den Füllständen in den einzelnen Speicherzellen der Betrieb der Vorrichtung sichergestellt. Dies ist insbesondere bei Verwendung als Wärmespeicher in einem Solarkraftwerk notwendig, damit das Solarkraftwerk unabhängig vom Füllzustand einzelner Speicherzellen betrieben werden kann. Zudem kann durch die Vorrichtung zur Förderung der Flüssigkeit eine Geländeneigung ausgeglichen werden. Es ist nicht mehr zwingend erforderlich, dass alle Speicherzellen auf gleicher Höhe stehen und gleich hoch befüllt sind. Die Vorrichtung zur Förderung der Flüssigkeit erlaubt es auch, gleich gestaltete Speicherzellen, die vorzugsweise jeweils eine gleiche Füllhöhe haben, auf unterschiedlichem Bodenniveau zu platzieren.

Als Vorrichtung zur Förderung der Flüssigkeit wird üblicherweise eine Pumpe eingesetzt. Hierbei ist jede beliebige Pumpe einsetzbar, die den gewünschten Flüssigkeitsdurchsatz bereitstellen kann und für die Förderung der eingesetzten Flüssigkeit einsetzbar ist, beispielsweise einer Salzschmelze, wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung als Wärmespeicher in einem Solar- kraftwerk eingesetzt wird.

Wenn zwischen zwei benachbarten Speicherzellen ein Zellzwischenraum ausgebildet ist, durch den die Flüssigkeit transportiert wird, ist es vorteilhaft, die Vorrichtung zur Förderung der Flüs- sigkeit in der Öffnung im unteren Bereich der wärmeren Speicherzelle anzuordnen. Um einen Transport der Flüssigkeit sowohl von der wärmeren in die kältere Speicherzelle als auch von der kälteren in die wärmere Speicherzelle gewährleisten zu können, ist es möglich, zwei Pumpen mit jeweils entgegengesetzter Förderrichtung einzusetzen und dann jeweils die Pumpe zu betreiben, mit der die Flüssigkeit in die gewünschte Richtung gefördert wird. Alternativ ist es auch möglich, eine Pumpe einzusetzen, mit der eine Förderumkehr möglich ist, so dass mit der gleichen Pumpe je nach Bedarf Flüssigkeit von der kälteren in die wärmere Speicherzelle oder von der wärmeren in die kältere Speicherzelle gefördert werden kann. Bei einer Verbindung von zwei Speicherzellen über eine Rohrleitung kann die Vorrichtung zur Förderung der Flüssigkeit an jeder beliebigen Position in der Rohrleitung platziert werden. Insbesondere bei Verbindung von zwei Speicherzellen über eine Rohrleitung ist es bevorzugt, wenn als Vorrichtung zur Förderung der Flüssigkeit eine Pumpe eingesetzt wird, bei der sich die Förderrichtung umkehren lässt. Alternativ ist es in diesem Fall auch möglich, die Rohrleitung mit einem Bypass zu gestalten, wobei eine Pumpe im Bereich des Bypasses in der Rohrleitung und eine zweite Pumpe im Bypass angeordnet sind, so dass je nach Förderrichtung die Flüssigkeit entweder durch die Rohrleitung oder durch den Bypass gefördert wird. Neben der Gestaltung mit einem Bypass ist es weiterhin selbstverständlich auch möglich, zwei benachbarte Speicherzellen jeweils mit zwei Rohrleitungen zu verbinden, wobei in einer Rohrleitung eine Vorrichtung zur Förderung der Flüssigkeit angeordnet ist, mit der ein Transport von der kälteren in die wärmere Speicherzelle erfolgt und in der zweiten Rohrleitung entsprechend in die andere Richtung der Transport von der wärmeren in die kältere Speicherzelle.

Insbesondere in Verbindung mit der Vorrichtung zum Transport der Flüssigkeit zwischen zwei Speicherzellen ist es bevorzugt, in den Speicherzellen eine Füllstandssteuerung zu installieren, die so eingerichtet ist, dass bei Erreichen eines maximalen Füllstandes Flüssigkeit in eine benachbarte Speicherzelle gefördert wird. Hierdurch ist es möglich, gezielt Flüssigkeit aus einer Speicherzelle zu entfernen, wenn der maximale Füllstand überschritten wird. Hierdurch kann zum Beispiel sichergestellt werden, dass immer ein minimaler Gasraum über der Flüssigkeit vorhanden ist. Zudem kann eine Überbefüllung der Speicherzelle, die dann zu einem Druckanstieg führen kann, vermieden werden.

Neben der Füllstandssteuerung, bei der bei Erreichen eines maximalen Füllstandes Flüssigkeit in eine benachbarte Speicherzelle gefördert wird, ist es auch möglich, eine Füllstandssteuerung vorzusehen, die so eingerichtet ist, dass bei Unterschreiten eines minimalen Füllstandes Flüssigkeit aus einer benachbarten Speicherzelle in die Speicherzelle gefördert wird. Dies kann insbesondere für einen sicheren Betrieb notwendig sein, um zum Beispiel zu vermeiden, dass Pumpen trockenlaufen können. Insbesondere, wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung als Wärmespeicher in einem Solarkraftwerk eingesetzt wird und die in der Vorrichtung gespeicherte Flüssigkeit eine Salzschmelze ist, muss auch nach einem längeren Betriebsausfall, bei dem beispielsweise die Temperatur unter die Schmelztemperatur des Salzes fällt, so dass das Salz beginnt zu erstarren, sicherge- stellt werden, dass ein erneutes Anlaufen des Betriebs möglich ist. Hierzu ist es zum Beispiel möglich, jede Speicherzelle mit einem Wärmeübertrager auszustatten, wobei jeweils die Wärmeübertrager benachbarter Speicherzellen miteinander verbunden sind und alle Wärmeübertrager in Reihe von einem Wärmeträgermedium durchströmt werden. In diesem Fall ist es vor- teilhaft, das Wärmeträgermedium durch die Wärmetauscher in Richtung von der wärmsten zur kältesten Speicherzelle zu transportieren. Selbstverständlich ist aber auch eine Strömung des Wärmeträgermediums durch die Wärmetauscher in entgegengesetzter Richtung möglich. Weiterhin ist es auch möglich, die Flüssigkeit in einer Speicherzelle als zusätzlichen Wärmeträger zu nutzen, wobei in diesem Fall auch nur eine Speicherzelle mit einem Wärmetauscher ausge- stattet sein kann. Der Wärmetauscher kann dann beispielsweise als Dampferzeuger genutzt werden. Bevorzugt ist jedoch eine Anordnung, bei der alle Speicherzellen mit einem Wärmetauscher ausgestattet sind.

Neben dem Aspekt, das Salz in den Speicherzellen durch den Einsatz der Wärmetauscher di- rekt zu erwärmen, ist es auch möglich, die gesamte Vorrichtung als Wärmetauscher zu nutzen. In diesem Fall nimmt das durch die Wärmetauscher strömende Medium Wärme von der Flüssigkeit aus den Speicherzellen auf. Gleichzeitig wird in diesem Fall vorzugsweise auch die Flüssigkeit durch die Speicherzellen gefördert, wobei jeweils kalte Flüssigkeit entnommen, extern aufgeheizt - beispielsweise durch Sonneneinstrahlung - und als warme Flüssigkeit wieder zurückgeleitet wird.

Um nicht jede einzelne Speicherzelle vollständig an allen Wandungen thermisch aufwändig isolieren zu müssen und um zudem die Speicherzellen möglichst platzsparend zu positionieren, ist es bevorzugt, wenn die Speicherzellen schneckenförmig um einen Mittelpunkt angeordnet sind. In diesem Fall befinden sich warme Speicherzellen jeweils in unmittelbarer Nachbarschaft, so dass eine Isolierung, wie sie zur Umgebung hin erforderlich wäre, nicht notwendig ist. Eine vollständige Isolierung muss lediglich um die äußersten Speicherzellen angebracht werden. Ein weiterer Vorteil der schneckenförmigen Anordnung ist, dass die Speicherzellen sich jeweils gegenseitig abstützen, da diese jeweils im Wesentlichen gleich hoch befüllt sind. Somit wirken auf die Wandungen zweier aneinander angrenzender Speicherzellen im Wesentlichen gleiche Drücke, was zu einer mechanischen Stabilisierung führt. Um die äußersten der schneckenförmig angeordneten Speicherzellen ist dann vorteilhafterweise eine drucktragende Wand aufgebaut, die für die notwendige mechanische und statische Stabilität sorgt. Um einen Temperaturausgleich zwischen zwei benachbarten Speicherzellen zu verhindern und thermische Ausdehnungen aufgrund von Temperaturwechseln auszugleichen, ist es selbstverständlich auch möglich, zwischen die Speicherzellen temperatur- und druckbeständiges Dämmmaterial einzubringen. Hierbei ist es insbesondere bevorzugt, wenn zwischen benachbarten Speicherzellen in der schneckenförmigen Anordnung, die nicht über einen Zellzwischen- räum miteinander verbunden sind, eine thermische Isolierung aufgenommen ist.

Für eine einfache Konstruktion der Vorrichtung mit schneckenförmig angeordneten Speicherzellen ist es bevorzugt, wenn die erste Speicherzelle in der Mitte der schneckenförmig angeordne- ten Speicherzellen und die letzte Speicherzelle am äußeren Rand angeordnet sind. Hierbei ist es sowohl möglich, dass die erste Speicherzelle die kälteste Speicherzelle und die letzte Speicherzelle die wärmste Speicherzelle ist, als auch, dass die erste Speicherzelle die wärmste Speicherzelle und die letzte Speicherzelle die kälteste ist.

Um thermische Spannungen und unterschiedliche thermische Ausdehnungen, die sich aufgrund von Temperaturunterschieden in einer Speicherzelle ergeben können, ausgleichen zu können, ist es weiterhin bevorzugt, wenn jede Speicherzelle ein thermisches Kompensationsprofil aufweist. Das thermische Kompensationsprofil kann dabei zum Beispiel in Form einer von oben nach unten in der Speicherzelle verlaufenden Welle oder in die Speicherzelle ragende Einbuchtung in mindestens einer Wandung realisiert werden. Bevorzugt ist bei einer schneckenförmigen Anordnung der Speicherzellen, wenn das thermische Kompensationsprofil auf den Seiten ausgebildet ist, an denen sich bei der schneckenförmigen Anordnung die nächste Speicherzelle in Umfangsrichtung anschließt. Selbstverständlich kann zusätzlich oder alternativ auch in den an- deren Wandungen der Speicherzelle ein thermisches Kompensationsprofil ausgebildet sein. Weiterhin ist es auch möglich und vorteilhaft, am Boden der Speicherzelle ein thermisches Kompensationsprofil vorzusehen.

Durch das thermische Kompensationsprofil können insbesondere bei einer Anordnung, bei der die Speicherzellen unmittelbar benachbart angeordnet sind, beispielsweise bei der schneckenförmigen Anordnung, Längendehnungen der Wandungen kompensiert werden, so dass diese keine Kraft auf benachbarte Speicherzellen ausüben.

Weiterhin ist es möglich, mehrere Speicherzellen in ein Gehäuse einzubringen. Hierbei sind die Speicherzellen und das Gehäuse so gestaltet, dass es möglich ist, die Speicherzellen jeweils einzeln zu entnehmen und auszutauschen. Hierzu sind die Speicherzellen im Gehäuse vorzugsweise in einem Flüssigkeitsbad eingetaucht. Durch das Flüssigkeitsbad wirken auch bei entnommener Speicherzelle die gleichen Drücke auf die Wandungen der noch verbliebenen Speicherzellen wie bei vollständig enthaltenen Speicherzellen. Es ist somit nicht notwendig, die Wandungen der Speicherzellen so auszulegen, dass diese große Druckdifferenzen durch die Flüssigkeit im Inneren der Speicherzelle gegenüber der Umgebung aufnehmen können. Durch das Flüssigkeitsbad wirken im Wesentlichen gleiche Drücke von innen und außen auf die Wandung. Die Flüssigkeit, die für das Flüssigkeitsbad genutzt wird, kann die gleiche Flüssigkeit sein wie die, die in den Speicherzellen enthalten ist. Es ist jedoch auch möglich, als Flüssigkeit für das Flüssigkeitsbad eine Flüssigkeit einzusetzen, die für den Temperaturbereich, in dem die Speicherzellen betrieben werden, geeignet ist. Als Flüssigkeit eignet sich zum Beispiel eine Salzschmelze, die in ihrer Zusammensetzung von der in den Speicherzellen enthaltenen Flüssigkeit abweicht. Geeignet als Flüssigkeit für das Flüssigkeitsbad ist zum Beispiel Solarsalz. Die die Speicherzellen umgebende Flüssigkeit im Gehäuse ist dabei eine stehende Flüssigkeit, die am Wärmeaustausch für die Wärmespeicherung in den Speicherzellen nicht beteiligt ist. Um die Speicherzellen gegenüber der die Speicherzellen umgebende Flüssigkeit im Gehäuse thermisch zu isolieren ist es möglich, die Wandungen der Speicherzellen mit einer geeigneten Isolierung zu versehen. Bei einem schneckenförmigen Aufbau, bei dem außen die kälteren Speicherzellen und in der Mitte die heißen Speicherzellen angeordnet sind, ergibt sich neben dem Vorteil der besseren Wärmeverteilung beim Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung als Wärmespeicher in ei- nem Solarkraftwerk zusätzlich der Vorteil, dass für den Aufbau des Außenmantels hochfeste Stähle eingesetzt werden können, die im Innenraum bei den dort herrschenden hohen Temperaturen keine ausreichende Festigkeit mehr besitzen würden. Im Inneren können weniger feste Werkstoffe genutzt werden, da sich die Wände der Speicherzellen jeweils an den Nachbarzellen abstützen können und durch die in der Regel gleiche Füllhöhe, Druckkräfte ausgeglichen werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 mehrere in Reihe geschaltete Speicherzellen, wobei aus dem Gasraum jeder Speicherzelle eine Gasleitung abzweigt, die in der Flüssigkeit einer benachbarten Speicherzelle mündet,

Figur 2 eine Speicherzelle, aus deren Gasraum eine Gasleitung abzweigt, die in einem Zellzwischenraum zwischen zwei Speicherzellen mündet,

Figur 3 mehrere in Reihe geschaltete Speicherzellen, wobei aus dem Gasraum jeder Spei- cherzelle eine Gasleitung abzweigt, die in der Flüssigkeit einer benachbarten kälteren Speicherzelle mündet und eine Gasleitung, die in der Flüssigkeit einer benachbarten wärmeren Speicherzelle mündet,

Figur 4 mehrere in Reihe geschaltete Speicherzellen, in denen jeweils ein Wärmetauscher aufgenommen ist,

Figur 5 eine Aufsicht auf eine schneckenförmige Anordnung der Speicherzellen,

Figur 6 eine Aufsicht auf eine Speicherzelle einer schneckenförmigen Anordnung mit ther- mischen Kompensationsprofilen,

Figur 7 eine Schnittdarstellung durch zwei benachbarte Speicherzellen mit einem thermischen Kompensationsprofil im Boden. In Figur 1 sind mehrere in Reihe geschaltete Speicherzellen dargestellt, wobei aus dem Gasraum jeder Speicherzelle eine Gasleitung abzweigt, die in der Flüssigkeit einer benachbarten Speicherzelle mündet. Eine Vorrichtung 1 zur Speicherung einer Flüssigkeit umfasst mehrere Speicherzellen 3, die jeweils als Schichtenspeicher ausgebildet sind, so dass in jeder Speicherzelle 3 entsprechend ihrer Dichte die Flüssigkeit oben wärmer und unten kälter ist.

Jeweils zwei benachbarte Speicherzellen 3 weisen eine Verbindung 5 auf, die so gestaltet ist, dass der wärmere, obere Bereich einer kälteren Speicherzelle 3 mit dem unteren, kälteren Bereich einer wärmeren Speicherzelle 3 verbunden ist. Hierdurch entspricht jeweils die Temperatur der wärmeren Flüssigkeit in der kälteren Speicherzelle 3 der Temperatur der kälteren Flüssigkeit in der wärmeren Speicherzelle 3.

In der hier dargestellten Ausführungsform ist die Verbindung 5 in Form eines Zellzwischenraumes 7 gestaltet. Damit der Flüssigkeitstransport über den Zellzwischenraum 7 realisiert werden kann, ist der Zellzwischenraum 7 über eine untere Öffnung 9 mit dem unteren Bereich 1 1 der wärmeren Speicherzelle 3 und über eine obere Öffnung 13 mit dem oberen Bereich 15 der käl- teren Speicherzelle 3 verbunden. Der Zellzwischenraum 7 und die Öffnungen 9, 13 können zum Beispiel so realisiert werden, dass der Zellzwischenraum 7 zur wärmeren Speicherzelle 3 mit einer ersten Wandung 17 und zur kälteren Speicherzelle 3 mit einer zweiten Wandung 19 abgegrenzt ist. Die erste Wandung 17 endet dabei oberhalb des Bodens 21 der wärmeren Speicherzelle 3 und des Zellzwischenraumes 7, so dass zwischen Boden 21 und erster Wandung 17 die untere Öffnung 9 ausgebildet wird. Alternativ ist es selbstverständlich auch möglich, eine ausreichend große Öffnung in der ersten Wandung 17 auszubilden. Demgegenüber steht die zweite Wandung 19 auf dem Boden zwischen dem Zellzwischenraum 7 und der kälteren Speicherzelle 3, wobei die zweite Wandung 19 unterhalb der maximalen Füllhöhe der kälteren Speicherzelle 3 in einem Überlauf 23 endet, so dass die Flüssigkeit aus der kälteren Speicherzelle über den Überlauf 23 in den Zellzwischenraum 7 strömt. Alternativ zum Überlauf 23 ist es allerdings auch möglich, an der entsprechenden Position in der zweiten Wandung 19 eine Öffnung auszubilden, durch die die Flüssigkeit strömen kann.

Um einen Wärmeübergang der Flüssigkeit aus dem Zellzwischenraum 7 an die Flüssigkeit in den Speicherzellen 3 zu minimieren, ist es bevorzugt, wenn zumindest die zweite Wandung 19, bevorzugt aber beide Wandungen 17, 19 aus einem thermisch isolierenden Material gefertigt sind oder eine thermische Isolierung aufweisen.

Oberhalb der Flüssigkeit befindet sich in jeder Speicherzelle 3 ein Gasraum 25. Erfindungsge- mäß ist der Gasraum 25 und damit die Speicherzelle 3 mit einem Deckel 27 verschlossen. Aus dem Gasraum 25 zweigt eine Gasleitung 29 ab. Die Gasleitung 29 ist dabei so geführt, dass diese in der Flüssigkeit in einer kälteren Speicherzelle 3 mündet. Damit sich in der kältesten Speicherzelle 3 kein Überdruck aufbaut, ist die kälteste Speicherzelle 3 mit einem Gasauslass 31 versehen, durch den das Gas abgezogen werden kann. Das aus dem Gasauslass 31 ent- nommene Gas kann entweder an die Umgebung abgegeben werden oder - insbesondere, wenn das Gas in den Gasräumen 25 der Speicherzellen ein Inertgas ist oder eine Zusammensetzung aufweist, mit der eine Regeneration der Flüssigkeit in den Speicherzellen 3 möglich ist - in einen Gasspeicher geleitet werden. Die in der Vorrichtung gespeicherte Flüssigkeit kann zum Beispiel als Wärmespeicher genutzt werden. Dies ist besonders in Solarkraftwerken vorteilhaft, damit diese nicht nur bei Sonneneinstrahlung betrieben werden können sondern auch zu Zeiten, in denen keine Sonneneinstrah- lung verfügbar ist.

Zur Aufheizung der Flüssigkeit wird diese aus der kältesten Speicherzelle 3 durch eine zweite zentrale Leitung 33 entnommen, wobei die zweite zentrale Leitung 33 im unteren Bereich der kältesten Speicherzelle 3 angeordnet ist. Die entnommene Flüssigkeit nimmt in einem Solarfeld Wärme auf und die so aufgeheizte Flüssigkeit wird über eine erste zentrale Leitung 35 der wärmsten Speicherzelle 3 zugeführt. Die erste zentrale Leitung 35 ist dabei im oberen Bereich der wärmsten Speicherzelle angeordnet. Zum Flüssigkeitsausgleich zwischen den einzelnen Speicherzellen strömt Flüssigkeit durch die Verbindungen 5 zwischen zwei Speicherzellen von der wärmsten Speicherzelle 3 in Richtung der kältesten Speicherzelle 3. Zu Zeiten, zu denen keine Sonneneinstrahlung verfügbar ist, kann die gespeicherte Wärme genutzt werden. Hierzu wird die Flüssigkeit aus der wärmsten Speicherzelle 3 über die erste zentrale Leitung 35 entnommen, einem Wärmetauscher zugeführt, in dem die Wärme an einen Dampfkreislauf abgegeben wird und die so abgekühlte Flüssigkeit wird dann über die zweite zentrale Leitung in die kälteste Speicherzelle 3 zurückgeführt. In diesem Fall erfolgt dann ein Flüssigkeitsausgleich zwischen den einzelnen Speicherzellen 3, indem Flüssigkeit jeweils aus einer kälteren Speicherzelle 3 in die benachbarte wärmere Speicherzelle 3 über die Verbindung 5 der benachbarten Speicherzellen 3 strömt.

Alternativ zu der hier dargestellten Verbindung 5 zwischen zwei Speicherzellen 3 als Zellzwi- schenraum 7 ist es zum Beispiel auch möglich, die Verbindung 5 in Form einer Rohrleitung zu gestalten. Zusätzlich ist es möglich, in der Verbindung 5 zwischen zwei Speicherzellen 3 eine Vorrichtung zur Förderung der Flüssigkeit, beispielsweise eine Pumpe, aufzunehmen. Bei der hier dargestellten Ausführungsform mit Zellzwischenraum 7 wird die Pumpe dabei vorzugsweise in der unteren Öffnung 17 positioniert. Hierbei kann entweder eine Pumpe eingesetzt wer- den, deren Förderrichtung sich umkehren lässt oder alternativ zwei benachbarte Pumpen, die jeweils in entgegengesetzte Richtung fördern. Wenn die Verbindung 5 eine Rohrleitung ist, kann die Pumpe an jeder beliebigen geeigneten Stelle in der Rohrleitung positioniert werden.

Figur 2 zeigt eine Speicherzelle, aus deren Gasraum eine Gasleitung abzweigt, die in einem Zellzwischenraum zwischen zwei Speicherzellen mündet.

Alternativ zu der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform, bei der die Gasleitung 29 in der Flüssigkeit in einer kälteren Speicherzelle 3 mündet, mündet die Gasleitung 29 gemäß der in Figur 2 dargestellten Ausführungsform in der Verbindung 5 zwischen zwei benachbarten Spei- cherzellen 3. Dies hat den Vorteil, dass die Temperaturschichtung der Flüssigkeit in einer Speicherzelle 3 nicht durch einströmendes Gas gestört wird. Zusätzlich endet die Gasleitung 29 bei der in Figur 2 dargestellten Ausführungsform tiefer in der Flüssigkeit. Dies hat den weiteren Vorteil, dass ein längerer Kontakt der Flüssigkeit mit dem Gas realisiert werden kann. Dies ist insbesondere dann gewünscht, wenn durch den Kontakt der Flüssigkeit mit dem Gas eine Regeneration der Flüssigkeit bewirkt werden kann.

Für eine verbesserte Regeneration ist ein guter Austausch zwischen Gas und Flüssigkeit notwendig. Dieser kann zum Beispiel durch Einsatz eines geeigneten Gasverteilers 37 realisiert werden, mit dem das Gas in Form kleiner Bläschen in die Flüssigkeit eingespeist wird. Um den hydrodynamischen Druck zu überwinden und das Gas in die Flüssigkeit einspeisen zu können, ist in der Gasleitung 29 zusätzlich ein Verdichter 38 aufgenommen, mit dem das Gas aus dem Gasraum 25 abgesaugt und in die Flüssigkeit eingebracht wird.

Die Eintauchtiefe der Gasleitung und die Verwendung eines Gasverteilers zur Erzeugung feiner Gasblasen kann selbstverständlich auch bei der in Figur 1 dargestellten Anordnung eingesetzt werden.

In Figur 3 sind mehrere in Reihe geschaltete Speicherzellen dargestellt, wobei aus dem Gasraum jeder Speicherzelle eine Gasleitung abzweigt, die in der Flüssigkeit einer benachbarten kälteren Speicherzelle mündet und eine Gasleitung, die in der Flüssigkeit einer benachbarten wärmeren Speicherzelle mündet.

Die in Figur 3 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von der in Figur 1 dargestellten dadurch, dass zusätzlich aus jedem Gasraum eine zweite Gasleitung 39 abzweigt, die in der Flüssigkeit einer wärmeren Speicherzelle 3 mündet. Hierdurch wird ein Druckausgleich sowohl in Richtung der kälteren Speicherzellen 3 als auch in Richtung der wärmeren Speicherzellen 3 ermöglicht.

Bei der in Figur 4 dargestellten Ausführungsform ist in mehreren in Reihe geschalteten Spei- cherzellen jeweils ein Wärmetauscher aufgenommen.

In den Speicherzellen 3 kann zusätzlich jeweils ein Wärmetauscher 41 aufgenommen sein. In der hier dargestellten Ausführungsform ist jede Speicherzelle 3 mit einem Wärmetauscher 41 ausgerüstet. Die Wärmetauscher 41 sind dabei in Reihe geschaltet, so dass das Wärmeträger- medium alle Wärmetauscher 41 der Reihe nach durchströmt. Die Wärmetauscher können zum einen eine zusätzliche Sicherheit bieten, indem diese genutzt werden können - insbesondere bei Einsatz der Vorrichtung in Solarkraftwerken - um nach einem längeren Stillstand in der Vorrichtung gespeichertes Salz wieder vorzuerhitzen, zum anderen kann auch die in der Vorrichtung gespeicherte Flüssigkeit direkt als Wärmeträger genutzt werden, um das durch die Wär- metauscher 41 strömende Wärmeträgermedium zu erwärmen. Hierbei ist es zum Beispiel auch möglich, dass die Wärmetauscher 41 als Dampferzeuger eingesetzt werden und das durch die Wärmetauscher 41 strömende Wärmeträgermedium Wasser ist, das zunächst erwärmt, dann verdampft und überhitzt wird. Das Wärmeträgermedium kann dabei entweder in Richtung von der kältesten zur wärmsten Speicherzelle 3 oder in entgegengesetzter Richtung von der wärmsten zur kältesten Speicherzelle 3 durch die Wärmetauscher 41 strömen.

Um die in Reihe gestalteten Speicherzellen 3 möglichst kompakt anzuordnen und um zudem Isoliermaterial und Baumaterial einsparen zu können, ist es bevorzugt, die Speicherzellen 3 schneckenförmig anzuordnen. Eine solche schneckenförmige Anordnung der Speicherzellen ist in Figur 5 in Aufsicht dargestellt.

Besonders bevorzugt ist es, wenn bei der schneckenförmigen Anordnung die heißeste Spei- cherzelle 3 in der Mitte und die kälteren Speicherzellen 3 am Rand angeordnet sind. Hierdurch braucht die gesamte Vorrichtung gegen die Umgebung nur hinsichtlich der kälteren Flüssigkeit isoliert werden. Durch die schneckenförmige Anordnung können die Zellzwischenwände 43 wie vorstehend beschrieben in einer geringeren Stabilität ausgelegt werden, da sich benachbarte Zellen durch die darin enthaltene Flüssigkeit gegenseitig stabilisieren. Lediglich die äußersten Speicherzellen 3 müssen von einer drucktragenden Wand 45, die die gesamte schneckenförmige Anordnung umschließt, abgestützt werden.

Um aufgrund von Temperaturschwankungen auftretende Geometrieänderungen auszugleichen, ist es vorteilhaft, wenn die Speicherzellen mit thermischen Kompensationsprofilen 47 ausgestat- tet werden. Eine Aufsicht auf eine Speicherzelle 3 einer schneckenförmigen Anordnung mit thermischen Kompensationsprofilen 47 ist in Figur 6 dargestellt. Das thermische Kompensationsprofil kann dabei zum Beispiel wie hier dargestellt in Form einer von oben nach unten in der Wandung der Speicherzelle 3 verlaufenden Einbuchtung ausgebildet sein. In Figur 7 ist eine Schnittdarstellung durch zwei benachbarte Speicherzellen mit einem thermischen Kompensationsprofil im Boden dargestellt.

Damit von der Anordnung keine Wärme an den Boden abgegeben wird, weisen die Speicherzellen 3 wie in Figur 7 dargestellt vorzugsweise am Boden 49 eine Isolierung 51 auf. Der auf der Isolierung 51 aufliegende Boden 49 der Speicherzelle 3 kann zusätzlich mit einem thermischen Kompensationsprofil 47 zum Ausgleich von thermisch bedingten Längenänderungen ausgestaltet sein.

Damit keine Wärme von einer Speicherzelle zur daran anschließenden Speicherzelle abgege- ben wird, ist es weiterhin vorteilhaft, wenn zwischen zwei Speicherzellen eine Wandisolation 53 ausgebildet ist. Die Wandisolation 53 ist zudem vorzugsweise druckfest, damit auf die Wandungen der Speicherzellen 3 wirkende Druckkräfte durch die auf die Wandung der benachbarten Speicherzelle 3 wirkenden Druckkräfte kompensiert werden können. Bezugszeichenliste

1 Vorrichtung zur Speicherung von Flüssigkeit

3 Speicherzelle

5 Verbindung zweier Speicherzellen 3

7 Zellzwischenraum

9 untere Öffnung

1 1 unterer Bereich

13 obere Öffnung

15 oberer Bereich

17 erste Wandung

19 zweite Wandung

21 Boden

23 Überlauf

25 Gasraum

27 Deckel

29 Gasleitung

31 Gasauslass

33 zweite zentrale Leitung

35 erste zentrale Leitung

37 Gasverteiler

38 Verdichter

39 zweite Gasleitung

41 Wärmetauscher

43 Zellzwischenwände

45 drucktragende Wand

47 thermisches Kompensationsprofil

49 Boden

51 Isolierung

53 Wandisolation

Claims

Patentansprüche

Vorrichtung zur Speicherung einer Flüssigkeit mit mindestens zwei in Reihe geschalteten Speicherzellen (3), wobei einer ersten Speicherzelle (3) über eine erste zentrale Leitung (35) heiße Flüssigkeit zugeführt oder entnommen werden kann und einer letzten der in Reihe geschalteten Speicherzellen (3) kalte Flüssigkeit über eine zweite zentrale Leitung (33) zugeführt oder entnommen werden kann, und wobei die Temperatur der Flüssigkeit in den in Reihe geschalteten Speicherzellen (3) von der ersten Speicherzelle (3) zur letzten Speicherzelle (3) jeweils abnimmt, und die einzelnen Speicherzellen (3) jeweils über eine Verbindung (5; 7) vom unteren Bereich (1 1 ) der wärmeren Speicherzelle (3) zum oberen Bereich (15) der kälteren Speicherzelle (3) miteinander verbunden sind, und wobei mindestens eine Speicherzelle (3) mit einem Deckel (27) verschlossen ist, so dass sich zwischen der Flüssigkeit in der Speicherzelle (3) und dem Deckel (27) ein Gasraum (25) ausbildet, dadurch gekennzeichnet, dass aus mindestens einem Gasraum (25) eine Gasleitung (29) abzweigt, die in die Flüssigkeit einer kälteren Speicherzelle (3) oder in die Flüssigkeit in der Verbindung (5; 7) zweier benachbarter Speicherzellen (3) eintaucht, wobei mindestens eine der benachbarten Speicherzellen (3) eine niedrigere Temperatur aufweist als die Temperatur der Speicherzelle (3), aus deren Gasraum (25) die Gasleitung (29) abzweigt.

Vorrichtung gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung (5; 7) zwischen zwei Speicherzellen (3) einen Zellzwischenraum (7) umfasst, wobei der Zellzwischenraum (7) mit einem Überlauf (23) von der kälteren Speicherzelle (3) getrennt ist und durch eine Trennwand (17) mit einer Öffnung (9) im unteren Bereich (1 1 ) von der wärmeren Speicherzelle (3), so dass bei einer Durchströmung der Speicherzellen (3) von der heißen ersten Speicherzelle (3) zur kalten letzten Speicherzelle (3) die Flüssigkeit jeweils durch die Öffnung (9) im unteren Bereich (1 1 ) der Trennwand (17) in den Zellzwischenraum (7) strömt und über den Überlauf (23) aus dem Zellzwischenraum (7) in die kältere Speicherzelle (3) oder bei Strömung in entgegengesetzter Richtung über den Überlauf (23) in den Zellzwischenraum (7) und durch die Öffnung (9) im unteren Bereich (1 1 ) der Trennwand (17) aus dem Zellzwischenraum (7) in die wärmere Speicherzelle (3) fließt.

Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass aus mindestens einem Gasraum (25) einer Speicherzelle (3) eine Gasleitung (39) abzweigt, die in die Flüssigkeit einer wärmeren Speicherzelle (3) eintaucht.

Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass alle Speicherzellen (3) mit einem Deckel (27) verschlossen sind und aus allen Speicherzellen (3) außer der kältesten am Deckel (27) eine Gasleitung (29) abzweigt, die in der benachbarten kälteren Speicherzelle (3) oder in der Verbindung (5; 7) der Speicherzelle (3) zur benachbarten kälteren Speicherzelle (3) mündet, und aus dem Deckel (27) der kältesten Speicherzelle (3) ein Gasauslass (31 ) abzweigt.

Vorrichtung gemäß Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass alle Speicherzellen (3) mit einem Deckel (27) verschlossen sind und aus allen Speicherzellen (3) außer der wärmsten eine Gasleitung (39) aus dem Deckel (27) abzweigt, die in die Flüssigkeit der benachbarten wärmeren Speicherzelle (3) eintaucht.

Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass an mindestens einem in die Flüssigkeit eingetauchten Ende der Gasleitung (29; 39) ein Gasverteiler (27) ausgebildet ist, mit dem durch die Gasleitung (29; 39) strömendes Gas in die Schmelze eintritt.

7. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die aus dem Deckel (27) abzweigenden Gasleitungen (29; 39) mindestens in das untere Drittel der Flüssigkeit eintauchen, wenn die Speicherzelle (3) bis zum Überlauf (23) befüllt ist.

8. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in der Gasleitung (29; 39) ein Verdichter (38) aufgenommen ist, mit dem das Gas in die Flüssig- keit der benachbarten Speicherzelle (3) oder den Zellzwischenraum (7) transportiert wird.

9. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in der Verbindung (5; 7) zwischen zwei benachbarten Speicherzellen (3) eine Vorrichtung zur Förderung der Flüssigkeit angeordnet ist.

10. Vorrichtung gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in den Speicherzellen (3) eine Füllstandssteuerung installiert ist, die so eingerichtet ist, dass bei Erreichen eines maximalen Füllstandes Flüssigkeit in eine benachbarte Speicherzelle (3) gefördert wird.

1 1 . Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass jede Speicherzelle (3) mit einem Wärmeübertrager (41 ) ausgestattet ist, wobei jeweils die Wärmeübertrager (41 ) benachbarter Speicherzellen (3) miteinander verbunden sind und alle Wärmeübertrager (41 ) in Reihe von einem Wärmeträgermedium durchströmt werden.

12. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Speicherzellen (3) schneckenförmig um einen Mittelpunkt angeordnet sind.

13. Vorrichtung gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Speicherzelle (3) in der Mitte der schneckenförmig angeordneten Speicherzellen (3) und die letzte Speicherzelle (3) am äußeren Rand angeordnet sind.

14. Vorrichtung gemäß Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass um die äußersten der schneckenförmig angeordneten Speicherzellen (3) eine drucktragende Wand (45) aufgebaut ist.

15. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen benachbarten Speicherzellen (3) in der schneckenförmigen Anordnung, die nicht über einen Zellzwischenraum (7) miteinander verbunden sind, eine thermische Isolierung (53) aufgenommen ist.

16. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass jede Speicherzelle (3) ein thermisches Kompensationsprofil (47) aufweist.

17. Vorrichtung gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das thermische Kompensationsprofil (47) mindestens eine in die Speicherzelle (3) ragende Einbuchtung aufweist.