EP3775744A1 - Method and device for compressing a gas - Google Patents

Method and device for compressing a gas

Info

Publication number
EP3775744A1
EP3775744A1 EP19746031.4A EP19746031A EP3775744A1 EP 3775744 A1 EP3775744 A1 EP 3775744A1 EP 19746031 A EP19746031 A EP 19746031A EP 3775744 A1 EP3775744 A1 EP 3775744A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
gas
liquid
compression
compression chamber
pump
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP19746031.4A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Vladimir Danov
Florian REISSNER
Jochen SCHÄFER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP3775744A1 publication Critical patent/EP3775744A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28CHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA COME INTO DIRECT CONTACT WITHOUT CHEMICAL INTERACTION
    • F28C3/00Other direct-contact heat-exchange apparatus
    • F28C3/06Other direct-contact heat-exchange apparatus the heat-exchange media being a liquid and a gas or vapour
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04FPUMPING OF FLUID BY DIRECT CONTACT OF ANOTHER FLUID OR BY USING INERTIA OF FLUID TO BE PUMPED; SIPHONS
    • F04F1/00Pumps using positively or negatively pressurised fluid medium acting directly on the liquid to be pumped
    • F04F1/02Pumps using positively or negatively pressurised fluid medium acting directly on the liquid to be pumped using both positively and negatively pressurised fluid medium, e.g. alternating
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C1/00Gas-turbine plants characterised by the use of hot gases or unheated pressurised gases, as the working fluid
    • F02C1/02Gas-turbine plants characterised by the use of hot gases or unheated pressurised gases, as the working fluid the working fluid being an unheated pressurised gas
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C6/00Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas- turbine plants for special use
    • F02C6/14Gas-turbine plants having means for storing energy, e.g. for meeting peak loads
    • F02C6/16Gas-turbine plants having means for storing energy, e.g. for meeting peak loads for storing compressed air
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B39/00Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00
    • F04B39/0005Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00 adaptations of pistons
    • F04B39/0011Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00 adaptations of pistons liquid pistons
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04FPUMPING OF FLUID BY DIRECT CONTACT OF ANOTHER FLUID OR BY USING INERTIA OF FLUID TO BE PUMPED; SIPHONS
    • F04F1/00Pumps using positively or negatively pressurised fluid medium acting directly on the liquid to be pumped
    • F04F1/18Pumps using positively or negatively pressurised fluid medium acting directly on the liquid to be pumped the fluid medium being mixed with, or generated from the liquid to be pumped
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/16Mechanical energy storage, e.g. flywheels or pressurised fluids

Definitions

  • the invention relates to a method for compressing a gas. Furthermore, the invention relates to a device for performing a method according to the present invention and / or one of its embodiments.
  • T Q denotes the temperature before compression
  • p 0 the pressure before compression
  • T (p) the temperature after compression
  • p the pressure after compression
  • k the isentropic exponent (adiabatic exponent) of the gas.
  • the temperature increase is therefore dependent on the temperature before compression, on the pressure ratio and on the isentropic exponent.
  • a compression of a gas is used for example in compressed air storage power plants.
  • a gas is compressed by means of electrical energy (electrical current) and the compressed gas is stored by means of a pressure vessel or an underground pressure cavern.
  • electrical energy electrical current
  • the compressed gas is expanded for conversion back into electricity.
  • Adiabatic compressed air storage power plants which have a higher efficiency. However, these have not yet been used commercially.
  • the heat generated during the compression of the gas is transferred between individual compression stages and / or after compression of the gas from the compressed gas to a heat transfer medium. With a subsequent expansion of the gas, this heat is transferred back to the gas. This enables a significantly higher efficiency.
  • the main challenge of this concept is its economy. This is the case because the indirect heat transfer used here requires large heat exchangers and large heat stores.
  • a liquid ring compressor can be used to compress a gas.
  • the gas to be compressed is in direct contact with a ring liquid of the liquid ring compressor, so that the heat is transferred directly from the gas to the liquid.
  • Liquid ring compressors have a low heat transfer surface. As a result, only a small part of the heat generated during the compression of the gas is actually transferred to the ring liquid (heat transfer medium).
  • Gases with a small isentropic exponent could also be used. This significantly reduces the heat generated during compression.
  • K «1 Gases with a small isentropic exponent
  • a large part of the known gases with small isentropic exponents is expensive, flammable and / or toxic. Their use is therefore questionable or clearly limited.
  • the present invention is based on the object of making better use of the heat generated during the compression of a gas.
  • the gas is introduced into a compression space for its compression.
  • the compression space can preferably be closed.
  • a liquid is pumped from an intermediate container into the compression space, which is at least partially filled with the gas.
  • at least part of the liquid is pumped from the compression chamber to a sprinkler system by means of a sprinkler circuit, with the sprinkler system distributing the liquid within the compression chamber.
  • the gas is compressed within the compression space by means of the liquid pumped into the compression space.
  • a liquid is characterized in that it forms an incompressible fluid.
  • the liquid is removed from the intermediate container according to the invention.
  • the intermediate container comprises the liquid.
  • at least part of the liquid is pumped from the compression chamber to a sprinkler system by means of the sprinkler circuit and is distributed, in particular in fine particles, for example in the form of liquid drops, within the compression chamber by means of the sprinkler system. This advantageously enables the largest possible heat transfer area between the gas and the liquid within the compression space.
  • this provides a particularly advantageous heat transfer between the gas and the liquid during its compression.
  • the liquid is provided as a displacement medium (compression of the gas) and as a heat transfer medium.
  • the same liquid is used according to the invention as a displacement medium for compressing the gas and as a heat transfer medium for at least partially absorbing the heat generated during the compression.
  • the particularly advantageous heat transfer is made possible by means of the sprinkler circuit and the sprinkler system.
  • the gas is thus compressed by means of the liquid due to the reduction in the volume available for the gas.
  • This increases the pressure of the gas inside the compression chamber.
  • the compression space is therefore closed in the sense that an increase in pressure (compression) of the gas is made possible.
  • the liquid is circulated according to the invention by means of the sprinkler circuit, that is to say from the compression chamber, in particular from a bottom of the compression chamber, to the sprinkler system and by means of the sprinkler treatment system again distributed within the compression chamber.
  • the distributed liquid is returned to the sprinkler system by means of the sprinkler circuit.
  • This forms a sprinkling circuit for the liquid, the heat which is generated during the compression of the gas being at least partially transferred to the liquid in direct contact with the liquid.
  • a fine spraying of the liquid by means of the sprinkler system is advantageous.
  • the method according to the invention thus advantageously proves a thermally efficient compression of the gas, in which the heat generated during the compression is at least partially transferred in direct material contact to the liquid which is simultaneously provided for the compression of the gas.
  • Another advantage of the present invention is that basically the amount of liquid and gas used is not restricted, so that a sufficient amount of liquid can be used for heat transfer.
  • the device according to the invention for carrying out a method according to the present invention and / or one of its embodiments comprises at least one compression chamber for compressing a gas, an intermediate container for receiving a liquid, a first pump for pumping the liquid from the intermediate container into the compression chamber, a loading Irrigation circuit with a sprinkler system and a second pump, wherein at least part of the liquid can be pumped from the compression chamber to the sprinkler system by means of the second pump, and wherein the liquid pumped to the sprinkler system can be distributed, in particular sprayed, particularly preferably finely sprayed by means of the sprinkler system within the compression chamber , is.
  • the pumping of the liquid from the intermediate container into the compression chamber takes place by means of a first pump, and the pumping of the liquid from the compression chamber to the sprinkler system by means of a second pump.
  • the sprinkler circuit includes the second pump. Consequently, the first pump is designed as a compression pump and the second pump as a circulation pump for the liquid within the sprinkler circuit or seen before.
  • the liquid is pumped from the intermediate container into the compression space by means of the first pump.
  • the liquid level rises within the compression space, whereby the gas is compressed within the compression space.
  • the first pump does at least the compression work.
  • heat is typically generated during the compression of the gas.
  • the liquid introduced into the compression chamber for example from the bottom of the compression chamber, is at least partially pumped to the sprinkler system by means of the irrigation circuit.
  • the liquid thus circulated is distributed, in particular sprayed, within the compression space.
  • the second pump therefore only has to overcome the pressure drop in the sprinkler system and circulates the liquid.
  • the gas is discharged from the compression chamber after a threshold pressure has been reached, the stored gas being stored by means of a compressed gas store.
  • the compressed gas is discharged from the compression chamber upon reaching a predetermined pressure, which is characterized by the threshold pressure, from the compression chamber and stored by means of the compressed gas storage device.
  • the heat generated during compression has been at least partially, in particular essentially completely dig, transferred to the liquid.
  • the liquid is pumped back into the intermediate container by means of the second pump.
  • the liquid can be returned to the intermediate container by means of a difference in height between the compression space and the intermediate container.
  • the second pump which is included in the sprinkler circuit.
  • a valve can be switched within the sprinkler circuit.
  • the intermediate container is particularly advantageous, since the specific heat capacity of liquids, for example water, is typically significantly higher than that of gases, for example air.
  • a single compression is typically sufficient for the compression of the gas, but the temperature of the liquid rises little.
  • compression heat compression heat
  • several strokes are therefore typically required.
  • a temperature of the liquid of at least 90 degrees Celsius is advantageous here.
  • the threshold temperature is set to 90 degrees Celsius, for example. It turned out that a temperature of at least 90 degrees Celsius can be reached after about ten strokes, i.e. after ten compressions of the gas and return of the liquid to the intermediate container.
  • new gas i.e. a new gas quantity of the gas, is introduced into the compression chamber.
  • the number of strokes can depend on the gas used and on the liquid used, that is to say on the combination of substances.
  • the liquid is pumped after reaching the threshold value of its temperature from the intermediate container to a heat accumulator, and the heat accumulator is at least partially loaded by means of the heat of the liquid absorbed by the gas.
  • the liquid directly as the heat storage medium of the heat store and thus to store the liquid and its heat by means of the heat store.
  • the liquid is pumped after the heat accumulator to a storage container by means of a third pump, with the liquid being intermediately stored by means of the storage container.
  • the liquid, the heat of which has been stored at least partially, in particular largely, in particular completely, by means of the heat accumulator, is advantageously pumped to the storage container and temporarily stored by means of the storage container.
  • the Vorratsbe container is provided so that the repeated compression of the gas and the pumping back of the liquid into the intermediate container are decoupled from storing the heat by means of the heat accumulator. With the repeated compression of the gas, he is called a new compression of a new amount of gas in the gas. The same amount of gas is therefore not compressed several times.
  • At least part of the liquid is pumped inside the reservoir by means of the second pump and / or by means of the third pump from the reservoir via the sprinkler circuit to the sprinkler system.
  • the liquid retained in the reservoir is advantageously supplied to the sprinkler circuit.
  • residual heat which the liquid after the heat accumulator may have, is not lost before, but is in turn supplied to the liquid within the compression chamber via the cooling system.
  • the heat is therefore retained in the liquid circuit. This advantageously improves the efficiency of the method in relation to the storage of the heat generated during the compression.
  • the reservoir can be coupled to the sprinkler circuit by means of a valve, in particular a three-way valve.
  • the gas is fed to a first heat exchanger after it has been discharged from the compression chamber and before it is stored by means of the compressed gas store, wherein at least part of the heat of the discharged gas is transferred to the liquid within the sprinkler circuit by means of the first heat exchanger.
  • a residual heat of Ga ses which was not transferred to the liquid during compression, after its compression and before its storage by means of the compressed gas storage, the gas is withdrawn and transferred to the liquid within the sprinkler circuit or within the compression space. So this residual heat is transferred to the liquid, which significantly improves the efficiency of the process.
  • the gas stored by means of the compressed gas storage is supplied to an expansion turbine for expansion of the stored gas.
  • the gas stored under pressure is expanded by means of the expansion turbine, as a result of which electricity is generated or made available, for example, by means of a generator coupled to the expansion turbine. Due to the compressed gas storage, the electrical current can be independent of the compression of the gas and the supply of the electrical current to the first
  • the gas cooled by means of the expansion is fed to a second heat exchanger of a refrigeration cycle for cooling a refrigerant.
  • the gas expanded by means of the expansion turbine typically has a low temperature, in particular a temperature below 0 degrees Celsius. This can be provided before geous cold, which can be transferred to a refrigerant, which circulates within a refrigeration cycle, by means of the second heat exchanger.
  • the cold transferred to the refrigerant is advantageously stored by means of the cold store.
  • cold in addition to the heat that can be provided by means of the heat store, cold is also advantageously provided or can be provided. This can coldly be provided for a later time, and in particular be decoupled in time from the compression of the gas.
  • the first and second pumps for storing electrical energy in the form of the compressed gas are used, furthermore the stored electrical energy is at least partially provided again by means of a generator coupled to the expansion turbine.
  • the method of storing electric power is used.
  • the first and second pumps are supplied with electrical energy, the gas is compressed, the heat is stored and the compressed gas is stored by means of the compressed gas storage.
  • the gas stored by means of the compressed gas storage is supplied to the expansion turbine and electrical current is generated by means of the generator coupled to the expansion turbine.
  • the expanded gas cools down and can in turn be used to load a cold store.
  • the heat generated during compression is also stored by means of the heat store, so that the electrical energy supplied to the pumps is stored or made available in the form of heat, cold and / or electrical energy.
  • the compression of the gas according to the invention and / or one of its embodiments provides an advantageous method for storing electrical energy and an advantageous method for providing heat and / or cold.
  • the device operated by means of the method according to the invention and / or one of its configurations can thus be used as a power store, heat store and / or cold store or is designed as a power store, heat store and / or cold store.
  • Figure 1 shows a first embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a flowchart of the inventive method.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a device 1 according to an embodiment of the present invention, which is suitable, provided or designed for carrying out a method according to the present invention and / or one of its embodiments.
  • the device 1 comprises a compression chamber 2, which is designed as a closed pressure vessel in example. Furthermore, the device 1 comprises an intermediate container 4 (first container) which is designed to receive a liquid 100 or comprises it. Furthermore, the device 1 comprises a sprinkler circuit 24, a sprinkler system 42, a first pump 31 and a second pump 32, an intermediate container 10 (second container) and a compressed gas reservoir 6.
  • a gas is introduced into the compression chamber 2 by means of a gas supply 101. This can be done and controlled by means of a valve 71.
  • the liquid 100 is introduced or pumped from the intermediate container 4 into the compression chamber 2 by means of the first pump 31. By pumping the liquid 100 from the intermediate container 4 into the compression chamber 2 by means of the first pump 31 the volume available to the introduced gas is reduced. In this sense, the introduced liquid 100 is a displacement medium with respect to the one guided gas. In other words, the introduced gas is compressed by the pumping of the liquid 100 into the compression space 2, and thus the pressure of the gas is increased.
  • the compression work performed by means of the first pump 31 is converted into heat and into the compression, that is to say into the pressure increase in the gas. So that the heat generated during the compression of the gas is not completely lost, the loading circuit 24 and the sprinkler system 42 are provided according to the invention.
  • the sprinkling that is to say the distribution, in particular of fine spraying of the liquid 100 within the compression space 2 by means of the sprinkling system 42, provides an increased heat transfer area between the gas and the liquid 100 within the compression space 2. The increased heat transfer area significantly improves the heat transfer from the gas to the liquid 100.
  • the liquid 100 is circulated within half of the compression space 2 and again distributed, in particular finely sprayed, by means of the sprinkler system 42 within the compression space 2.
  • the sprinkler circuit 24 takes the liquid 100 from a bottom of the compression chamber 2 and pumps it by means of the second pump 32 to the sprinkler system 42, which is arranged in the vicinity of a ceiling of the compression chamber 2. From there, the liquid 100 is divided ver within the compression chamber 2, in particular sprayed finely.
  • the liquid drops produced in this way have an increased heat transfer area to the gas, so that the heat transfer from the gas to the liquid 100 is improved.
  • the introduction of the liquid 100 to the sprinkler system 42 can be controlled by means of a fourth valve 74.
  • the trickle circuit 24, the fourth valve 74 the sprinkler circuit 24 has a third valve 73, which has the position or position AA during the compression (compression process) of the gas.
  • the gas is discharged from the compression chamber 2 by means of a fifth valve 75 and led to the compressed gas store 6.
  • the compressed gas can be stored or temporarily stored for later use.
  • the third valve 73 is switched to position A-B. This makes it possible by means of the second pump 32 to pump the liquid 100 from the compression chamber 2, in particular from the bottom of the compression chamber 2, back to the intermediate container 4. Alternatively or additionally, the liquid 100 could flow back to the intermediate container 4 gravitationally within the sealing chamber 2, for example due to a difference in height.
  • the first valve 71 of the gas supply 101 opens, a new gas quantity of the gas is sucked into the compression chamber 2 again by the falling liquid level within the compression chamber 2.
  • the initial state - gas within the compression chamber 2 and liquid 100 in the intermediate container 4 liquid 100 not in the compression chamber 2 - can be restored.
  • the new amount of gas can be re-sealed by pumping the liquid 100 from the intermediate container 4 into the compression chamber 2 by means of the first pump 31.
  • several densifications or several repetitions or strokes are required for an advantageously high temperature of the liquid 100. This is because the specific heat capacity of liquids, such as water, is significantly higher than that of gases, such as air.
  • the liquid 100 is passed from the intermediate container 4 by means of an opening of a sixth valve 76 to a heat store 8.
  • the heat of the liquid 100 which it has absorbed through the compression of the gas 2, is at least partially stored or at least partially buffered by means of the heat store 8.
  • the liquid 100 can be used directly as a storage medium for the heat store 8.
  • the heat of the liquid 100 can be at least partially transferred to a heat storage medium of the heat storage 8.
  • the liquid 100 is used directly as a heat storage medium in the heat store 8, it can be supplied, for example by means of a seventh valve 77 and by means of a third pump 33, to a third heat exchanger 53, the heat, by means of the third heat exchanger 53, which was generated during the compression and was stored by means of the liquid 100, is at least partially provided for a heat consumer.
  • the liquid 100 is fed to a storage container 10 by means of the third pump 33 inflated.
  • the liquid 100 is retained for reuse within the sprinkler circuit 24.
  • this is supplied to the sprinkling circuit 24 again by means of a second valve 72.
  • residual heat of the liquid 100 which it still has after the heat store 8 or after the third heat exchanger 53, is advantageously at least partially used again within the sprinkling circuit 24 and is at least partially fed back to the latter.
  • the compressed gas is discharged from the compression chamber 2 by means of a fifth valve 75 and led to the compressed gas store 6.
  • a first heat exchanger 51 is provided between the compression chamber 2 and the compressed gas reservoir 6, a first heat exchanger 51 is provided.
  • the feedback can be controlled by means of a ninth valve 79.
  • residual heat of the gas is retransmitted by means of the first heat exchanger 51 to the liquid 100 within the sprinkler circuit 24.
  • the liquid 100 can be fed to the first heat exchanger 51 within the sprinkling circuit 24 via a ninth valve 79. Since an at least partial return of residual heat of the compressed gas advantageously takes place.
  • the compressed gas stored by means of the compressed gas store 6 can be fed to an expansion turbine 12, in particular a compressed air turbine, for example with a connected generator, by means of an eighth valve 78.
  • the compressed gas is expanded from the compressed gas storage 6.
  • electrical energy that is to say electrical current
  • the gas After the gas has expanded, it typically has a low temperature, for example below 0 degrees Celsius. This low temperature of the gas can be used to To provide cold.
  • a second heat exchanger 52 is provided, which is thermally coupled to a refrigeration circuit 14 ther.
  • the refrigeration cycle 14 has a cold storage 16 and a fourth pump 34, the fourth pump 34 being provided for circulating a refrigerant within the refrigeration cycle 14.
  • the expanded gas is fed to the second heat exchanger 52, the cold of the expanded gas being transferred to the refrigerant circulating within the refrigeration circuit 14 by means of the second heat exchanger 52.
  • the transmitted cold is stored by means of the cold store 16.
  • the device 1 has a high efficiency, in particular above 50 percent, in relation to the pumps 31,
  • the electrical cal energy is mostly referred to by the first pump 31, which performs the compression work on the gas within the compression chamber 2. Electrical energy is also provided for the operation of the second pump 32, the second pump 32 only having to compensate for the pressure loss with respect to the sprinkler system 42. In other words, the second pump 32 only has to do circulation work for the liquid 100.
  • a major advantage of the present invention is that the sprinkler system 42 and the distribution, in particular by a fine spraying of the liquid 100, enable a particularly effective heat transfer from the gas to be compressed to the liquid 100.
  • the liquid 100 fulfills at least two technical functions. On the one hand this is used for the compression of the gas within the compression space 2 and on the other hand for receiving and possibly storing the heat generated during the compression process. According to the invention, at least these two technical functions combined synergistically, so that a compression of the gas with the most effective possible heat transfer between the gas and the liquid 100 is made possible.
  • the liquid 100 is preferably water, wherein the water can comprise further constituents and / or impurities.
  • the gas is preferably air.
  • FIG. 2 shows a schematic flow diagram of the method according to the invention. Reference is made here to the elements shown in FIG. 1.
  • a gas is introduced into the compression chamber 2 for its compression.
  • a second step S2 of the method according to the invention the liquid 100 is pumped from an intermediate container 4 into the compression space 2, which is at least partially filled with the gas.
  • the liquid 100 is preferably pumped in by means of the first pump 31.
  • a third step S3 of the method according to the invention at least part of the liquid 100 is pumped from the compression chamber 2 to a loading system 42 by means of the loading circuit 24.
  • a fourth step S4 of the method according to the invention the liquid 100 is sprayed by means of the sprinkler system 42 distributed within the compression chamber 2, in particular sprayed finely.
  • the gas in a fifth step S5 (not shown), can be discharged from the compression chamber 2 after reaching a threshold pressure and can be stored by means of the compressed gas store 6.
  • the gas can be discharged by means of the fifth valve 75.
  • a sixth step S6 after the gas has been discharged, the liquid 100 is pumped back into the intermediate container 4 by means of the second pump 32.
  • the third valve 73 is switched from its original position A-A to the position A-B.
  • the liquid 100 is pumped from the compression chamber 2 back to the intermediate container 4 by means of the second pump 32.
  • a new gas quantity of the gas is sucked or introduced into the compression space 2 by means of the gas supply 101.
  • steps S1 to S6 can be repeated. This causes the new gas to compress (further stroke). Steps S1 to S6 can thus be repeated one or more times until a temperature of the liquid 100 within the intermediate container 4 above a threshold value is reached.
  • the threshold value is preferably above 90 degrees Celsius.

Abstract

The invention relates to a method for compressing a gas, wherein a gas is introduced into a compression chamber (2) to be compressed, and a liquid (100) is pumped out of an intermediate container (4) into the compression chamber (2) at least partly filled with the gas. At least one part of the liquid (100) is pumped from the compression chamber (2) to a sprinkling system (42) by means of a sprinkling circuit (24), and the liquid (100) is distributed within the compression chamber (2) by means of the sprinkling system (42). The invention additionally relates to a device (1) for carrying out the method according to the invention.

Description

Beschreibung description
Verfahren und Vorrichtung zur Verdichtung eines Gases Method and device for compressing a gas
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verdichtung eines Gases. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfin dung und/oder einer ihrer Ausgestaltungen. The invention relates to a method for compressing a gas. Furthermore, the invention relates to a device for performing a method according to the present invention and / or one of its embodiments.
Bei einer Verdichtung eines Gases steigen durch die Kompres sionsarbeit der Druck und die Temperatur des Gases an. Bei Annahme einer isentropen Verdichtung erfolgt für ein ideales Gas eine Erhöhung der Temperatur gemäß When a gas is compressed, the pressure and temperature of the gas increase due to the compression work. If an isentropic compression is assumed, the temperature for an ideal gas is increased accordingly
wobei TQ die Temperatur vor der Verdichtung, p0 den Druck vor der Verdichtung, T(p) die Temperatur nach der Verdichtung, p den Druck nach der Verdichtung und k den Isentropenexponenten (Adiabatenexponent) des Gases bezeichnet. Die Temperaturerhö hung ist somit von der Temperatur vor der Verdichtung, vom Druckverhältnis sowie vom Isentropenexponenten abhängig. where T Q denotes the temperature before compression, p 0 the pressure before compression, T (p) the temperature after compression, p the pressure after compression and k the isentropic exponent (adiabatic exponent) of the gas. The temperature increase is therefore dependent on the temperature before compression, on the pressure ratio and on the isentropic exponent.
Eine Verdichtung eines Gases (Druckerhöhung) wird beispiels weise bei Druckluftspeicherkraftwerken verwendet. Hierbei wird mittels elektrischer Energie (elektrischer Strom) ein Gas verdichtet und das verdichtete Gas mittels eines Druckbe hälters oder einer unterirdischen Druckkaverne gespeichert. Für eine spätere Bereitstellung von elektrischer Energie wird das verdichtete Gas zur Rückverstromung expandiert. A compression of a gas (pressure increase) is used for example in compressed air storage power plants. Here, a gas is compressed by means of electrical energy (electrical current) and the compressed gas is stored by means of a pressure vessel or an underground pressure cavern. For a later supply of electrical energy, the compressed gas is expanded for conversion back into electricity.
Hierbei ist es vorteilhaft einen möglichst hohen Anteil der Verdichtungsarbeit, die an dem Gas bei dessen Verdichtung ge leistet wurde, zu speichern. Nach dem Stand der Technik geht bei Druckluftspeicherkraftwerken der Anteil der Verdichtungs arbeit, der zu einer Temperaturerhöhung des Gases führt, ver loren. Das ist deshalb der Fall, da das Gas in den Druckbe hältern typischerweise auf Umgebungstemperatur abkühlt. Da durch gehen etwa 50 Prozent der isentropen Verdichtungsarbeit in Form von Wärme verloren. Somit ist der Wirkungsgrad von Druckluftspeicherkraftwerken auf einen Wirkungsgrad unterhalb von 50 Prozent beschränkt. Typischerweise werden Wirkungsgra de oberhalb von 40 Prozent nur schwer erreicht. Here, it is advantageous to save as high a portion of the compression work that was performed on the gas during its compression. According to the prior art, the proportion of compression work which leads to an increase in the temperature of the gas is lost in compressed air storage power plants. This is because the gas in the pressure vessels typically cools to ambient temperature. About 50 percent of the isentropic compression work goes through this lost in the form of heat. The efficiency of compressed air storage power plants is therefore limited to an efficiency below 50 percent. Typically, efficiencies above 40 percent are difficult to achieve.
Weiterhin sind adiabate Druckluftspeicherkraftwerke bekannt, die einen höheren Wirkungsgrad aufweisen. Allerdings werden diese bisher kommerziell nicht verwendet. Bei einem adiabaten Druckluftspeicherkraftwerk wird die Wärme, die bei der Ver dichtung des Gases erzeugt wird, zwischen einzelnen Verdich tungsstufen und/oder nach der Verdichtung des Gases vom ver dichteten Gas auf ein Wärmeträgermedium übertragen. Bei einer anschließenden Expansion des Gases wird diese Wärme wieder auf das Gas übertragen. Dadurch wird ein deutlich höherer Wirkungsgrad ermöglicht. Die Herausforderung dieses Konzeptes besteht im Wesentlichen in seiner Wirtschaftlichkeit. Das ist deshalb der Fall, da die hierbei verwendete indirekte Wärme übertragung große Wärmeübertrager und große Wärmespeicher er fordert . Adiabatic compressed air storage power plants are also known which have a higher efficiency. However, these have not yet been used commercially. In an adiabatic compressed air storage power plant, the heat generated during the compression of the gas is transferred between individual compression stages and / or after compression of the gas from the compressed gas to a heat transfer medium. With a subsequent expansion of the gas, this heat is transferred back to the gas. This enables a significantly higher efficiency. The main challenge of this concept is its economy. This is the case because the indirect heat transfer used here requires large heat exchangers and large heat stores.
Weiterhin kann zur Verdichtung eines Gases ein Flüssigkeits ringverdichter verwendet werden. Hierbei ist das zu verdich tende Gas im direkten Kontakt mit einer Ringflüssigkeit des Flüssigkeitsringverdichters, sodass die Wärme direkt vom Gas auf die Flüssigkeit übertragen wird. Allerdings weisen Furthermore, a liquid ring compressor can be used to compress a gas. Here, the gas to be compressed is in direct contact with a ring liquid of the liquid ring compressor, so that the heat is transferred directly from the gas to the liquid. However point
Flüssigkeitsringverdichter eine geringe Wärmeübertragungsflä che auf. Dadurch wird nur ein geringer Teil der bei der Ver dichtung des Gases erzeugten Wärme tatsächlich auf die Ring flüssigkeit (Wärmeträgermedium) übertragen. Liquid ring compressors have a low heat transfer surface. As a result, only a small part of the heat generated during the compression of the gas is actually transferred to the ring liquid (heat transfer medium).
Weiterhin könnten Gase mit einem kleinen Isentropenexponenten (K « 1) verwendet werden. Dadurch lässt sich die bei der Ver dichtung erzeugte Wärme deutlich reduzieren. Allerdings ist ein Großteil der bekannten Gase mit kleinem Isentropen exponenten teuer, brennbar und/oder toxisch. Ihre Verwendung ist daher fraglich oder deutlich limitiert. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die bei einer Verdichtung eines Gases erzeugte Wärme verbessert nutzbar zu machen. Gases with a small isentropic exponent (K «1) could also be used. This significantly reduces the heat generated during compression. However, a large part of the known gases with small isentropic exponents is expensive, flammable and / or toxic. Their use is therefore questionable or clearly limited. The present invention is based on the object of making better use of the heat generated during the compression of a gas.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruches 1 sowie durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruches 15 ge löst. In den abhängigen Patentansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung angegeben. The object is achieved by a method having the features of independent claim 1 and by a device having the features of independent claim 15. Advantageous refinements and developments of the invention are specified in the dependent patent claims.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Verdichtung eines Ga ses wird das Gas in einen Verdichtungsraum für seine Verdich tung eingeleitet. Hierbei kann bevorzugt der Verdichtungsraum abgeschlossen sein. Weiterhin wird eine Flüssigkeit aus einem Zwischenbehälter in den wenigstens teilweise mit dem Gas ge füllten Verdichtungsraum gepumpt. Erfindungsgemäß wird we nigstens ein Teil der Flüssigkeit mittels eines Berieselungs kreislaufes vom Verdichtungsraum zu einer Berieselungsanlage gepumpt, wobei mittels der Berieselungsanlage eine Verteilung der Flüssigkeit innerhalb des Verdichtungsraumes erfolgt. In the method according to the invention for compressing a gas, the gas is introduced into a compression space for its compression. In this case, the compression space can preferably be closed. Furthermore, a liquid is pumped from an intermediate container into the compression space, which is at least partially filled with the gas. According to the invention, at least part of the liquid is pumped from the compression chamber to a sprinkler system by means of a sprinkler circuit, with the sprinkler system distributing the liquid within the compression chamber.
Wird im Folgenden von einer Wärmeübertragung gesprochen, so ist darunter eine wenigstens teilweise Übertragung einer Wär me zu verstehen. Insbesondere ist ein vollständiges Übertra gen der Wärme nicht erforderlich. If we speak of heat transfer in the following, this means an at least partial transfer of heat. In particular, a complete transfer of heat is not required.
Gemäß des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Gas innerhalb des Verdichtungsraumes mittels der in den Verdichtungsraum gepumpten Flüssigkeit verdichtet. Das ist deshalb der Fall, da sich durch das Einpumpen der Flüssigkeit das Volumen, wel ches dem Gas innerhalb des Verdichtungsraumes zur Verfügung steht, reduziert. Insbesondere ist eine Flüssigkeit dadurch gekennzeichnet, dass diese ein inkompressibles Fluid ausbil det. Hierbei wird die Flüssigkeit erfindungsgemäß aus dem Zwischenbehälter entnommen. Mit anderen Worten umfasst der Zwischenbehälter die Flüssigkeit. Gemäß des erfindungsgemäßen Verfahrens wird wenigstens ein Teil der Flüssigkeit mittels des Berieselungskreislaufes vom Verdichtungsraum zu einer Berieselungsanlage gepumpt und mit tels der Berieselungsanlage innerhalb des Verdichtungsraumes verteilt, insbesondere feinteilig, beispielsweise in Form von Flüssigkeitstropfen, versprüht. Dadurch wird vorteilhafter weise eine möglichst große Wärmeübertragungsfläche zwischen dem Gas und der Flüssigkeit innerhalb des Verdichtungsraumes ermöglicht. Mit anderen Worten wird dadurch eine besonders vorteilhafte Wärmeübertragung zwischen dem Gas und der Flüs sigkeit bei seiner Verdichtung bereitgestellt. Hierbei ist die Flüssigkeit als Verdrängungsmedium (Verdichtung des Ga ses) und als Wärmeübertragungsmedium vorgesehen. Mit anderen Worten wird erfindungsgemäß dieselbe Flüssigkeit als Verdrän gungsmedium zur Verdichtung des Gases und als Wärmeübertra gungsmedium zur wenigstens teilweisen Aufnahme der bei der Verdichtung erzeugten Wärme verwendet. Die besonders vorteil hafte Wärmeübertragung wird mittels des Berieselungskreislau fes und der Berieselungsanlage ermöglicht. According to the method according to the invention, the gas is compressed within the compression space by means of the liquid pumped into the compression space. This is because the volume that is available to the gas within the compression space is reduced by pumping in the liquid. In particular, a liquid is characterized in that it forms an incompressible fluid. Here, the liquid is removed from the intermediate container according to the invention. In other words, the intermediate container comprises the liquid. According to the method according to the invention, at least part of the liquid is pumped from the compression chamber to a sprinkler system by means of the sprinkler circuit and is distributed, in particular in fine particles, for example in the form of liquid drops, within the compression chamber by means of the sprinkler system. This advantageously enables the largest possible heat transfer area between the gas and the liquid within the compression space. In other words, this provides a particularly advantageous heat transfer between the gas and the liquid during its compression. Here, the liquid is provided as a displacement medium (compression of the gas) and as a heat transfer medium. In other words, the same liquid is used according to the invention as a displacement medium for compressing the gas and as a heat transfer medium for at least partially absorbing the heat generated during the compression. The particularly advantageous heat transfer is made possible by means of the sprinkler circuit and the sprinkler system.
Erfindungsgemäß wird somit das Gas aufgrund der Verringerung des für das Gas zur Verfügung stehenden Volumens mittels der Flüssigkeit verdichtet. Dadurch steigt der Druck des Gases innerhalb des Verdichtungsraumes an. Der Verdichtungsraum ist daher in dem Sinne abgeschlossen, dass eine Druckerhöhung (Verdichtung) des Gases ermöglicht wird. According to the invention, the gas is thus compressed by means of the liquid due to the reduction in the volume available for the gas. This increases the pressure of the gas inside the compression chamber. The compression space is therefore closed in the sense that an increase in pressure (compression) of the gas is made possible.
Weiterhin wird erfindungsgemäß die Flüssigkeit mittels des Berieselungskreislaufes umgewälzt, das heißt vom Verdich tungsraum, insbesondere von einem Boden des Verdichtungsrau mes, zur Berieselungsanlage gepumpt und mittels der Beriese lungsanlage wieder innerhalb des Verdichtungsraumes verteilt. Mittels des Berieselungskreislaufes wird die verteilte Flüs sigkeit zur Berieselungsanlage rückgeführt. Dadurch bildet sich ein Berieselungskreislauf für die Flüssigkeit aus, wobei die Wärme, die bei der Verdichtung des Gases erzeugt wird, in direktem Kontakt mit der Flüssigkeit auf die Flüssigkeit we nigstens teilweise übertragen wird. Hierbei ist insbesondere ein feines Versprühen der Flüssigkeit mittels der Beriese lungsanlage von Vorteil. Furthermore, the liquid is circulated according to the invention by means of the sprinkler circuit, that is to say from the compression chamber, in particular from a bottom of the compression chamber, to the sprinkler system and by means of the sprinkler treatment system again distributed within the compression chamber. The distributed liquid is returned to the sprinkler system by means of the sprinkler circuit. This forms a sprinkling circuit for the liquid, the heat which is generated during the compression of the gas being at least partially transferred to the liquid in direct contact with the liquid. Here is particular a fine spraying of the liquid by means of the sprinkler system is advantageous.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird somit vorteilhaft erweise eine thermisch effiziente Verdichtung des Gases er möglicht, bei der die bei der Verdichtung erzeugte Wärme in direktem stofflichen Kontakt auf die Flüssigkeit, die gleich zeitig zur Verdichtung des Gases vorgesehen ist, wenigstens teilweise übertragen wird. The method according to the invention thus advantageously proves a thermally efficient compression of the gas, in which the heat generated during the compression is at least partially transferred in direct material contact to the liquid which is simultaneously provided for the compression of the gas.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass grundsätzlich die verwendete Menge an Flüssigkeit und an Gas nicht beschränkt ist, sodass ausreichend viel Flüssigkeit zur Wärmeübertragung verwendet werden kann. Another advantage of the present invention is that basically the amount of liquid and gas used is not restricted, so that a sufficient amount of liquid can be used for heat transfer.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung eines Ver fahrens gemäß der vorliegenden Erfindung und/oder einer ihrer Ausgestaltung umfasst wenigstens einen Verdichtungsraum zur Verdichtung eines Gases, einen Zwischenbehälter zur Aufnahme einer Flüssigkeit, eine erste Pumpe zum Pumpen der Flüssig keit vom Zwischenbehälter in den Verdichtungsraum, einen Be rieselungskreislauf mit einer Berieselungsanlage und einer zweiten Pumpe, wobei mittels der zweiten Pumpe wenigstens ein Teil der Flüssigkeit vom Verdichtungsraum zur Berieselungsan lage pumpbar ist, und wobei die zur Berieselungsanlage ge pumpte Flüssigkeit mittels der Berieselungsanlage innerhalb des Verdichtungsraumes verteilbar, insbesondere versprühbar, besonders bevorzugt fein versprühbar, ist. The device according to the invention for carrying out a method according to the present invention and / or one of its embodiments comprises at least one compression chamber for compressing a gas, an intermediate container for receiving a liquid, a first pump for pumping the liquid from the intermediate container into the compression chamber, a loading Irrigation circuit with a sprinkler system and a second pump, wherein at least part of the liquid can be pumped from the compression chamber to the sprinkler system by means of the second pump, and wherein the liquid pumped to the sprinkler system can be distributed, in particular sprayed, particularly preferably finely sprayed by means of the sprinkler system within the compression chamber , is.
Es ergeben sich zum erfindungsgemäßen Verfahren und/oder einer seiner Ausgestaltungen gleichartige und gleichwertige Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung. The method and / or one of its refinements have the same and equivalent advantages of the device according to the invention.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt das Pumpen der Flüssigkeit vom Zwischenbehälter in den Ver dichtungsraum mittels einer ersten Pumpe, und das Pumpen der Flüssigkeit vom Verdichtungsraum zur Berieselungsanlage mit tels einer zweiten Pumpe. Hierbei umfasst der Berieselungskreislauf die zweite Pumpe. Folglich ist die erste Pumpe als Verdichtungspumpe und die zweite Pumpe als Umwälzpumpe für die Flüssigkeit innerhalb des Berieselungskreislaufes ausgebildet beziehungsweise vor gesehen. Mit anderen Worten wird die Flüssigkeit aus dem Zwi schenbehälter in den Verdichtungsraum mittels der ersten Pum pe eingepumpt. Dadurch steigt der Flüssigkeitspegel innerhalb des Verdichtungsraumes an, wodurch das Gas innerhalb des Ver dichtungsraumes verdichtet wird. Mit anderen Worten leistet die erste Pumpe wenigstens die Verdichtungsarbeit. Hierbei wird bei der Verdichtung des Gases typischerweise Wärme er zeugt. Mittels der zweiten Pumpe wird die in den Verdich tungsraum eingeleitete Flüssigkeit, beispielsweise vom Boden des Verdichtungsraumes, wenigstens teilweise mittels des Be rieselungskreislaufes zur Berieselungsanlage gepumpt. Mittels der Berieselungsanlage wird die dadurch umgewälzte Flüssig keit innerhalb des Verdichtungsraumes verteilt, insbesondere versprüht. Die zweite Pumpe muss daher lediglich den Druck verlust der Berieselungsanlage überwinden und wälzt die Flüs sigkeit um. According to an advantageous embodiment of the invention, the pumping of the liquid from the intermediate container into the compression chamber takes place by means of a first pump, and the pumping of the liquid from the compression chamber to the sprinkler system by means of a second pump. The sprinkler circuit includes the second pump. Consequently, the first pump is designed as a compression pump and the second pump as a circulation pump for the liquid within the sprinkler circuit or seen before. In other words, the liquid is pumped from the intermediate container into the compression space by means of the first pump. As a result, the liquid level rises within the compression space, whereby the gas is compressed within the compression space. In other words, the first pump does at least the compression work. Here, heat is typically generated during the compression of the gas. By means of the second pump, the liquid introduced into the compression chamber, for example from the bottom of the compression chamber, is at least partially pumped to the sprinkler system by means of the irrigation circuit. By means of the sprinkler system, the liquid thus circulated is distributed, in particular sprayed, within the compression space. The second pump therefore only has to overcome the pressure drop in the sprinkler system and circulates the liquid.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird das Gas nach Erreichen eines Schwellendruckes aus dem Verdich tungsraum ausgeleitet, wobei eine Speicherung des ausgeleite ten Gases mittels eines Druckgasspeichers erfolgt. In an advantageous development of the invention, the gas is discharged from the compression chamber after a threshold pressure has been reached, the stored gas being stored by means of a compressed gas store.
Mit anderen Worten wird das verdichtete Gas aus dem Verdich tungsraum beim Erreichen eines festgelegten Druckes, der durch den Schwellendruck gekennzeichnet ist, aus dem Verdich tungsraum ausgeleitet und mittels des Druckgasspeichers ge speichert. Die bei der Verdichtung erzeugte Wärme ist hierbei wenigstens teilweise, insbesondere im Wesentlichen vollstän dig, auf die Flüssigkeit übertragen worden. In other words, the compressed gas is discharged from the compression chamber upon reaching a predetermined pressure, which is characterized by the threshold pressure, from the compression chamber and stored by means of the compressed gas storage device. The heat generated during compression has been at least partially, in particular essentially completely dig, transferred to the liquid.
Es ist daher von Vorteil die Flüssigkeit nach der Ausleitung des Gases mittels der zweiten Pumpe in den Zwischenbehälter zurück zu pumpen. Mit anderen Worten wird die Flüssigkeit mittels der zweiten Pumpe nach der Verdichtung und Ausleitung des Gases in den Zwischenbehälter rückgepumpt. Alternativ oder ergänzend kann das Rückführen der Flüssigkeit in den Zwischenbehälter durch einen Höhenunterschied zwischen dem Verdichtungsraum und dem Zwischenbehälter erfolgen. Dies könnte jedoch zu viel Zeit erfordern. Daher ist es von Vorteil mittels der zweiten Pum pe, die durch den Berieselungskreislauf umfasst ist, die Flüssigkeit in den Zwischenbehälter zurück zu pumpen. Hierzu kann ein Ventil innerhalb des Berieselungskreislaufes umge schaltet werden. Wird vorteilhafterweise während des Auslei ten der Flüssigkeit aus dem Verdichtungsraum in den Zwischen behälter eine Gaszufuhr bezüglich des Gases zum Verdichtungs raum geöffnet, so wird durch den sinkenden Flüssigkeitspegel der Flüssigkeit innerhalb des Verdichtungsraumes neues Gas in den Verdichtungsraum eingesaugt. Dadurch ist der ursprüngli che Ausgangszustand wieder hergestellt und die Verdichtung des Gases kann erneut erfolgen. It is therefore advantageous to pump the liquid back into the intermediate container by means of the second pump after the gas has been discharged. In other words, after the compression and discharge of the gas, the liquid is pumped back into the intermediate container by means of the second pump. Alternatively or additionally, the liquid can be returned to the intermediate container by means of a difference in height between the compression space and the intermediate container. However, this could take too much time. It is therefore advantageous to pump the liquid back into the intermediate container by means of the second pump, which is included in the sprinkler circuit. For this purpose, a valve can be switched within the sprinkler circuit. If a gas supply with respect to the gas to the compression chamber is advantageously opened during the Auslei th liquid from the compression chamber in the intermediate container, new gas is sucked into the compression chamber by the falling liquid level of the liquid within the compression chamber. As a result, the original starting state is restored and the gas can be compressed again.
Es ist somit vorteilhaft die Verdichtung des Gases für eine neue Gasmenge mehrmals zu wiederholen bis eine Temperatur der Flüssigkeit innerhalb des Zwischenbehälters oberhalb eines Schwellenwertes erreicht wird. It is therefore advantageous to repeat the compression of the gas several times for a new gas quantity until a temperature of the liquid within the intermediate container is reached above a threshold value.
Hierbei ist der Zwischenbehälter von besonderem Vorteil, da typischerweise die spezifische Wärmekapazität von Flüssigkei ten, beispielsweise Wasser, deutlich höher ist als die von Gasen, beispielsweise Luft. Dadurch ist typischerweise ein einmaliges Verdichten (einmaliger Hub) für die Verdichtung des Gases zwar ausreichend, jedoch steigt hierbei die Tempe ratur der Flüssigkeit wenig. Um Wärme (Kompressionswärme) mit einer ausreichend oder vorteilhaften Temperatur zu speichern sind daher typischerweise mehrere Hübe erforderlich. Hierbei ist eine Temperatur der Flüssigkeit von wenigstens 90 Grad Celsius von Vorteil. Mit anderen Worten wird der Schwellen wert der Temperatur beispielsweise zu 90 Grad Celsius festge legt. Es zeigte sich, dass eine Temperatur von wenigstens 90 Grad Celsius nach etwa zehn Hüben, das heißt nach zehn Verdichtungen des Gases und Rückführungen der Flüssigkeit in den Zwischenbehälter erreicht werden kann. Hierbei wird für jeden neuen Hub neues Gas, das heißt eine neue Gasmenge des Gases, in den Verdichtungsraum eingeleitet. Die Anzahl der Hübe kann vom verwendeten Gas und von der verwendeten Flüs sigkeit, das heißt von der Stoffpaarung, abhängig sein. Here, the intermediate container is particularly advantageous, since the specific heat capacity of liquids, for example water, is typically significantly higher than that of gases, for example air. As a result, a single compression (single stroke) is typically sufficient for the compression of the gas, but the temperature of the liquid rises little. In order to store heat (compression heat) with a sufficient or advantageous temperature, several strokes are therefore typically required. A temperature of the liquid of at least 90 degrees Celsius is advantageous here. In other words, the threshold temperature is set to 90 degrees Celsius, for example. It turned out that a temperature of at least 90 degrees Celsius can be reached after about ten strokes, i.e. after ten compressions of the gas and return of the liquid to the intermediate container. For each new stroke, new gas, i.e. a new gas quantity of the gas, is introduced into the compression chamber. The number of strokes can depend on the gas used and on the liquid used, that is to say on the combination of substances.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Flüssigkeit nach dem Erreichen des Schwellenwertes ihrer Temperatur vom Zwischenbehälter zu einem Wärmespeicher ge pumpt, und der Wärmespeicher wird mittels der durch die Ver dichtung des Gases aufgenommenen Wärme der Flüssigkeit we nigstens teilweise beladen. According to an advantageous embodiment of the invention, the liquid is pumped after reaching the threshold value of its temperature from the intermediate container to a heat accumulator, and the heat accumulator is at least partially loaded by means of the heat of the liquid absorbed by the gas.
Hierbei ist es besonders bevorzugt die Flüssigkeit direkt als Wärmespeichermedium des Wärmespeichers zu verwenden und somit die Flüssigkeit und dessen Wärme mittels des Wärmespeichers zu speichern. Here, it is particularly preferred to use the liquid directly as the heat storage medium of the heat store and thus to store the liquid and its heat by means of the heat store.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird die Flüssigkeit nach dem Wärmespeicher zu einem Vorratsbehälters mittels einer dritten Pumpe gepumpt, wobei eine Zwischenspei cherung der Flüssigkeit mittels des Vorratsbehälters erfolgt. In an advantageous development of the invention, the liquid is pumped after the heat accumulator to a storage container by means of a third pump, with the liquid being intermediately stored by means of the storage container.
Mit anderen Worten wird vorteilhafterweise die Flüssigkeit, deren Wärme wenigstens teilweise, insbesondere größtenteils, insbesondere vollständig, mittels des Wärmespeichers gespei chert wurde, zum Vorratsbehälter gepumpt und mittels des Vor ratsbehälters zwischengespeichert. Hierbei ist der Vorratsbe hälter vorgesehen, damit das mehrmalige Verdichten des Gases und das Rückpumpen der Flüssigkeit in den Zwischenbehälter vom Speichern der Wärme mittels des Wärmespeichers entkoppelt werden. Mit dem mehrmaligen Verdichten des Gases wird ein er neutes Verdichten einer neuen Gasmenge des Gases bezeichnet. Es wird somit nicht dieselbe Gasmenge mehrmals verdichtet.In other words, the liquid, the heat of which has been stored at least partially, in particular largely, in particular completely, by means of the heat accumulator, is advantageously pumped to the storage container and temporarily stored by means of the storage container. Here, the Vorratsbe container is provided so that the repeated compression of the gas and the pumping back of the liquid into the intermediate container are decoupled from storing the heat by means of the heat accumulator. With the repeated compression of the gas, he is called a new compression of a new amount of gas in the gas. The same amount of gas is therefore not compressed several times.
Mit anderen Worten wird das gleiche Gas und nicht dasselbe Gas wieder verdichtet. Allerdings kann ein mehrmaliges Ver dichten desselben Gases vorgesehen sein. In other words, the same gas and not the same Gas compressed again. However, a repeated compression of the same gas can be provided.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird wenigstens ein Teil der Flüssigkeit innerhalb des Vorratsbe hälters mittels der zweiten Pumpe und/oder mittels der drit ten Pumpe vom Vorratsbehälter über den Berieselungskreislauf zur Berieselungsanlage gepumpt. According to an advantageous embodiment of the invention, at least part of the liquid is pumped inside the reservoir by means of the second pump and / or by means of the third pump from the reservoir via the sprinkler circuit to the sprinkler system.
Mit anderen Worten wird vorteilhafterweise die im Vorratsbe hälter zurückgehaltene Flüssigkeit dem Berieselungskreislauf zugeführt. Dadurch geht eine restliche Wärme, die die Flüs sigkeit nach dem Wärmespeicher gegebenenfalls aufweist, vor teilhafterweise nicht verloren, sondern wird wiederum der Flüssigkeit innerhalb des Verdichtungsraumes über die Berie selungsanlage zugeführt. Die Wärme bleibt daher im Kreislauf der Flüssigkeit erhalten. Dadurch wird vorteilhafterweise die Effizienz des Verfahrens in Bezug auf die Speicherung der bei der Verdichtung erzeugten Wärme verbessert. Die Kopplung des Vorratsbehälters mit dem Berieselungskreislauf kann mittels eines Ventils, insbesondere eines Dreiwegeventils, erfolgen. In other words, the liquid retained in the reservoir is advantageously supplied to the sprinkler circuit. As a result, residual heat, which the liquid after the heat accumulator may have, is not lost before, but is in turn supplied to the liquid within the compression chamber via the cooling system. The heat is therefore retained in the liquid circuit. This advantageously improves the efficiency of the method in relation to the storage of the heat generated during the compression. The reservoir can be coupled to the sprinkler circuit by means of a valve, in particular a three-way valve.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird das Gas nach seiner Ausleitung aus dem Verdichtungsraum und vor seiner Speicherung mittels des Druckgasspeichers einem ersten Wärmetauscher zugeführt, wobei mittels des ersten Wärmetau schers wenigstens ein Teil der Wärme des ausgeleiteten Gases auf die Flüssigkeit innerhalb des Berieselungskreislaufes übertragen wird. In an advantageous development of the invention, the gas is fed to a first heat exchanger after it has been discharged from the compression chamber and before it is stored by means of the compressed gas store, wherein at least part of the heat of the discharged gas is transferred to the liquid within the sprinkler circuit by means of the first heat exchanger.
Vorteilhafterweise wird dadurch eine restliche Wärme des Ga ses, die bei der Verdichtung nicht auf die Flüssigkeit über tragen wurde, nach seiner Verdichtung und vor seiner Speiche rung mittels des Druckgasspeichers dem Gas entzogen und auf die Flüssigkeit innerhalb des Berieselungskreislaufes bezie hungsweise innerhalb des Verdichtungsraumes übertragen. Somit wird diese restliche Wärme auf die Flüssigkeit übertragen, wodurch der Wirkungsgrad des Verfahrens deutlich verbessert wird . Advantageously, a residual heat of Ga ses, which was not transferred to the liquid during compression, after its compression and before its storage by means of the compressed gas storage, the gas is withdrawn and transferred to the liquid within the sprinkler circuit or within the compression space. So this residual heat is transferred to the liquid, which significantly improves the efficiency of the process.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird das mittels des Druckgasspeichers gespeicherte Gas einer Ex pansionsturbine zur Expansion des gespeicherten Gases zuge führt . According to an advantageous embodiment of the invention, the gas stored by means of the compressed gas storage is supplied to an expansion turbine for expansion of the stored gas.
Mit anderen Worten wird das unter Druck gespeicherte Gas mit tels der Expansionsturbine expandiert, wodurch beispielsweise mittels eines mit der Expansionsturbine gekoppelten Genera tors elektrischer Strom erzeugt beziehungsweise bereitge stellt wird. Hierbei kann aufgrund des Druckgasspeichers der elektrische Strom unabhängig von der Verdichtung des Gases und der Zuführung des elektrischen Stromes zur ersten In other words, the gas stored under pressure is expanded by means of the expansion turbine, as a result of which electricity is generated or made available, for example, by means of a generator coupled to the expansion turbine. Due to the compressed gas storage, the electrical current can be independent of the compression of the gas and the supply of the electrical current to the first
und/oder zweiten Pumpe bereitgestellt werden. and / or second pump can be provided.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird das mittels der Expansion abgekühlte Gas einem zweiten Wärmetau scher eines Kältekreislaufes zur Kühlung eines Kältemittels zugeführt . In an advantageous development of the invention, the gas cooled by means of the expansion is fed to a second heat exchanger of a refrigeration cycle for cooling a refrigerant.
Das mittels der Expansionsturbine expandierte Gas weist typi scherweise eine niedrige Temperatur, insbesondere eine Tempe ratur unterhalb von 0 Grad Celsius, auf. Dadurch kann vor teilhafterweise Kälte bereitgestellt werden, die auf ein Käl temittel, welches innerhalb eines Kältekreislaufes zirku liert, mittels des zweiten Wärmetauschers übertragen werden kann . The gas expanded by means of the expansion turbine typically has a low temperature, in particular a temperature below 0 degrees Celsius. This can be provided before geous cold, which can be transferred to a refrigerant, which circulates within a refrigeration cycle, by means of the second heat exchanger.
Es ist besonders bevorzugt mittels der Kälte des Kältemittels einen Kältespeicher des Kältekreislaufes zu beladen. It is particularly preferred to load a cold store of the refrigeration cycle by means of the cold of the refrigerant.
Die auf das Kältemittel übertragene Kälte wird vorteilhafter weise mittels des Kältespeichers gespeichert. Mit anderen Worten wird vorteilhafterweise neben der mittels des Wärme speichers bereitstellbaren Wärme ebenfalls Kälte bereitge stellt beziehungsweise bereitstellbar . Dadurch kann vorteil- hafterweise Kälte für einen späteren Zeitpunkt bereitgestellt werden, und insbesondere von der Verdichtung des Gases zeit lich entkoppelt werden. The cold transferred to the refrigerant is advantageously stored by means of the cold store. In other words, in addition to the heat that can be provided by means of the heat store, cold is also advantageously provided or can be provided. This can coldly be provided for a later time, and in particular be decoupled in time from the compression of the gas.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden die erste und zweite Pumpe zur Speicherung elektrischer Ener gie in Form des verdichteten Gases verwendet, wobei weiterhin die gespeicherte elektrische Energie wenigstens teilweise mittels eines mit der Expansionsturbine gekoppelten Genera tors wieder bereitgestellt wird. According to an advantageous embodiment of the invention, the first and second pumps for storing electrical energy in the form of the compressed gas are used, furthermore the stored electrical energy is at least partially provided again by means of a generator coupled to the expansion turbine.
Mit anderen Worten wird das Verfahren zur Speicherung von elektrischem Strom verwendet. Hierbei wird der ersten und zweiten Pumpe elektrische Energie zugeführt, das Gas verdich tet, die Wärme gespeichert und das verdichtete Gas mittels des Druckgasspeichers gespeichert. Ist zu einem späteren Zeitpunkt elektrischer Strom erforderlich, so wird das mit tels des Druckgasspeichers gespeicherte Gas der Expansions turbine zugeführt und mittels des mit der Expansionsturbine gekoppelten Generators elektrischer Strom erzeugt. Hierbei ist besonders vorteilhaft, dass dadurch das expandierte Gas abkühlt und wiederum zum Beladen eines Kältespeichers heran gezogen werden kann. Ebenfalls wird die bei der Verdichtung erzeugte Wärme mittels des Wärmespeichers gespeichert, sodass die den Pumpen zugeführte elektrische Energie in Form von Wärme, Kälte und/oder elektrischer Energie gespeichert oder bereitgestellt wird. Mit anderen Worten stellt die erfin dungsgemäße Verdichtung des Gases gemäß der vorliegenden Er findung und/oder einer ihrer Ausgestaltungen ein vorteilhaf tes Verfahren zur Speicherung von elektrischer Energie sowie ein vorteilhaftes Verfahren zur Bereitstellung von Wärme und/oder Kälte bereit. In other words, the method of storing electric power is used. Here, the first and second pumps are supplied with electrical energy, the gas is compressed, the heat is stored and the compressed gas is stored by means of the compressed gas storage. If electrical current is required at a later point in time, the gas stored by means of the compressed gas storage is supplied to the expansion turbine and electrical current is generated by means of the generator coupled to the expansion turbine. It is particularly advantageous here that the expanded gas cools down and can in turn be used to load a cold store. The heat generated during compression is also stored by means of the heat store, so that the electrical energy supplied to the pumps is stored or made available in the form of heat, cold and / or electrical energy. In other words, the compression of the gas according to the invention and / or one of its embodiments provides an advantageous method for storing electrical energy and an advantageous method for providing heat and / or cold.
Die mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens und/oder einer seiner Ausgestaltungen betriebene Vorrichtung kann somit als Stromspeicher, Wärmespeicher und/oder Kältespeicher verwendet werden beziehungsweise ist als Stromspeicher, Wärmespeicher und/oder Kältespeicher ausgebildet. Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung er geben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbei spielen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen schemati siert : The device operated by means of the method according to the invention and / or one of its configurations can thus be used as a power store, heat store and / or cold store or is designed as a power store, heat store and / or cold store. Further advantages, features and details of the invention he play from the Ausführungsbei described below and play with reference to the drawings. Schematically show:
Figur 1 eine erste Ausgestaltung der vorliegenden Erfin Figure 1 shows a first embodiment of the present invention
dung; und  dung; and
Figur 2 ein Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens. Figure 2 is a flowchart of the inventive method.
Gleichartige, gleichwertige oder gleichwirkende Elemente kön nen in einer der Figuren oder in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen sein. Identical, equivalent or equivalent elements can be provided with the same reference numerals in one of the figures or in the figures.
Die Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Vor richtung 1 gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfin dung, die zur Durchführung eines Verfahrens gemäß der vorlie genden Erfindung und/oder einer ihrer Ausgestaltungen geeig net, vorgesehen oder ausgebildet ist. FIG. 1 shows a schematic representation of a device 1 according to an embodiment of the present invention, which is suitable, provided or designed for carrying out a method according to the present invention and / or one of its embodiments.
Die Vorrichtung 1 umfasst einen Verdichtungsraum 2, der bei spielsweise als abgeschlossener Druckbehälter ausgebildet ist. Weiterhin umfasst die Vorrichtung 1 einen Zwischenbehäl ter 4 (erster Behälter) , der zur Aufnahme einer Flüssigkeit 100 ausgebildet ist oder diese umfasst. Weiterhin umfasst die Vorrichtung 1 einen Berieselungskreislauf 24, eine Beriese lungsanlage 42, eine erste Pumpe 31 und eine zweite Pumpe 32, einen Zwischenbehälter 10 (zweiter Behälter) sowie einen Druckgasspeicher 6. The device 1 comprises a compression chamber 2, which is designed as a closed pressure vessel in example. Furthermore, the device 1 comprises an intermediate container 4 (first container) which is designed to receive a liquid 100 or comprises it. Furthermore, the device 1 comprises a sprinkler circuit 24, a sprinkler system 42, a first pump 31 and a second pump 32, an intermediate container 10 (second container) and a compressed gas reservoir 6.
Zunächst wird mittels einer Gaszufuhr 101 ein Gas in den Ver dichtungsraum 2 eingeleitet. Dies kann mittels eines Ventils 71 erfolgen und gesteuert werden. Mittels der ersten Pumpe 31 wird die Flüssigkeit 100 aus dem Zwischenbehälter 4 in den Verdichtungsraum 2 eingeleitet beziehungsweise eingepumpt. Durch das Einpumpen der Flüssigkeit 100 aus dem Zwischenbe hälter 4 in den Verdichtungsraum 2 mittels der ersten Pumpe 31 wird das dem eingeleiteten Gas zur Verfügung stehende Vo lumen verkleinert. In diesem Sinne stellt die eingeleitete Flüssigkeit 100 ein Verdrängungsmedium in Bezug auf das ein geleitete Gas dar. Mit anderen Worten wird durch das Einpum pen der Flüssigkeit 100 in den Verdichtungsraum 2 das einge leitete Gas verdichtet, und somit der Druck des Gases erhöht. First, a gas is introduced into the compression chamber 2 by means of a gas supply 101. This can be done and controlled by means of a valve 71. The liquid 100 is introduced or pumped from the intermediate container 4 into the compression chamber 2 by means of the first pump 31. By pumping the liquid 100 from the intermediate container 4 into the compression chamber 2 by means of the first pump 31 the volume available to the introduced gas is reduced. In this sense, the introduced liquid 100 is a displacement medium with respect to the one guided gas. In other words, the introduced gas is compressed by the pumping of the liquid 100 into the compression space 2, and thus the pressure of the gas is increased.
Typischerweise erhöht sich bei der Verdichtung des Gases sei ne Temperatur. Mit anderen Worten wird die mittels der ersten Pumpe 31 verrichtete Verdichtungsarbeit in Wärme und in die Verdichtung, das heißt in die Druckerhöhung des Gases gewan delt. Damit die bei der Verdichtung des Gases erzeugte Wärme nicht vollständig verloren ist, ist erfindungsgemäß der Be rieselungskreislauf 24 sowie die Berieselungsanlage 42 vorge sehen. Durch die Berieselung, das heißt die Verteilung, ins besondere feine Versprühung der Flüssigkeit 100 innerhalb des Verdichtungsraumes 2 mittels der Berieselungsanlage 42 wird eine vergrößerte Wärmeübertragungsfläche zwischen dem Gas und der Flüssigkeit 100 innerhalb des Verdichtungsraumes 2 be- reitgestellt . Durch die vergrößerte Wärmeübertragungsfläche wird die Wärmeübertragung vom Gas auf die Flüssigkeit 100 deutlich verbessert. Typically, when the gas is compressed, its temperature increases. In other words, the compression work performed by means of the first pump 31 is converted into heat and into the compression, that is to say into the pressure increase in the gas. So that the heat generated during the compression of the gas is not completely lost, the loading circuit 24 and the sprinkler system 42 are provided according to the invention. The sprinkling, that is to say the distribution, in particular of fine spraying of the liquid 100 within the compression space 2 by means of the sprinkling system 42, provides an increased heat transfer area between the gas and the liquid 100 within the compression space 2. The increased heat transfer area significantly improves the heat transfer from the gas to the liquid 100.
Mittels der zweiten Pumpe 32 wird die Flüssigkeit 100 inner halb des Verdichtungsraumes 2 umgewälzt und wieder mittels der Berieselungsanlage 42 innerhalb des Verdichtungsraumes 2 verteilt, insbesondere fein versprüht. Der Berieselungskreis lauf 24 entnimmt hierbei die Flüssigkeit 100 von einem Boden des Verdichtungsraumes 2 und pumpt diese mittels der zweiten Pumpe 32 zur Berieselungsanlage 42, die in der Nähe einer De cke des Verdichtungsraumes 2 angeordnet ist. Von dort wird die Flüssigkeit 100 innerhalb des Verdichtungsraumes 2 ver teilt, insbesondere feinteilig versprüht. Die hierbei erzeug ten Flüssigkeitstropfen weisen zum Gas eine vergrößerte Wär meübertragungsfläche auf, sodass die Wärmeübertragung vom Gas auf die Flüssigkeit 100 verbessert wird. Die Einleitung der Flüssigkeit 100 zur Berieselungsanlage 42 kann mittels eines vierten Ventils 74 gesteuert werden. Hierbei umfasst der Be- rieselungskreislauf 24 das vierte Ventil 74. Weiterhin weist der Berieselungskreislauf 24 ein drittes Ventil 73 auf, wel ches während der Verdichtung (Kompressionsvorgang) des Gases die Position beziehungsweise die Stellung A-A aufweist. By means of the second pump 32, the liquid 100 is circulated within half of the compression space 2 and again distributed, in particular finely sprayed, by means of the sprinkler system 42 within the compression space 2. The sprinkler circuit 24 takes the liquid 100 from a bottom of the compression chamber 2 and pumps it by means of the second pump 32 to the sprinkler system 42, which is arranged in the vicinity of a ceiling of the compression chamber 2. From there, the liquid 100 is divided ver within the compression chamber 2, in particular sprayed finely. The liquid drops produced in this way have an increased heat transfer area to the gas, so that the heat transfer from the gas to the liquid 100 is improved. The introduction of the liquid 100 to the sprinkler system 42 can be controlled by means of a fourth valve 74. Here, the trickle circuit 24, the fourth valve 74. Furthermore, the sprinkler circuit 24 has a third valve 73, which has the position or position AA during the compression (compression process) of the gas.
Ist ein festgelegter Schwellendruck des Gases innerhalb des Verdichtungsraumes 2 erreicht, so wird mittels eines fünften Ventils 75 das Gas aus dem Verdichtungsraum 2 ausgeleitet und zum Druckgasspeicher 6 geführt. Mittels des Druckgasspeichers 6 kann das verdichtete Gas für eine spätere Verwendung ge speichert beziehungsweise zwischengespeichert werden. If a defined threshold pressure of the gas within the compression chamber 2 has been reached, the gas is discharged from the compression chamber 2 by means of a fifth valve 75 and led to the compressed gas store 6. By means of the compressed gas store 6, the compressed gas can be stored or temporarily stored for later use.
Zur Wiederholung der Verdichtung für eine neue Gasmenge des Gases ist es zweckmäßig die Flüssigkeit 100 aus dem Verdich tungsraum 2 wieder auszuleiten. Hierzu wird das dritte Ventil 73 auf die Stellung A-B umgeschaltet. Dadurch wird es mittels der zweiten Pumpe 32 möglich die Flüssigkeit 100 aus dem Ver dichtungsraum 2, insbesondere vom Boden des Verdichtungsrau mes 2, zurück zum Zwischenbehälter 4 zu pumpen. Alternativ oder ergänzend könnte die Flüssigkeit 100 innerhalb des Ver dichtungsraumes 2 gravitativ, beispielsweise aufgrund eines Höhenunterschiedes, zum Zwischenbehälter 4 zurückfließen.To repeat the compression for a new amount of gas in the gas, it is advisable to discharge the liquid 100 from the compression chamber 2 again. For this purpose, the third valve 73 is switched to position A-B. This makes it possible by means of the second pump 32 to pump the liquid 100 from the compression chamber 2, in particular from the bottom of the compression chamber 2, back to the intermediate container 4. Alternatively or additionally, the liquid 100 could flow back to the intermediate container 4 gravitationally within the sealing chamber 2, for example due to a difference in height.
Dies ist jedoch typischerweise zu langsam, sodass das Pumpen der Flüssigkeit 100 zurück zum Zwischenbehälter 4 mittels der Pumpe 32 bevorzugt ist. However, this is typically too slow, so that pumping the liquid 100 back to the intermediate container 4 by means of the pump 32 is preferred.
Wird während des Auspumpens der Flüssigkeit 100 zurück zum Zwischenbehälter 4 das erste Ventil 71 der Gaszufuhr 101 ge öffnet, so wird durch den sinkenden Flüssigkeitspegel inner halb des Verdichtungsraumes 2 wieder eine neu Gasmenge des Gases in den Verdichtungsraum 2 eingesaugt. Mit anderen Wor ten kann somit der Ausgangszustand - Gas innerhalb des Ver dichtungsraumes 2 und Flüssigkeit 100 im Zwischenbehälter 4, Flüssigkeit 100 nicht im Verdichtungsraum 2 - wieder herge stellt werden. Nun kann die neue Gasmenge mittels eines Ein- pumpens der Flüssigkeit 100 vom Zwischenbehälter 4 in den Verdichtungsraum 2 mittels der ersten Pumpe 31 wieder ver dichtet werden. Typischerweise sind für eine vorteilhaft hohe Temperatur der Flüssigkeit 100 mehrere Verdichtungen beziehungsweise mehrere Wiederholungen oder Hübe erforderlich. Das ist deshalb der Fall, da die spezifische Wärmekapazität von Flüssigkeiten, beispielsweise Wasser, deutlich höher ist als die von Gasen, beispielsweise Luft. Dies führt dazu, dass durch eine einma lige Verdichtung (einmaliger Hub) die Wärme aus dem Gas zwar größtenteils entzogen wird, die Temperatur der Flüssigkeit 100 jedoch hierbei nur geringfügig ansteigt. Um eine ausrei chend hohe Temperatur, beispielsweise oberhalb von 90 Grad Celsius zu erreichen, sind typischerweise - gegebenenfalls abhängig von der Stoffpaarung - etwa zehn Hübe beziehungswei se Verdichtungen erforderlich. If during the pumping out of the liquid 100 back to the intermediate container 4, the first valve 71 of the gas supply 101 opens, a new gas quantity of the gas is sucked into the compression chamber 2 again by the falling liquid level within the compression chamber 2. In other words, the initial state - gas within the compression chamber 2 and liquid 100 in the intermediate container 4, liquid 100 not in the compression chamber 2 - can be restored. Now the new amount of gas can be re-sealed by pumping the liquid 100 from the intermediate container 4 into the compression chamber 2 by means of the first pump 31. Typically, several densifications or several repetitions or strokes are required for an advantageously high temperature of the liquid 100. This is because the specific heat capacity of liquids, such as water, is significantly higher than that of gases, such as air. This means that the heat is largely removed from the gas by a one-time compression (one-off stroke), but the temperature of the liquid 100 rises only slightly in the process. In order to reach a sufficiently high temperature, for example above 90 degrees Celsius, typically about ten strokes or compressions are required, possibly depending on the material combination.
Ist eine festgelegte vorteilhaft hohe Temperatur der Flüssig keit 100 erreicht, beispielsweise oberhalb von 90 Grad Cel sius, so wird die Flüssigkeit 100 vom Zwischenbehälter 4 mit tels einem Öffnen eines sechstens Ventils 76 zu einem Wärme speicher 8 geleitet. Mittels des Wärmespeichers 8 wird die Wärme der Flüssigkeit 100, die diese durch die Verdichtung des Gases 2 aufgenommen hat, wenigstens teilweise gespeichert oder wenigstens teilweise zwischengespeichert. Hierbei kann die Flüssigkeit 100 direkt als Speichermedium für den Wärme speicher 8 verwendet werden. Alternativ oder ergänzend kann die Wärme der Flüssigkeit 100 wenigstens teilweise auf ein Wärmespeichermedium des Wärmespeichers 8 übertragen werden. Wird die Flüssigkeit 100 direkt als Wärmespeichermedium in nerhalb des Wärmespeichers 8 verwendet, so kann diese, bei spielsweise mittels eines siebten Ventils 77 und mittels ei ner dritten Pumpe 33, einem dritten Wärmetauscher 53 zuge führt werden, wobei mittels des dritten Wärmetauschers 53 die Wärme, die bei der Verdichtung erzeugt wurde und mittels der Flüssigkeit 100 gespeichert wurde, für einen Wärmeverbraucher wenigstens teilweise bereitgestellt wird. If a predetermined advantageously high temperature of the liquid speed 100 is reached, for example above 90 degrees Cel sius, the liquid 100 is passed from the intermediate container 4 by means of an opening of a sixth valve 76 to a heat store 8. The heat of the liquid 100, which it has absorbed through the compression of the gas 2, is at least partially stored or at least partially buffered by means of the heat store 8. Here, the liquid 100 can be used directly as a storage medium for the heat store 8. Alternatively or in addition, the heat of the liquid 100 can be at least partially transferred to a heat storage medium of the heat storage 8. If the liquid 100 is used directly as a heat storage medium in the heat store 8, it can be supplied, for example by means of a seventh valve 77 and by means of a third pump 33, to a third heat exchanger 53, the heat, by means of the third heat exchanger 53, which was generated during the compression and was stored by means of the liquid 100, is at least partially provided for a heat consumer.
Nach dem dritten Wärmetauscher 53 wird die Flüssigkeit 100 zu einem Vorratsbehälter 10 mittels der dritten Pumpe 33 ge- pumpt. Mittels des Vorratsbehälters 10 wird die Flüssigkeit 100 für eine erneute Verwendung innerhalb des Berieselungs kreislaufes 24 zurückgehalten. Beispielsweise wird diese mit tels eines zweiten Ventils 72 dem Berieselungskreislauf 24 erneut zugeführt. Dadurch wird vorteilhafterweise restliche Wärme der Flüssigkeit 100, die diese nach dem Wärmespeicher 8 oder nach dem dritten Wärmetauscher 53 noch aufweist, wieder innerhalb des Berieselungskreislaufes 24 wenigstens teilweise verwendet und diesem wenigstens teilweise wieder zugeführt. After the third heat exchanger 53, the liquid 100 is fed to a storage container 10 by means of the third pump 33 inflated. By means of the reservoir 10, the liquid 100 is retained for reuse within the sprinkler circuit 24. For example, this is supplied to the sprinkling circuit 24 again by means of a second valve 72. As a result, residual heat of the liquid 100, which it still has after the heat store 8 or after the third heat exchanger 53, is advantageously at least partially used again within the sprinkling circuit 24 and is at least partially fed back to the latter.
Das verdichtete Gas wird mittels eines fünften Ventils 75 aus dem Verdichtungsraum 2 ausgeleitet und zum Druckgasspeicher 6 geführt. Zwischen dem Verdichtungsraum 2 und dem Druckgas speicher 6 ist ein erster Wärmetauscher 51 vorgesehen. Mit tels des ersten Wärmetauschers 51 kann eine restliche Wärme des ausgeleiteten Gases zurück zum Berieselungskreislauf 24 geführt werden. Hierbei kann die Rückführung mittels eines neunten Ventils 79 gesteuert werden. Mit anderen Worten wird eine restliche Wärme des Gases mittels des ersten Wärmetau schers 51 auf die Flüssigkeit 100 innerhalb des Berieselungs kreislaufes 24 rückübertragen. Hierzu kann die Flüssigkeit 100 innerhalb des Berieselungskreislaufes 24 über ein neuntes Ventil 79 dem ersten Wärmetauscher 51 zugeführt werden. Da durch erfolgt vorteilhafterweise eine wenigstens teilweise Rückführung einer restlichen Wärme des verdichteten Gases. The compressed gas is discharged from the compression chamber 2 by means of a fifth valve 75 and led to the compressed gas store 6. Between the compression chamber 2 and the compressed gas reservoir 6, a first heat exchanger 51 is provided. By means of the first heat exchanger 51, residual heat of the discharged gas can be conducted back to the sprinkling circuit 24. The feedback can be controlled by means of a ninth valve 79. In other words, residual heat of the gas is retransmitted by means of the first heat exchanger 51 to the liquid 100 within the sprinkler circuit 24. For this purpose, the liquid 100 can be fed to the first heat exchanger 51 within the sprinkling circuit 24 via a ninth valve 79. Since an at least partial return of residual heat of the compressed gas advantageously takes place.
Das mittels des Druckgasspeichers 6 gespeicherte verdichtete Gas kann mittels eines achten Ventils 78 einer Expansionstur bine 12, insbesondere einer Druckluftturbine, beispielsweise mit einem angeschlossenen Generator, zugeführt werden. Mit tels der Expansionsturbine 12 wird das verdichtete Gas aus dem Druckgasspeicher 6 expandiert. Mittels der Expansionstur bine 12 und des Generators kann somit durch die Expansionsar beit des Gases elektrische Energie, das heißt elektrischer Strom erzeugt und bereitgestellt werden. Nach der Expansion des Gases weist dieses typischerweise eine geringe Tempera tur, beispielsweise unterhalb von 0 Grad Celsius, auf. Diese niedrige Temperatur des Gases kann dazu verwendet werden, Kälte bereitzustellen. Demnach ist in der dargestellten Aus führungsform der vorliegenden Erfindung ein zweiter Wärmetau scher 52 vorgesehen, der mit einem Kältekreislauf 14 ther misch gekoppelt ist. Der Kältekreislauf 14 weist einen Kälte speicher 16 sowie eine vierte Pumpe 34 auf, wobei die vierte Pumpe 34 zum Umwälzen eines Kältemittels innerhalb des Kälte kreislaufes 14 vorgesehen ist. Das expandierte Gas wird dem zweiten Wärmetauscher 52 zugeführt, wobei die Kälte des ex pandierten Gases auf das innerhalb des Kältekreislaufes 14 zirkulierende Kältemittel mittels des zweiten Wärmetauschers 52 übertragen wird. Die übertragende Kälte wird mittels des Kältespeichers 16 gespeichert. The compressed gas stored by means of the compressed gas store 6 can be fed to an expansion turbine 12, in particular a compressed air turbine, for example with a connected generator, by means of an eighth valve 78. With means of the expansion turbine 12, the compressed gas is expanded from the compressed gas storage 6. By means of the expansion door 12 and the generator, electrical energy, that is to say electrical current, can thus be generated and provided by the expansion work of the gas. After the gas has expanded, it typically has a low temperature, for example below 0 degrees Celsius. This low temperature of the gas can be used to To provide cold. Accordingly, in the illustrated embodiment of the present invention, a second heat exchanger 52 is provided, which is thermally coupled to a refrigeration circuit 14 ther. The refrigeration cycle 14 has a cold storage 16 and a fourth pump 34, the fourth pump 34 being provided for circulating a refrigerant within the refrigeration cycle 14. The expanded gas is fed to the second heat exchanger 52, the cold of the expanded gas being transferred to the refrigerant circulating within the refrigeration circuit 14 by means of the second heat exchanger 52. The transmitted cold is stored by means of the cold store 16.
Mit anderen Worten kann mittels der dargestellten Ausfüh rungsform der Erfindung elektrischer Strom, Wärme und/oder Kälte gespeichert und/oder bereitgestellt werden. Hierbei weist die Vorrichtung 1 einen hohen Wirkungsgrad, insbesonde re oberhalb von 50 Prozent, in Bezug auf die den Pumpen 31,In other words, electrical power, heat and / or cold can be stored and / or provided by means of the illustrated embodiment of the invention. Here, the device 1 has a high efficiency, in particular above 50 percent, in relation to the pumps 31,
32 eingangs zugeführte elektrische Energie auf. Die elektri sche Energie wird größtenteils durch die erste Pumpe 31 bezo gen, die die Verdichtungsarbeit an dem Gas innerhalb des Ver dichtungsraumes 2 leistet. Für den Betrieb der zweiten Pumpe 32 ist ebenfalls elektrische Energie vorgesehen, wobei die zweite Pumpe 32 lediglich den Druckverlust in Bezug auf die Berieselungsanlage 42 kompensieren muss. Mit anderen Worten muss die zweite Pumpe 32 nur eine Umwälzarbeit für die Flüs sigkeit 100 leisten. 32 initially supplied electrical energy. The electrical cal energy is mostly referred to by the first pump 31, which performs the compression work on the gas within the compression chamber 2. Electrical energy is also provided for the operation of the second pump 32, the second pump 32 only having to compensate for the pressure loss with respect to the sprinkler system 42. In other words, the second pump 32 only has to do circulation work for the liquid 100.
Ein wesentlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass durch die Berieselungsanlage 42 und die Verteilung, insbeson dere durch eine feine Versprühung der Flüssigkeit 100, eine besonders effektive Wärmeübertragung von dem zu verdichteten Gas auf die Flüssigkeit 100 ermöglicht wird. Hierbei erfüllt die Flüssigkeit 100 erfindungsgemäß wenigstens zwei techni sche Funktionen. Zum einen wird diese zur Verdichtung des Ga ses innerhalb des Verdichtungsraumes 2 und zum anderen zur Aufnahme und gegebenenfalls Speicherung der bei der Verdich tung erzeugten Wärme verwendet. Erfindungsgemäß werden we- nigstens diese zwei technischen Funktionen synergetisch kom biniert, sodass eine Verdichtung des Gases mit einer mög lichst effektiven Wärmeübertragung zwischen dem Gas und der Flüssigkeit 100 ermöglicht wird. A major advantage of the present invention is that the sprinkler system 42 and the distribution, in particular by a fine spraying of the liquid 100, enable a particularly effective heat transfer from the gas to be compressed to the liquid 100. According to the invention, the liquid 100 fulfills at least two technical functions. On the one hand this is used for the compression of the gas within the compression space 2 and on the other hand for receiving and possibly storing the heat generated during the compression process. According to the invention, at least these two technical functions combined synergistically, so that a compression of the gas with the most effective possible heat transfer between the gas and the liquid 100 is made possible.
Die Flüssigkeit 100 ist bevorzugt Wasser, wobei das Wasser weitere Bestandteil und/oder Verunreinigungen umfassen kann. Das Gas ist bevorzugt Luft. The liquid 100 is preferably water, wherein the water can comprise further constituents and / or impurities. The gas is preferably air.
In Figur 2 ist ein schematisches Flussdiagramm des erfin dungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Hierbei wird auf die in Figur 1 dargestellten Elemente Bezug genommen. FIG. 2 shows a schematic flow diagram of the method according to the invention. Reference is made here to the elements shown in FIG. 1.
In einem ersten Schritt S1 des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Verdichtung eines Gases wird das Gas in den Verdichtungs raum 2 für seine Verdichtung eingeleitet. In a first step S1 of the method according to the invention for compressing a gas, the gas is introduced into the compression chamber 2 for its compression.
Dies kann über das erste Ventil 71 der Gaszufuhr 101 erfol gen . This can take place via the first valve 71 of the gas supply 101.
In einem zweiten Schritt S2 des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Flüssigkeit 100 aus einem Zwischenbehälter 4 in den wenigstens teilweise mit dem Gas gefüllten Verdichtungsraum 2 gepumpt . In a second step S2 of the method according to the invention, the liquid 100 is pumped from an intermediate container 4 into the compression space 2, which is at least partially filled with the gas.
Bevorzugt erfolgt das Einpumpen der Flüssigkeit 100 mittels der ersten Pumpe 31. The liquid 100 is preferably pumped in by means of the first pump 31.
In einem dritten Schritt S3 des erfindungsgemäßen Verfahrens wird wenigstens ein Teil der Flüssigkeit 100 mittels des Be rieselungskreislaufes 24 vom Verdichtungsraum 2 zu einer Be rieselungsanlage 42 gepumpt. In a third step S3 of the method according to the invention, at least part of the liquid 100 is pumped from the compression chamber 2 to a loading system 42 by means of the loading circuit 24.
Dies kann besonders bevorzugt mittels der zweiten Pumpe 32 erfolgen . This can be done particularly preferably by means of the second pump 32.
In einem vierten Schritt S4 des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Flüssigkeit 100 mittels der Berieselungsanlage 42 innerhalb des Verdichtungsraumes 2 verteilt, insbesondere fein versprüht. In a fourth step S4 of the method according to the invention, the liquid 100 is sprayed by means of the sprinkler system 42 distributed within the compression chamber 2, in particular sprayed finely.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung kann in einem fünften Schritt S5 (nicht dargestellt) das Gas nach Erreichen eines Schwellendruckes aus dem Verdichtungsraum 2 ausgeleitet wer den und mittels des Druckgasspeichers 6 gespeichert werden. According to one embodiment of the invention, in a fifth step S5 (not shown), the gas can be discharged from the compression chamber 2 after reaching a threshold pressure and can be stored by means of the compressed gas store 6.
Hierbei kann die Ausleitung des Gases mittels des fünften Ventils 75 erfolgen. The gas can be discharged by means of the fifth valve 75.
In einer Weiterbildung der Erfindung wird in einem sechsten Schritt S6 (nicht dargestellt) nach der Ausleitung des Gases die Flüssigkeit 100 mittels der zweiten Pumpe 32 in den Zwi schenbehälter 4 rückgepumpt. In a development of the invention, in a sixth step S6 (not shown), after the gas has been discharged, the liquid 100 is pumped back into the intermediate container 4 by means of the second pump 32.
Hierbei wird das dritte Ventil 73 von seiner ursprünglichen Stellung A-A auf die Stellung A-B umgeschaltet. Dadurch wird mittels der zweiten Pumpe 32 die Flüssigkeit 100 vom Verdich tungsraum 2 zurück zum Zwischenbehälter 4 gepumpt. Here, the third valve 73 is switched from its original position A-A to the position A-B. As a result, the liquid 100 is pumped from the compression chamber 2 back to the intermediate container 4 by means of the second pump 32.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird in ei nem siebten Schritt S7 während des Zurückpumpens der Flüssig keit 100 in den Zwischenbehälter 4 eine neue Gasmenge des Ga ses mittels der Gaszufuhr 101 in den Verdichtungsraum 2 ein gesaugt oder eingeleitet. According to a further embodiment of the invention, in a seventh step S7, during the pumping back of the liquid 100 into the intermediate container 4, a new gas quantity of the gas is sucked or introduced into the compression space 2 by means of the gas supply 101.
Dadurch wird der Anfangszustand gemäß des ersten Schrittes S1 wiederhergestellt. Mit anderen Worten können die Schritte S1 bis S6 wiederholt werden. Dadurch erfolgt eine Verdichtung des neuen Gases (weiterer Hub) . Die Schritte S1 bis S6 können somit ein oder mehrmals wiederholt werden, bis eine Tempera tur der Flüssigkeit 100 innerhalb des Zwischenbehälters 4 oberhalb eines Schwellenwertes erreicht wird. Bevorzugt liegt der Schwellenwert oberhalb von 90 Grad Celsius. As a result, the initial state is restored in accordance with the first step S1. In other words, steps S1 to S6 can be repeated. This causes the new gas to compress (further stroke). Steps S1 to S6 can thus be repeated one or more times until a temperature of the liquid 100 within the intermediate container 4 above a threshold value is reached. The threshold value is preferably above 90 degrees Celsius.
Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausfüh rungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele ein geschränkt oder andere Variationen können vom Fachmann hie raus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Although the invention has been illustrated and described in detail by the preferred exemplary embodiments, so the invention is not restricted by the examples disclosed or other variations can be derived therefrom by a person skilled in the art without departing from the scope of protection of the invention.
Bezugs zeichenliste Reference character list
1 Vorrichtung 1 device
2 Verdichtungsraum 2 compression room
4 Zwischenbehälter4 intermediate containers
6 Druckgasspeicher6 compressed gas storage
8 Wärmespeieher 8 heat accumulators
10 Vorratsbehälter  10 storage containers
12 Expansionsturbine 12 expansion turbine
14 Kältekreislauf 14 refrigeration cycle
16 Kältespeieher  16 cold accumulators
24 Berieselungskreislauf 24 sprinkling circuit
31 erste Pumpe 31 first pump
32 zweite Pumpe  32 second pump
33 dritte Pumpe  33 third pump
34 vierte Pumpe  34 fourth pump
42 Berieselungsanlage42 sprinkler system
51 erster Wärmetauscher51 first heat exchanger
52 zweiter Wärmetauscher52 second heat exchanger
53 dritter Wärmetauscher53 third heat exchanger
71 erstes Ventil 71 first valve
72 zweites Ventil  72 second valve
73 drittes Ventil  73 third valve
74 viertes Ventil  74 fourth valve
75 fünftes Ventil  75 fifth valve
76 sechstes Ventil  76 sixth valve
77 siebtes Ventil  77 seventh valve
78 achtes Ventil  78 eighth valve
79 neuntes Ventil  79 ninth valve
100 Flüssigkeit 100 liquid
101 Gaszufuhr 101 gas supply
51 erster Schritt  51 first step
52 zweiter Schritt  52 second step
53 dritter Schritt vierter Schritt fünfter Schritt sechster Schritt siebter Schritt 53 third step fourth step fifth step sixth step seventh step

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Verdichtung eines Gases, bei dem das Gas in einen Verdichtungsraum (2) für seine Verdichtung eingeleitet wird, bei dem eine Flüssigkeit (100) aus einem Zwischenbehäl ter (4) in den wenigstens teilweise mit dem Gas gefüllten Verdichtungsraum (2) gepumpt wird, bei dem wenigstens ein Teil der Flüssigkeit (100) mittels eines Berieselungskreis laufes (24) vom Verdichtungsraum (2) zu einer Berieselungsan lage (42) gepumpt wird, und bei dem mittels der Berieselungs anlage (42) eine Verteilung der Flüssigkeit (100) innerhalb des Verdichtungsraumes (2) erfolgt. 1. A method for compressing a gas, in which the gas is introduced into a compression chamber (2) for its compression, in which a liquid (100) from an intermediate container (4) in the at least partially filled with the gas compression chamber (2) is pumped, in which at least part of the liquid (100) is pumped by means of a sprinkler circuit (24) from the compression chamber (2) to a sprinkler system (42), and in which by means of the sprinkler system (42) a distribution of the liquid (42) 100) takes place within the compression space (2).
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem das Pumpen der Flüs sigkeit (100) vom Zwischenbehälter (4) in den Verdichtungs raum (2) mittels einer ersten Pumpe (31) erfolgt, und bei dem das Pumpen der Flüssigkeit (100) vom Verdichtungsraum (2) zur Berieselungsanlage (42) mittels einer zweiten Pumpe (32) des Berieselungskreislaufes (24) erfolgt. 2. The method according to claim 1, wherein the pumping of the liquid (100) from the intermediate container (4) into the compression chamber (2) by means of a first pump (31), and in which the pumping of the liquid (100) from the compression chamber (2) to the sprinkler system (42) by means of a second pump (32) of the sprinkler circuit (24).
3. Verfahren gemäß Anspruch 2, bei dem das Gas nach Erreichen eines Schwellendruckes aus dem Verdichtungsraum (2) ausgelei tet wird, und bei dem eine Speicherung des ausgeleiteten Ga ses mittels eines Druckgasspeichers (6) erfolgt. 3. The method according to claim 2, in which the gas is reached after reaching a threshold pressure from the compression chamber (2), and in which the discharged gas is stored by means of a compressed gas store (6).
4. Verfahren gemäß Anspruch 3, bei dem die Flüssigkeit (100) nach der Ausleitung des Gases mittels der zweiten Pumpe (32) in den Zwischenbehälter (4) rückgepumpt wird. 4. The method according to claim 3, wherein the liquid (100) is pumped back into the intermediate container (4) by means of the second pump (32) after the gas has been discharged.
5. Verfahren gemäß Anspruch 4, bei dem die Schritte gemäß den vorhergehenden Ansprüchen ein- oder mehrmals wiederholt wer den, bis eine Temperatur der Flüssigkeit (100) innerhalb des Zwischenbehälters (4) oberhalb eines Schwellenwertes erreicht wird . 5. The method according to claim 4, wherein the steps according to the preceding claims are repeated one or more times until the temperature of the liquid (100) within the intermediate container (4) is reached above a threshold value.
6. Verfahren gemäß Anspruch 5, bei dem der Schwellenwert oberhalb von 90 Grad Celsius festgelegt wird. 6. The method of claim 5, wherein the threshold is set above 90 degrees Celsius.
7. Verfahren gemäß Anspruch 5 oder 6, bei dem die Flüssigkeit (100) nach dem Erreichen des Schwellenwertes ihrer Temperatur vom Zwischenbehälter (4) zu einem Wärmespeicher (8) gepumpt wird, und bei dem der Wärmespeicher (8) mittels der durch die Verdichtung des Gases aufgenommene Wärme der Flüssigkeit (100) wenigstens teilweise beladen wird. 7. The method according to claim 5 or 6, in which the liquid (100) after reaching the threshold value of its temperature is pumped from the intermediate container (4) to a heat accumulator (8), and in which the heat accumulator (8) by means of the compression heat of the liquid absorbed by the gas is at least partially loaded.
8. Verfahren gemäß Anspruch 7, bei dem die Flüssigkeit (100) nach dem Wärmespeicher (8) zu einem Vorratsbehälter (10) mit tels einer dritten Pumpe (33) gepumpt wird, und bei dem eine Zwischenspeicherung der Flüssigkeit (100) mittels des Vor ratsbehälters (10) erfolgt. 8. The method according to claim 7, wherein the liquid (100) after the heat storage (8) to a reservoir (10) by means of a third pump (33) is pumped, and in which the liquid (100) is temporarily stored by means of the pre advice container (10).
9. Verfahren gemäß Anspruch 8, bei dem wenigstens ein Teil der Flüssigkeit (100) innerhalb des Vorratsbehälters (10) mittels der zweiten Pumpe (32) und/oder der dritten Pumpe (33) vom Vorratsbehälter (10) über den Berieselungskreislauf (24) zur Berieselungsanlage (42) gepumpt wird. 9. The method according to claim 8, wherein at least part of the liquid (100) within the storage container (10) by means of the second pump (32) and / or the third pump (33) from the storage container (10) via the sprinkler circuit (24) is pumped to the sprinkler system (42).
10. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 3 bis 9, bei dem das Gas nach seiner Ausleitung aus dem Verdichtungsraum (2) und vor seiner Speicherung mittels des Druckgasspeichers (6) ei nem ersten Wärmetauscher (51) zugeführt wird, wobei mittels des ersten Wärmetauschers (51) wenigstens ein Teil der Wärme des ausgeleiten Gases auf die Flüssigkeit (100) innerhalb des Berieselungskreislaufes (24) übertragen wird. 10. The method according to any one of claims 3 to 9, wherein the gas after it has been discharged from the compression chamber (2) and before being stored by means of the compressed gas storage (6) is supplied to a first heat exchanger (51), with the first heat exchanger ( 51) at least part of the heat of the discharged gas is transferred to the liquid (100) within the sprinkler circuit (24).
11. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 3 bis 10, bei dem das mittels des Druckgasspeichers (6) gespeicherte Gas einer Ex pansionsturbine (12) zur Expansion des gespeicherten Gases zugeführt wird. 11. The method according to any one of claims 3 to 10, wherein the gas stored by means of the compressed gas storage (6) is fed to an expansion turbine (12) for expanding the stored gas.
12. Verfahren gemäß Anspruch 11, bei dem das mittels der Ex pansion abgekühlte Gas einem zweiten Wärmetauscher (52) eines Kältekreislaufes (14) zur Kühlung eines Kältemittels zuge führt wird. 12. The method according to claim 11, in which the gas cooled by the expansion leads to a second heat exchanger (52) of a refrigeration cycle (14) for cooling a refrigerant.
13. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem mittels der Kälte des Kältemittels ein Kältespeicher (16) des Kältekreislaufes (14) beladen wird. 13. The method according to any one of the preceding claims, in which a cold accumulator (16) of the cooling circuit (14) is loaded by means of the cold of the refrigerant.
14. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 11 bis 13, bei dem die erste und zweite Pumpe (31, 32) zur Speicherung elektri scher Energie in Form des verdichten Gases verwendet werden, und bei dem die gespeicherte elektrische Energie wenigstens teilweise mittels eines mit der Expansionsturbine (6) gekop pelten Generators wieder bereitgestellt wird. 14. The method according to any one of claims 11 to 13, wherein the first and second pumps (31, 32) are used for storing electrical energy in the form of the compressed gas, and in which the stored electrical energy is at least partially by means of one with the expansion turbine (6) coupled generator is provided again.
15. Vorrichtung (1) zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend einen Verdich tungsraum (2) zur Verdichtung eines Gases, einen Zwischenbe hälter (4) zur Aufnahme einer Flüssigkeit (100), eine erste Pumpe (31) zum Pumpen der Flüssigkeit vom Zwischenbehälter (4) in den Verdichtungsraum (2), einen Berieselungskreislauf (24) mit einer Berieselungsanlage (42) und einer zweiten Pum pe (32), wobei mittels der zweiten Pumpe (32) wenigstens ein Teil der Flüssigkeit (100) vom Verdichtungsraum (2) zur Be rieselungsanlage (42) pumpbar ist, wobei die zur Beriese lungsanlage (42) gepumpte Flüssigkeit (100) mittels der Be rieselungsanlage (42) innerhalb des Verdichtungsraumes (2) verteilbar ist. 15. The device (1) for performing a method according to any one of the preceding claims, comprising a compression chamber (2) for compressing a gas, an intermediate container (4) for receiving a liquid (100), a first pump (31) for pumping of the liquid from the intermediate container (4) into the compression chamber (2), a sprinkler circuit (24) with a sprinkler system (42) and a second pump (32), at least part of the liquid (100) using the second pump (32) from the compression chamber (2) to the irrigation system (42) can be pumped, the liquid (100) pumped to the irrigation system (42) by means of the irrigation system (42) being distributable within the compression chamber (2).
EP19746031.4A 2018-07-24 2019-07-17 Method and device for compressing a gas Withdrawn EP3775744A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP18185185.8A EP3599440A1 (en) 2018-07-24 2018-07-24 Device and method for compression of a gas
PCT/EP2019/069238 WO2020020720A1 (en) 2018-07-24 2019-07-17 Method and device for compressing a gas

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP3775744A1 true EP3775744A1 (en) 2021-02-17

Family

ID=63047139

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP18185185.8A Withdrawn EP3599440A1 (en) 2018-07-24 2018-07-24 Device and method for compression of a gas
EP19746031.4A Withdrawn EP3775744A1 (en) 2018-07-24 2019-07-17 Method and device for compressing a gas

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP18185185.8A Withdrawn EP3599440A1 (en) 2018-07-24 2018-07-24 Device and method for compression of a gas

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20210301836A1 (en)
EP (2) EP3599440A1 (en)
JP (1) JP7130840B2 (en)
KR (1) KR102516704B1 (en)
WO (1) WO2020020720A1 (en)

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4316703A (en) * 1979-10-29 1982-02-23 Kunzelman Richard D Gas compressor
JPS6011798B2 (en) * 1980-04-04 1985-03-28 千代田化工建設株式会社 Exhaust gas cooling and desulfurization equipment
JPS63179103A (en) * 1987-01-20 1988-07-23 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Steam storage method
JPH03160170A (en) * 1989-11-17 1991-07-10 Tokyo Sainpen:Kk Air compressor
JPH05231741A (en) * 1992-02-19 1993-09-07 Nippondenso Co Ltd Absorption type refrigerator
DE19546726A1 (en) * 1995-12-14 1997-06-19 Asea Brown Boveri Quench cooler for cooling hot flowing gas
AT503734B1 (en) * 2006-06-01 2008-11-15 Int Innovations Ltd METHOD FOR CONVERTING THERMAL ENERGY TO MECHANICAL WORK
US8474255B2 (en) * 2008-04-09 2013-07-02 Sustainx, Inc. Forming liquid sprays in compressed-gas energy storage systems for effective heat exchange
US8359856B2 (en) * 2008-04-09 2013-01-29 Sustainx Inc. Systems and methods for efficient pumping of high-pressure fluids for energy storage and recovery
US8677744B2 (en) * 2008-04-09 2014-03-25 SustaioX, Inc. Fluid circulation in energy storage and recovery systems
US8104274B2 (en) * 2009-06-04 2012-01-31 Sustainx, Inc. Increased power in compressed-gas energy storage and recovery
US8196395B2 (en) * 2009-06-29 2012-06-12 Lightsail Energy, Inc. Compressed air energy storage system utilizing two-phase flow to facilitate heat exchange
US8171728B2 (en) * 2010-04-08 2012-05-08 Sustainx, Inc. High-efficiency liquid heat exchange in compressed-gas energy storage systems
US8495872B2 (en) * 2010-08-20 2013-07-30 Sustainx, Inc. Energy storage and recovery utilizing low-pressure thermal conditioning for heat exchange with high-pressure gas
WO2012097215A1 (en) * 2011-01-13 2012-07-19 General Compression, Inc. Systems, methods and devices for the management of heat removal within a compression and/or expansion device or system
KR20140031319A (en) * 2011-05-17 2014-03-12 서스테인쓰, 인크. Systems and methods for efficient two-phase heat transfer in compressed-air energy storage systems
US9551279B2 (en) * 2013-03-14 2017-01-24 Dresser-Rand Company CAES plant using steam injection and bottoming cycle expander
DE102014202846A1 (en) * 2014-02-17 2015-08-20 Siemens Aktiengesellschaft Method and device for unloading a thermal stratified storage tank
WO2016051493A1 (en) * 2014-09-30 2016-04-07 三菱電機株式会社 Refrigeration cycle device
KR101603316B1 (en) * 2014-12-19 2016-03-15 한국생산기술연구원 Boiler using liquid metal as functioning medium and power generating system comprising the same
US20170002803A1 (en) * 2015-06-30 2017-01-05 Regents Of The University Of Minnesota Static liquid piston compressor and expander systems and methods for same
JP6621348B2 (en) * 2016-03-10 2019-12-18 株式会社神戸製鋼所 Compressed air storage generator
DE102016205359A1 (en) * 2016-03-31 2017-10-05 Siemens Aktiengesellschaft Method and device for compressing a fluid

Also Published As

Publication number Publication date
KR102516704B1 (en) 2023-03-30
KR20210018494A (en) 2021-02-17
JP7130840B2 (en) 2022-09-05
EP3599440A1 (en) 2020-01-29
WO2020020720A1 (en) 2020-01-30
US20210301836A1 (en) 2021-09-30
JP2022511228A (en) 2022-01-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2013045463A1 (en) Installation for storing thermal energy and method for the operation thereof
DE102019127431B4 (en) Thermal power storage with fixed bed heat storage and fixed bed cold storage and method for operating a thermal power storage
EP3186506B1 (en) Device and method for storing energy
DE102012015732B4 (en) Method and arrangements for receiving and emitting electrical energy in gas pressure storage plants
DE102012206296A1 (en) Plant for storage and delivery of thermal energy and method of operation thereof
EP2574756A1 (en) Method for operating an adiabatic compressed air storage power plant and adiabatic compressed air storage power plant
EP2823156A1 (en) Method for charging and discharging a heat accumulator and system for storing and outputting thermal energy, suitable for said method
EP3230571B1 (en) Device and method for temporarily storing gas and heat
EP3056694A1 (en) Pressure energy storage with thermal condensate pump
WO2013156284A1 (en) System for storing and outputting thermal energy having a heat accumulator and a cold accumulator and method for the operation thereof
WO2016173705A2 (en) Method and device for energy storage with air
EP3775744A1 (en) Method and device for compressing a gas
CH714713A2 (en) Multi-stage adiabatic low temperature compressed air storage power plant with water storage.
DE102011111963A1 (en) Method for supplying electrical power for operating electrical consumer utilized for heating and/or air-conditioning building, involves supplying heat energy as fluid stream, and receiving heat energy by energy converter from environment
DE102016119245A1 (en) Pressure storage device and storage method
EP3794238B1 (en) Method, system and devices for the compression, expansion and/or storage of a gas
DE102021108558B4 (en) Process and device for converting low-temperature heat into technically usable energy
DE102020103498A1 (en) Method for storing and recovering electrical energy and energy storage arrangement
DE102009030146A1 (en) Energy storage has a compressor to give compressed air for conversion into mechanical energy to drive an electricity generator
DE102020105211A1 (en) Device and method for storing electrical energy in pressure energy
DE102021102231A1 (en) Electrical energy storage system and method for storing and withdrawing electrical energy and computer program
DE102019201336A1 (en) Gas liquefaction plant and method for operating a gas liquefaction plant
DE102009013755A1 (en) Method for using heat of compression
DE202023103656U1 (en) System for supplying energy and/or material to at least one consumer
WO2017220529A1 (en) Method for storing a storage fluid and system for storing a storage fluid

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20201110

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: BA ME

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)
REG Reference to a national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R079

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: F28C0003060000

Ipc: F02C0006160000

RIC1 Information provided on ipc code assigned before grant

Ipc: F02C 1/02 20060101ALI20221216BHEP

Ipc: F28C 3/06 20060101ALI20221216BHEP

Ipc: F28D 20/00 20060101ALI20221216BHEP

Ipc: F02C 6/16 20060101AFI20221216BHEP

GRAP Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR1

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: GRANT OF PATENT IS INTENDED

INTG Intention to grant announced

Effective date: 20230207

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20230620