ES1247480U - ENERGY STORAGE INSTALLATION (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) - Google Patents
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Abstract
Description
DESCRIPCIÓNDESCRIPTION
Instalación de almacenamiento energéticoEnergy storage facility
SECTOR DE LA TÉCNICATECHNICAL SECTOR
La presente invención se refiere a una instalación de almacenamiento energético mediante el bombeo y acumulación de fluidos térmicos. Un ejemplo de aplicación es bombear sales fundidas en instalaciones termosolares.The present invention relates to an energy storage facility by pumping and accumulating thermal fluids. An example of application is to pump molten salts in solar thermal installations.
ESTADO DE LA TÉCNICASTATE OF THE ART
El campo del almacenamiento energético ha evolucionado enormemente con la necesidad de almacenar y transportar energía mediante fluidos térmicos, como pueden ser las sales fundidas. Este tipo de fluido supera fácilmente los 400 °C, y cualquier aparato que deba realizar su bombeo debe estar diseñado para resistir esas temperaturas. Sin embargo, es muy difícil asegurar la operatividad de elementos móviles con ese rango de temperaturas.The field of energy storage has evolved enormously with the need to store and transport energy using thermal fluids, such as molten salts. This type of fluid easily exceeds 400 ° C, and any device that needs to be pumped must be designed to withstand those temperatures. However, it is very difficult to ensure the operability of moving parts with this temperature range.
Por lo tanto, una parte importante de la inversión y del mantenimiento se refiere a todo el sistema de bombeo de las sales fundidas o el fluido térmico.Therefore, an important part of the investment and maintenance concerns the entire pumping system for molten salts or thermal fluid.
El solicitante no conoce ningún dispositivo similar a la invención, que pueda considerarse solución de los mismos problemas técnicos.The applicant is not aware of any device similar to the invention, which can be considered as a solution to the same technical problems.
BREVE EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓNBRIEF EXPLANATION OF THE INVENTION
La invención consiste en una instalación de almacenamiento energético según las reivindicaciones.The invention consists of an energy storage installation according to the claims.
El sistema de propuesto consiste en una unidad de captación, almacenamiento y cesión de energía para aplicaciones, industriales, de calefacción, de generación de energía, etc. La captación y la cesión se realizan mediante un fluido térmico como pueden ser sales fundidas, aceites térmicos, agua, etc. The proposed system consists of an energy collection, storage and transfer unit for applications, industrial, heating, power generation, etc. The collection and transfer are carried out using a thermal fluid such as molten salts, thermal oils, water, etc.
Una de las particularidades de este sistema es que, el movimiento de los fluidos se realiza mediante efecto pistón usando gas a presión, por ejemplo, aire, eliminando el uso de bombas de fluidos a alta temperatura y minimizando las uniones bridadas, que resulta en un sistema de baja complejidad, con reducido mantenimiento y casi nula posibilidad de fugas.One of the peculiarities of this system is that the movement of fluids is carried out by means of a piston effect using pressurized gas, for example, air, eliminating the use of high-temperature fluid pumps and minimizing flanged joints, which results in a Low complexity system, with low maintenance and almost zero possibility of leaks.
Otra de las ventajas de este sistema la seguridad que ofrece en caso de fallos de corriente eléctrica. La mayor parte de la operativa (bombeo y válvulas) del sistema utilizará un gas que puede estar almacenado a alta presión. La utilización de ese reservorio de gas a presión podrá llevar la planta a situación segura sin depender de generadores eléctricos de seguridad, costosos, con alto mantenimiento y frecuentes fallos.Another advantage of this system is the security it offers in the event of power failures. Most of the system's operation (pumping and valves) will use a gas that can be stored at high pressure. The use of this pressurized gas reservoir will be able to bring the plant to a safe situation without relying on expensive, highly-maintained, and frequently failed safety electric generators.
Una opción para la construcción de este sistema es hacerlo modular, pudiendo usar elementos como tanques existentes en el mercado (isocontainers, etc.) con precios razonables y de uso común.An option for the construction of this system is to make it modular, being able to use elements such as existing tanks on the market (isocontainers, etc.) with reasonable prices and in common use.
La instalación realiza el almacenamiento energético mediante un fluido térmico como sales fundidas. Para ello dispone de un depósito de baja temperatura comunicado con un generador de calor, un depósito de alta temperatura conectado al generador de calor (aguas abajo), y un recuperador de calor de cierre del ciclo antes del retorno al depósito de baja temperatura. La invención destaca por que cada uno de estos depósitos está formado por al menos dos tanques:The installation performs energy storage using a thermal fluid such as molten salts. For this, it has a low-temperature tank connected to a heat generator, a high-temperature tank connected to the heat generator (downstream), and a closing cycle heat recovery unit before returning to the low-temperature tank. The invention stands out because each of these tanks is made up of at least two tanks:
• El depósito de baja temperatura comprende al menos dos tanques de baja temperatura.• The low temperature tank comprises at least two low temperature tanks.
• El depósito de alta temperatura comprende al menos dos tanques de alta temperatura.• The high temperature tank comprises at least two high temperature tanks.
Además, el sistema de bombeo comprende un compresor o similar de un fluido de trabajo conectado con los tanques para impulsar el fluido térmico por contacto directo. Este sistema de bombeo se puede complementar con un depósito o buffer de fluido de trabajo a alta presión que asegure el suministro de fluido de trabajo a alta presión incluso en caso de incidencias. En uso, se reducirá la presión del fluido de trabajo en el tanque al que se envíe el fluido térmico, mientras se eleva la presión del fluido de trabajo en el tanque del que se extrae el fluido térmico. De esta forma, se forma un sifón artificial que produce el movimiento del fluido. In addition, the pumping system comprises a compressor or the like of a working fluid connected to the tanks to drive the thermal fluid by direct contact. This pumping system can be complemented with a high pressure working fluid reservoir or buffer that ensures the supply of high pressure working fluid even in the event of incidents. In use, the pressure of the working fluid in the tank to which the thermal fluid is sent will be reduced, while the pressure of the working fluid in the tank from which the thermal fluid is drawn is raised. In this way, an artificial siphon is formed that produces the movement of the fluid.
Este sifón artificial, así como la presencia del buffer permite evacuar las tuberías de circulación del fluido térmico en caso de incidencia.This artificial siphon, as well as the presence of the buffer allows evacuating the circulation pipes of the thermal fluid in case of incidence.
Otras realizaciones particulares se comentarán más adelante, con apoyo de las figuras.Other particular embodiments will be discussed later, with the support of the figures.
DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOSDESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Para una mejor comprensión de la invención, se incluyen las siguientes figuras.For a better understanding of the invention, the following figures are included.
La figura 1 representa un esquema del funcionamiento de una primera realización.Figure 1 represents a schematic of the operation of a first embodiment.
MODOS DE REALIZACIÓN DE LA INVENCIÓNMODES OF CARRYING OUT THE INVENTION
A continuación, se pasa a describir de manera breve un modo de realización de la invención, como ejemplo ilustrativo y no limitativo de ésta.Next, an embodiment of the invention is briefly described, as an illustrative and non-limiting example thereof.
El ejemplo de realización mostrado en la figura 1 comprende dos tanques de baja temperatura (1), dos tanques de alta temperatura (2). Todos los tanques (1,2) están diseñados para contener sales fundidas u otro producto similar a muy alta temperatura que pueda hacer de fluido térmico. Por lo tanto, tienen recubrimientos, aislamientos, y otros elementos protectores y resistentes a las temperaturas.The exemplary embodiment shown in Figure 1 comprises two low temperature tanks (1), two high temperature tanks (2). All tanks (1,2) are designed to contain molten salts or other similar product at a very high temperature that can act as a thermal fluid. Therefore, they have coatings, insulation, and other protective and temperature resistant elements.
Cada tanque (1,2) posee una entrada superior (11,21) para un fluido de trabajo desde un depósito (3) o buffer de alta presión. El fluido de trabajo puede ser, por ejemplo, nitrógeno gaseoso. Debe ser químicamente neutro para no afectar a la instalación ni al fluido térmico. Preferiblemente será poco soluble en el fluido térmico. El depósito (3) es alimentado por un compresor (4) u otro sistema de asegura que la presión en el depósito (3) es la deseada.Each tank (1,2) has an upper inlet (11,21) for a working fluid from a tank (3) or high pressure buffer. The working fluid can be, for example, nitrogen gas. It must be chemically neutral so as not to affect the installation or the thermal fluid. It will preferably be poorly soluble in the thermal fluid. The tank (3) is fed by a compressor (4) or another system that ensures that the pressure in the tank (3) is as desired.
Cada tanque (1,2) tiene también una salida (12,22) de fluido térmico cuando el fluido de trabajo eleva la presión en el tanque (1,2). Por ejemplo, puede ser sendas tuberías desde la parte superior del tanque (1,2) y que se introducen en el fluido térmico de éste hasta cerca del fondo. Each tank (1,2) also has an outlet (12,22) for thermal fluid when the working fluid raises the pressure in the tank (1,2). For example, they can be pipes from the top of the tank (1,2) and that enter the thermal fluid of the tank to near the bottom.
Entre los tanques de baja temperatura (1) y los tanques de alta temperatura (2) se dispone un generador de calor (5). El generador de calor (5) puede ser una torre termosolar, un equipo de refrigeración de una instalación térmica, nuclear... No es relevante el tipo de generador de calor (5). Así, cuando el fluido de trabajo entra por la entrada superior (11,21) de un tanque de baja temperatura (1), el fluido térmico es expulsado por la salida (12,22) correspondiente y llega al generador de calor (5) donde aumenta su entalpia. Tras ese paso se dirige a un tanque de alta temperatura (2).Between the low temperature tanks (1) and the high temperature tanks (2) there is a heat generator (5). The heat generator (5) can be a solar thermal tower, a cooling equipment of a thermal, nuclear installation ... The type of heat generator (5) is not relevant. Thus, when the working fluid enters through the upper inlet (11,21) of a low temperature tank (1), the thermal fluid is expelled through the corresponding outlet (12,22) and reaches the heat generator (5) where its enthalpy increases. After that step it goes to a high temperature tank (2).
Por otro lado, la salida (12,22) del tanque de alta temperatura (2) se dirige a un recuperador de calor (6) donde se extrae la temperatura para su utilización. Por ejemplo, en un generador de vapor que se pasa por una turbina. El fluido térmico se lleva de nuevo a los tanques de baja temperatura (1), donde se almacena hasta nueva utilización.On the other hand, the outlet (12,22) of the high temperature tank (2) is directed to a heat recuperator (6) where the temperature is extracted for use. For example, in a steam generator that goes through a turbine. The thermal fluid is taken back to the low temperature tanks (1), where it is stored until new use.
La ventaja de utilizar al menos dos tanques (1,2) de cada tipo es que se puede extraer el fluido térmico de un primer tanque de baja temperatura (1), mientras que el fluido térmico retornado entra en otro tanque de baja temperatura (1). De forma similar se puede ir alternando los tanques de alta temperatura (2) a otro.The advantage of using at least two tanks (1,2) of each type is that the thermal fluid can be extracted from a first low-temperature tank (1), while the returned thermal fluid enters another low-temperature tank (1 ). In a similar way, the high temperature tanks (2) can be alternated to another.
La ventaja principal es una gran versatilidad en el funcionamiento:The main advantage is great versatility in operation:
• Es posible elevar la presión del fluido de trabajo en un tanque de alta temperatura (2), y reducirla en el otro. Igualmente, elevar la presión del fluido de trabajo en un tanque de baja temperatura (1) y reducirla en el otro. Cada tanque (1,2) con alta temperatura sirve de punto de partida de la circulación del fluido térmico, por lo que se puede captar calor y utilizarlo en paralelo.• It is possible to raise the pressure of the working fluid in one high temperature tank (2), and reduce it in the other. Likewise, raise the pressure of the working fluid in one low temperature tank (1) and reduce it in the other. Each high temperature tank (1,2) serves as a starting point for the circulation of the thermal fluid, so that heat can be captured and used in parallel.
• Además, es posible utilizar todos los tanques de alta temperatura (2) para enviar el fluido térmico al recuperador de calor (6) y a los tanques de baja temperatura (1). Para ello se sube la presión del fluido de trabajo en los tanques de alta temperatura (2), y se reduce en los tanques de baja temperatura (1).• In addition, it is possible to use all the high temperature tanks (2) to send the thermal fluid to the heat recovery unit (6) and to the low temperature tanks (1). For this, the pressure of the working fluid is raised in the high temperature tanks (2), and it is reduced in the low temperature tanks (1).
• Igualmente es posible captar el máximo de calor subiendo la presión del fluido de trabajo en los tanques de baja temperatura (1), para enviar el fluido térmico al generador de calor.• It is also possible to capture the maximum heat by raising the pressure of the working fluid in the low temperature tanks (1), to send the thermal fluid to the heat generator.
Es decir, las dos etapas, de elevación de la entalpia del fluido térmico y del aprovechamiento de ésta, pueden ejecutarse de forma alternativa, sucesiva o en paralelo gracias a la presencia de varios tanques (1,2). In other words, the two stages, of raising the enthalpy of the thermal fluid and taking advantage of it, can be carried out alternatively, successively or in parallel thanks to the presence of several tanks (1,2).
El compresor (4) u otra bomba reducirá la presión del fluido de trabajo en el tanque (1,2) al que se envía el fluido térmico, mientras que eleva la presión del tanque (1,2) del cual se extrae. Esta diferencia de presión crea un sifón artificial que mueve el fluido térmico sin requerir partes móviles.The compressor (4) or another pump will reduce the pressure of the working fluid in the tank (1,2) to which the thermal fluid is sent, while raising the pressure of the tank (1,2) from which it is extracted. This pressure difference creates an artificial siphon that moves the thermal fluid without requiring moving parts.
El fluido de trabajo tiene un circuito de recuperación de calor, para que pueda recuperarse el calor de cualquier purga o eliminación de la presión en los tanques (1,2) por sus respectivas válvulas de alivio. Esto puede realizarse con un depósito de fluido de trabajo de baja presión, previo al compresor (4) o sistema similar, o con un recuperador de calor cuando el fluido de trabajo sea nuevo, por ejemplo, aire del ambiente. El recuperador de calor puede ser un circuito de un fluido auxiliar, o más preferiblemente un sólido térmico (composite u hormigón de alta temperatura) que permita acumular el calor y transmitirlo posteriormente al fluido de trabajo frío.The working fluid has a heat recovery circuit, so that the heat can be recovered from any bleed or pressure relief in the tanks (1,2) by their respective relief valves. This can be done with a low pressure working fluid reservoir, prior to the compressor (4) or similar system, or with a heat recovery unit when the working fluid is new, for example, ambient air. The heat recovery can be a circuit of an auxiliary fluid, or more preferably a thermal solid (composite or high-temperature concrete) that allows the heat to accumulate and subsequently transmit it to the cold working fluid.
Por ejemplo, si el depósito (3) o buffer está a mayor presión de la utilizada para bombear el fluido de trabajo, se puede definir una cámara de expansión (7) en presencia del sólido térmico para compensar la pérdida de temperatura por la expansión del fluido de trabajo.For example, if the tank (3) or buffer is at a higher pressure than that used to pump the working fluid, an expansion chamber (7) can be defined in the presence of the thermal solid to compensate for the loss of temperature due to the expansion of the working fluid.
La presencia del depósito (3) o buffer de fluido de trabajo a presión permite realizar el vaciado de las tuberías, usando la presión del fluido de trabajo, en caso de corte energético o cualquier incidente. Así, es posible llevar el fluido térmico a los tanques (1,2) sin requerir energía eléctrica, consumiendo la presión en el depósito (3).The presence of the reservoir (3) or pressurized working fluid buffer allows the pipes to be emptied, using the pressure of the working fluid, in the event of a power cut or any incident. Thus, it is possible to bring the thermal fluid to the tanks (1,2) without requiring electrical energy, consuming the pressure in the tank (3).
La instalación posee también válvulas, un sistema de control distribuido, instrumentación, tuberías aislamiento, etc. como es conocido en este tipo de instalaciones. Una serie de sondas de temperatura y del nivel en los tanques (1,2) vigila que la instalación no se salga de los parámetros de diseño. The installation also has valves, a distributed control system, instrumentation, insulation pipes, etc. as it is known in this type of facilities. A series of temperature and level probes in the tanks (1,2) ensure that the installation does not go outside the design parameters.
Claims (1)
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Cited By (1)
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| EP4227626A1 (en) | 2022-02-09 | 2023-08-16 | Mercury Energy, S.L. | Improved energy storage facility |
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2020
- 2020-04-15 ES ES202030649U patent/ES1247480Y/en active Active
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