ES2677249T3 - Dispositivo acumulador de energía para el almacenamiento temporario de energía térmica, central eléctrica con un dispositivo acumulador de energía y procedimiento para operar un dispositivo acumulador de energía - Google Patents
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Abstract
Dispositivo acumulador de energía (1) para el almacenamiento temporario de energía térmica con un circuito de almacenamiento (2) cerrado al que se puede suministrar calor a partir de una fuente de calor (14) y de la que se puede extraer calor por medio de un consumidor de calor (12) y en el que se encuentra un recipiente de fluido (3) que está dividido por medio de un elemento de separación (6) desplazable en una primera cámara de almacenamiento de fluido (7) para fluido más frío y una segunda cámara de almacenamiento de fluido (8) para fluido más caliente, estando previsto en el circuito de almacenamiento (2) al menos una bomba (11) mediante la cual se puede transportar fluido desde la primera cámara de almacenamiento de fluido (7) a la segunda cámara de almacenamiento de fluido (8) y/o viceversa, caracterizado porque el recipiente de fluido (3) se presenta como una tubería con eje central longitudinal dispuesto horizontalmente y al menos curvado en secciones y presentando una relación entre longitud y anchura de al menos cinco.
Description
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DESCRIPCION
Dispositivo acumulador de ene^a para el almacenamiento temporario de ene^a termica, central electrica con un dispositivo acumulador de energfa y procedimiento para operar un dispositivo acumulador de energfa.
La invencion se refiere a un dispositivo acumulador de energfa para el almacenamiento temporario de energfa termica. Ademas, se refiere a una central electrica, en particular una planta de energfa solar, una planta de energfa eolica como una planta de energfa eolica termosolar con al menos un dispositivo acumulador de energfa y un procedimiento para operar un dispositivo acumulador de energfa.
El dispositivo acumulador de energfa nombrado al comienzo puede tener aplicacion en los mas diversos usos, para almacenar temporariamente energfa termica, o sea, por ejemplo, cargar durante un primer periodo con energfa termica y descargar durante un segundo penodo subsiguiente ha dicho primer periodo. Con la ayuda del dispositivo acumulador de energfa, la energfa que esta disponible por una fuente de calor se absorbe asf durante el primer periodo. Durante el segundo penodo, la energfa termica en almacenamiento temporario se descargara nuevamente para, por ejemplo, ser suministrada a un consumidor de calor.
En particular, el dispositivo acumulador de energfa esta previsto para solo almacenar temporariamente energfa termica disponible periodicamente, para suministrarlo nuevamente cuando la energfa termica de momento no esta disponible. Por ejemplo el dispositivo acumulador de energfa es componente de una central electrica, preferiblemente una central electrica para la generacion de electricidad a partir de energfa renovable. O sea, la central electrica puede ser, por ejemplo, una planta de energfa solar, una planta de energfa eolica como una planta de energfa combinada. Esto ultimo debe entenderse, en particular, como una planta de energfa eolica termosolar. Esta presenta elementos para generar energfa electrica y/o energfa termica a partir de multiples fuentes de energfa renovable, o sea preferiblemente tanto de energfa solar como tambien de energfa eolica. En este caso se usa, preferiblemente, aquella fuente de energfa renovable de la cual momentaneamente se puede disponer de energfa.
Aunque se conoce equipar un planta de energfa solar de un dispositivo acumulador de energfa. De tal manera, por ejemplo se almacena temporariamente energfa termica en un deposito de sal. Sin embargo, este tiene la desventaja de que la temperatura del agente acumulador, o sea la sal, cae durante la descarga. En consecuencia, la eficiencia de la generacion de energfa usando la energfa almacenada temporariamente disminuye constantemente. Mientras que en el dispositivo acumulador de energfa completamente cargado, la eficiencia puede ser satisfactoriamente alta, es significativamente mas baja incluso con un dispositivo acumulador de energfa apenas descargado, porque la temperatura o la diferencia de temperatura correspondiente ha disminuido a un nivel de temperatura mas bajo.
Ademas, en tal dispositivo acumulador de energfa siempre debe evitarse que la temperatura del medio de almacenamiento caiga por debajo de una temperatura minima admisible. Si este valor no se alcanza, el agente acumulador se solidifica, lo que ocasiona danos irreversibles al dispositivo acumulador de energfa. Por esta razon se ha previsto que para calentar el dispositivo acumulador de energfa se use generalmente calor externo o energfa externa al menos temporariamente, es decir, no se usa energfa generada por el sol. Por lo general, la energfa externa se proporciona utilizando recursos energeticos fosiles, por ejemplo el gas natural. Por consiguiente, el deposito de sal depende de la disponibilidad de energfa externa. Sin embargo, esto reduce aun mas la eficiencia del dispositivo acumulador de energfa. Ademas, debido al uso de recursos energeticos fosiles, el calentamiento libera dioxido de carbono.
Es el objetivo de la invencion proponer un dispositivo acumulador de energfa que tenga ventajas respecto de los dispositivos acumuladores de energfa conocidos, en particular que proporcione una alta capacidad acumuladora con, al mismo tiempo, un bajo requerimiento de espacio.
El objetivo se consigue de acuerdo con la invencion mediante un dispositivo acumulador de energfa con las caractensticas de la reivindicacion 1. En este caso, se proporciona un circuito de almacenamiento cerrado al que se puede suministrar calor a partir de una fuente de calor y del que se puede sacar calor por medio de un consumidor de calor y en el cual se encuentra un recipiente de fluido que esta dividido por medio de un elemento de separacion desplazable en una primera camara de almacenamiento de fluido para fluido mas fno y una segunda camara de almacenamiento de fluido para fluido mas caliente, estando previsto en el circuito de almacenamiento al menos una bomba mediante la cual se puede transportar fluido desde la primera camara de almacenamiento de fluido a la segunda camara de almacenamiento de fluido y/o viceversa, estando el recipiente de fluido presente como una tubena con eje central longitudinal dispuesto horizontalmente y al menos curvado en secciones y presentando una relacion entre longitud y anchura de al menos 5.
En el circuito de almacenamiento cerrado esta presente el fluido que puede transportarse por medio de la bomba y tambien se conoce como fluido acumulador. El deposito de fluido esta previsto en el circuito de almacenamiento. Este presenta, preferentemente, un volumen disenado para el almacenamiento temporario de una cantidad de energfa o bien cantidad de calor deseada. Ademas del recipiente de fluido, al circuito de almacenamiento esta asignado, preferiblemente, la fuente de calor y el consumidor de calor. Con la ayuda de la fuente de calor se puede introducir energfa termica, o sea calor, en el circuito de almacenamiento. Por el contrario, el consumidor de calor se
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usa para extraer del circuito de almacenamiento la energfa termica o el calor. La fuente de calor y el consumidor de calor pueden ser equipos separados. Sin embargo, tambien puede estar previsto que la fuente de calor y el consumidor de calor esten conformados en un mismo equipo, por ejemplo un intercambiador de calor o similar.
En el recipiente de fluido se encuentra dispuesto el elemento de separacion que divide el recipiente de fluido en la primera camara de recipiente de fluido y la segunda camara de recipiente de fluido. El elemento de separacion es desplazable, de manera que tanto la primera camara de almacenamiento de fluido como la segunda camara de almacenamiento de fluido tienen un volumen variable.
En particular, el recipiente de fluido per se tiene un volumen total, que resulta de la suma del volumen de la primera camara de almacenamiento de fluido y el volumen de la segunda camara de almacenamiento de fluido. La primera camara de almacenamiento de fluido esta prevista para el fluido mas fno, la segunda camara de almacenamiento de fluido para el fluido mas calido, o viceversa.
Esto significa que en el primer penodo durante el cual se suministra calor al circuito de almacenamiento por medio de la fuente de calor, se extrae el fluido mas fno de la primera camara de almacenamiento de fluido, que luego se calienta mediante el calor suministrado, o sea que se lleva a un nivel de temperatura mas alto. A continuacion, el fluido calentado y, por lo tanto, mas caliente se suministra a la segunda camara de almacenamiento de fluido De tal manera, el elemento de separacion se desplaza de manera que la primera camara de almacenamiento de fluido sea se torne mas pequena y la segunda camara de almacenamiento de fluido se torne mas grande, en cada caso en el volumen del fluido mas fno extrafdo o bien el volumen del fluido calentado suministrado.
Si, contrariamente, se ha de extraer la energfa termica almacenada temporariamente, el fluido es sacado de la segunda camara de almacenamiento de fluido. Dicho fluido luego se enfna con ayuda del consumidor de calor, o sea que se lleva a un nivel de temperatura mas bajo. A continuacion, el fluido enfriado y, por lo tanto, mas fno se suministra a la primera camara de almacenamiento de fluido. El elemento de separacion se separa de tal manera que la primera camara de almacenamiento de fluido se agranda, mientras la segunda camara de almacenamiento de fluido se torna mas pequena. La ampliacion de la primera camara de almacenamiento de fluido o la reduccion de la segunda camara de almacenamiento de fluido tiene lugar, en cada caso, en funcion del volumen del fluido mas caliente extrafdo o del fluido refrigerado suministrado.
Se proporciona al menos una bomba para transportar el fluido desde la primera camara de almacenamiento de fluido en sentido a la segunda camara de almacenamiento de fluido o a la segunda camara de almacenamiento de fluido o viceversa. Esto se presenta en el circuito de almacenamiento cerrado, preferentemente fuera del deposito de fluido. Alternativamente, tambien puede estar integrada en el mismo.
Basicamente, el deposito de fluido puede presentar cualquier forma. De manera particularmente preferible presenta una seccion transversal circular a lo largo de su eje central longitudinal. Por ejemplo, el eje central longitudinal se extiende recto, de modo que el deposito de fluido se presenta en este aspecto en forma de un cilindro, en particular de un cilindro circular. De acuerdo con la invencion, sin embargo, el eje central longitudinal esta curvado al menos en sectores, de modo que el deposito de fluido tiene, por ejemplo, una forma de U o una forma de O. O sea que en este ultimo caso, el deposito de fluido es anular u ovalado. En el caso de la forma de O, las caras frontales del deposito de fluido se pueden disponer inmediatamente adyacentes o espaciadas entre sf.
El deposito de fluido tambien puede estar realizado en forma de doble U o bien en una forma de estadio del deposito de fluido. En este caso, dos secciones parciales en forma de U del deposito de fluido estan opuestas entre sf, de modo que las alas libres de las secciones parciales sobresalen una hacia la otra o bien frente a la otra, en particular alineadas entre sf. Al menos un par de alas opuestas entre sf puede estar conectadas entre sf en terminos hidrodinamicos, preferiblemente este es el caso para cada ala opuesta.
Dicho en otros terminos, el deposito de fluido tiene forma de estadio y dispone de dos secciones parciales con ejes centrales longitudinales paralelos y rectos. Estas secciones rectas estan conectadas en sus extremos lo mas proximos entre sf por medio de secciones parciales del deposito de fluido, que disponen de ejes centrales longitudinales curvados, en particular con forma de cfrculo parcial, por ejemplo semicirculares. Preferentemente, las secciones rectas tienen la misma longitud. Esto tambien puede, adicional o alternativamente, ser el caso para las secciones curvadas.
En la forma de U doble puede estar previsto que solo dos de las alas de las secciones esten en comunicacion flmdica entre sf, mientras que las otras dos alas estan flmdicamente separadas. De tal manera, las caras frontales del ala flmdicamente separada deposito de fluido pueden estar dispuestas inmediatamente adyacentes o espaciadas entre sf. En el caso de la forma de estadio, una de las secciones rectas puede estar interrumpida, de modo que tambien aqm las dos caras frontales esten presentes.
Sin embargo, tambien puede estar previsto que el deposito de fluido este presente como una camara anular, en particular como una camara de anillo circular. En este caso, una pluralidad de elementos de separacion, en particular al menos dos elementos de separacion, estan dispuestos preferiblemente en el deposito de fluido con el fin
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de separar completamente, en terminos de tecnologfa de fluidos, la primera camara de almacenamiento de fluido de la segunda camara de almacenamiento de fluido. En el caso de la camara anular, el deposito de fluido presenta un eje central longitudinal continuo, o sea no interrumpido. Por ejemplo, al menos uno de los elementos de separacion dispuestos en el deposito de fluido puede desplazarse, en particular, varios o todos los multiples elementos de separacion estan dispuestos de forma desplazable en el deposito de fluido. Ademas, puede preverse que al menos uno de los elementos de separacion este dispuesto estacionario en el deposito de fluido o al menos temporariamente fijable en el deposito de fluido por medio de un dispositivo adecuado.
Es particularmente preferido el diseno como camara anular en la forma de O y en la forma de U doble o bien en la forma de estadio del deposito de fluido. En el caso de la forma de U doble, en cada una de las secciones en forma de U esta dispuesto, por ejemplo, un elemento de separacion, siendo desplazable al menos uno de los elementos de separacion, en particular desplazables todos los elementos de separacion. Por ejemplo, los elementos de separacion estan dispuestos de manera tal que se desplazan solo en la seccion parcial a la que estan asignados. En este aspecto, se ha previsto al menos un tope, que impide el pasaje de los elementos separadores desde la seccion parcial a la que estan asignados a la otra seccion parcial. En el caso de la forma de estadio, tambien se puede estar previsto que los elementos de separacion sean desplazables solo en las secciones parciales rectas y se evite, en cada caso, un pasaje a las secciones parciales curvas, por ejemplo por medio del al menos un tope.
La disposicion del eje central longitudinal es basicamente arbitraria. De acuerdo con la invencion esta dispuesto horizontalmente, es decir, en particular paralelo o al menos parcialmente paralelo respecto de una base sobre la cual esta dispuesto el dispositivo acumulador de energfa. En principio, sin embargo, el eje central longitudinal del deposito de fluido puede disponerse en cualquier angulo respecto de la base, en particular en un angulo de al menos 0° y como maximo 90°. Esto significa que el deposito de fluido o bien su eje central longitudinal se puede disponer o bien alinear verticalmente. En este caso, el eje central longitudinal es perpendicular a la base.
En una disposicion de este tipo, es posible explotar en particular las diferencias de densidad del fluido entre la primera camara de almacenamiento de fluido y la segunda camara de almacenamiento de fluido, con el fin de aumentar la eficiencia del dispositivo acumulador de energfa. Ademas, la disposicion vertical del deposito de fluido o bien la orientacion correspondiente de su eje central longitudinal permite una grna y/o un soportaje particularmente fiable del elemento de separacion.
Tambien el fluido puede ser elegido arbitrariamente. Sin embargo, preferiblemente presenta una elevada capacidad termica. Por ejemplo, como fluido se usa el agua. Al agua se le puede anadir al menos un aditivo, por ejemplo etilenglicol o similares. Por ejemplo, el fluido esta presente en el deposito de fluido a una presion que es menor que la presion cntica. Adicional o alternativamente, la temperatura del fluido en el circuito de almacenamiento es siempre menor que la temperatura cntica del fluido. La presion del fluido es preferentemente mayor que una presion ambiental y puede ser, por ejemplo, al menos de 10 bar, al menos de 25 bar, al menos de 50 bar, al menos de 75 bar o al menos de 100 bar. Por ejemplo, en base a la presion cntica del fluido, la presion del fluido puede ser de al menos del 25%, al menos del 50%, al menos del 75% o al menos del 90%. En este aspecto, el deposito de fluido se presenta como deposito de presion de fluido.
La temperatura maxima del fluido en la segunda camara de almacenamiento de fluido puede ser de al menos 100°C, de al menos 150°C, de al menos 200°C, de al menos 250°C o de al menos 300°C, en particular cuando el dispositivo acumulador de calor recargado. La temperatura del fluido en la segunda camara de almacenamiento de fluido se ajusta, en particular se controla y/o regula para que no supere la temperatura maxima. La temperatura maxima se elige particularmente preferiblemente de modo que sea lfquida a la presion a la que esta presente en el circuito de almacenamiento, incluso a la temperatura maxima, o sea que no se evapore. Por ejemplo, referido a la temperatura cntica del fluido, la temperatura maxima es al menos de 50%, al menos de 75%, al menos de 80%, al menos de 85%, al menos de 90% o al menos de 95%.
El dispositivo acumulador de energfa propuesto tiene la ventaja de que tiene un requisito de espacio extremadamente bajo, pero al mismo tiempo permite una separacion estricta entre el fluido mas fno y el fluido mas caliente. Por lo tanto, no es, como suele ser el caso, extrafdo un fluido del deposito de almacenamiento, que posteriormente se calienta y se vuelve a suministrar al deposito de almacenamiento. En un proceder de este tipo, si bien la energfa termica tambien se puede almacenar en dicho procedimiento, la temperatura del fluido presente en el deposito de almacenamiento aumenta, sin embargo, solo de forma comparativamente lenta durante el calentamiento por medio de la fuente de calor.
Si ahora hay una cantidad de calor no suficiente para una carga completa, el fluido en el deposito acumulador no se puede llevar a su temperatura maxima. Sin embargo, esto conduce al hecho de que incluso el consumidor de calor meramente puede suministrar fluido con una temperatura comparativamente baja. Sin embargo, los consumidores de calor tfpicos, por ejemplo un intercambiador de calor o incluso una turbina de vapor, trabajan con mayor eficiencia cuanto mayor es la temperatura del fluido que le es suministrado o bien una diferencia de temperatura respecto de un nivel de temperatura inferior.
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Este problema se resuelve con el dispositivo acumulador de energfa segun la invencion retirando el fluido mas fno de la primera camara de almacenamiento de fluido, calentandolo y despues suministrandolo a la segunda camara de almacenamiento de fluido, para que esta ultima siempre tenga fluido a casi aquella temperatura a la que se llevaba anteriormente por medio de la fuente de calor. O sea, no hay mezcla con el fluido mas fno. Por consiguiente, a continuacion tambien el consumidor de calor siempre tiene disponible fluido con la temperatura mas alta. De ah que se ha previsto, adicionalmente, de manera particularmente preferible que el recipiente de fluido este aislado termicamente de su entorno exterior, o sea que tiene un aislamiento termico que, preferentemente, lo rodea completamente.
El dispositivo acumulador de energfa descrito permite un almacenamiento temporario extremadamente eficiente y economico de la energfa termica. Debido a la temperatura sustancialmente constante del fluido en la segunda camara de almacenamiento de fluido, la entalpfa disponible tambien permanece sustancialmente constante. De este modo, se consigue una capacidad de almacenamiento espedfica alta, referida al volumen del deposito de fluido, que a su vez, en funcion de la capacidad en kWh, conduce a bajos costes del dispositivo acumulador de energfa. Ademas, el dispositivo acumulador de energfa no necesita ser alimentado con calor externo para garantizar un funcionamiento fiable. En ese sentido, funciona completamente neutral para el clima, especialmente sin liberacion de dioxido de carbono.
Si el dispositivo acumulador de energfa esta asignado a la central electrica, que esta disenada como planta de energfa eolica o como planta de energfa combinada, se pueden proporcionar medios para convertir la energfa electrica generada por la energfa eolica en calor que luego se almacena temporariamente en el dispositivo acumulador de energfa.
En una realizacion adicional de la invencion se ha previsto que el recipiente de fluido este presente como una tubena y el elemento de separacion como un piston rascador o como un disco de separacion. En este caso, la tubena tiene preferiblemente la seccion transversal circular ya descrita anteriormente con respecto a su eje central longitudinal, pudiendo esta ultima tener un desarrollo arbitrario. En particular, el eje central longitudinal es recto o al menos sectorialmente curvado, de modo que la tubena tiene tambien las formas en U o de O ya explicadas.
De tal manera, el recipiente de fluido dispone de un volumen de al menos 10%, de al menos 20%, de al menos 30%, de al menos 40%, de al menos 50%, de al menos 60%, de al menos 70%, de al menos 75%, de al menos 80%, de al menos 90% o de al menos 95% del volumen total del circuito de almacenamiento cerrado. O sea, es particularmente preferible que exista un mayor volumen de fluido en el deposito de fluido que en otros sectores del circuito de almacenamiento. Para usar el espacio del deposito de fluido lo mas favorablemente posible, el recipiente de fluido, o sea tanto la primera camara de almacenamiento de fluido como la segunda camara de almacenamiento de fluido son al menos en gran parte, o sea en al menos en 50%, en al menos 60%, en al menos 70%, en al menos 80%, en al menos 90% o en al menos 95% o completamente llenos de fluido.
En la configuracion del recipiente de fluido como tubena, preferiblemente tambien esta previsto ademas que exista una cierta relacion entre la longitud y la anchura del recipiente de fluido. La longitud del deposito de fluido debe entenderse como su extension en la direccion del eje central longitudinal, mientras que la anchura describe las dimensiones del deposito de fluido perpendicular al eje central longitudinal. Por ejemplo, el deposito de fluido es redondo en seccion transversal respecto del eje central longitudinal. En este caso, la anchura corresponde al diametro del deposito de fluido. Preferentemente, la anchura o el diametro a lo largo del eje central longitudinal, en particular sobre toda la longitud del recipiente de fluido, es constante o al menos casi constante.
Preferiblemente, el deposito de fluido es significativamente mas largo que ancho. Preferiblemente, el deposito de fluido es significativamente mas largo que ancho. La relacion entre longitud y anchura o entre longitud y diametro es de al menos 5, de al menos 10, de al menos 15, de al menos 20 o de al menos 25. Por supuesto, el deposito de fluido tambien puede ser significativamente mas largo que el resultado de las relaciones anteriores. Preferentemente, el deposito de fluido esta en la forma de una tubena, es decir, como una tubena larga, que tiene una relacion entre longitud y anchura o diametro de al menos 50, de al menos 75 o de al menos 100.
Si el recipiente de fluido tiene forma de estadio de acuerdo a las realizaciones anteriores, la longitud de cada una de las secciones rectas es preferentemente mayor que la longitud de cada una de las secciones parciales curvas. A modo de ejemplo, la relacion entre la longitud de las secciones parciales rectas y la longitud de las secciones parciales curvadas es al menos 2, al menos 2,5, al menos 5, al menos 7,5 o al menos 10.
El elemento de separacion puede disenarse como un piston rascador. Los pistones rascadores se usan comunmente como equipos de limpieza o inspeccion para tubenas, especialmente gasoductos o tubenas de petroleo. El piston rascador llena en particular toda la seccion transversal del recipiente de fluido y, por consiguiente, separa la primera camara de almacenamiento de fluido de la segunda camara de almacenamiento de fluido. De manera particularmente preferible, el piston rascador esta disenado para un cierre completo o al menos casi completo entre las dos camaras de almacenamiento de fluido. En este aspecto, el piston rascador funciona como piston rascador de separacion.
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Alternativamente, el elemento de separacion tambien puede disenarse como un disco de separacion.
Preferentemente, el disco de separacion tiene dos superficies paralelas entre sf, estando enfrentadas una de las superficies de la primera camara de almacenamiento de fluido a una segunda de las superficies de la segunda camara de almacenamiento de fluido. El disco de separacion esta configurado de manera que la primera superficie sella esencialmente la primera camara de almacenamiento de fluido y la segunda superficie sella esencialmente la segunda camara de almacenamiento de fluido. Mientras que las camaras de almacenamiento de fluido orientadas hacia los lados o las caras frontales del piston rascador pueden ser curvas o redondeadas, o sea que las superficies que pueden estar presentes como caras frontales del disco de separacion estan dispuestas paralelas entre sf El disco de separacion presenta en este aspecto preferentemente la forma de un cilindro, en particular un cilindro circular.
El desplazamiento del elemento de separacion o bien del piston rascador en el recipiente de fluido se efectua preferentemente por medio de presion de fluido que es generada mediante la bomba. Esto significa que el elemento de separacion se mueve automaticamente tan pronto como se extrae fluido de una de las camaras de almacenamiento de fluido y se suministra a la otra. Por supuesto, sin embargo, tambien puede estar previsto que el elemento de separacion tenga un dispositivo de accionamiento o similar, por medio del cual se efectua un desplazamiento. En particular, se puede disponer que el elemento de separacion se use como bomba o como parte de una bomba, que a este respecto reemplaza a la bomba mencionada anteriormente.
Por ejemplo, el elemento de separacion dispone de un dispositivo de accionamiento que lo desplaza para transportar el fluido o para generar presion de fluido. El dispositivo de accionamiento puede estar presente en el propio elemento de separacion y disenado, por ejemplo, como un motor electrico. Este es, por ejemplo, sujeto a un cableado, pero preferiblemente es inalambrico alimentado con energfa. Asimismo, el medio de accionamiento puede incluir al menos un iman, en particular un electroiman, que esta dispuesto dentro o fuera del recipiente de fluido y provoca sobre el elemento de separacion una fuerza magnetica destinada al desplazamiento del elemento de separacion.
En una realizacion de este tipo, cuando el elemento de separacion se desplaza, el volumen de una de las camaras de almacenamiento de fluido disminuye a medida que aumenta el volumen del otro. Correspondientemente, la presion en la camara de almacenamiento de fluido mencionada en primer lugar aumenta, mientras disminuye en la camara de almacenamiento de fluido mencionada en ultimo lugar. Esto provoca un flujo de fluido desde aquella camara de almacenamiento de fluido en la cual existe la presion mas alta a la camara de almacenamiento de fluido con la presion mas baja.
Una configuracion preferente de la invencion preve que el elemento de separacion este disenado como un cuerpo hueco lleno de gas aislante para aislar termicamente la primera camara de almacenamiento de fluido de la segunda camara de almacenamiento de fluido. Existe una gran diferencia de temperatura a traves del elemento de separacion, porque en un lado del elemento de separacion, el fluido es mas fno y en el lado opuesto es adyacente el fluido mas caliente. Con el fin de evitar perdidas de calor por transferencia de calor, comenzando desde el fluido mas caliente hasta el fluido mas fno, el elemento de separacion esta provisto de un aislamiento termico.
Este aislamiento termico es particularmente preferible en forma de un espacio hueco, que se llena con el gas aislante. En este aspecto, el elemento de separacion se presenta como un cuerpo hueco. El espacio hueco se extiende, visto en seccion transversal, preferentemente sobre la mayor parte del elemento de separacion, en particular presenta, nuevamente visto en seccion transversal, un area que es al menos 50%, al menos 60%, al menos 70%, al menos 80%, al menos 90% o al menos el 95% del area de seccion transversal del elemento de separacion o del recipiente de fluido.
En principio, cualquier gas puede ser usado como gas aislante. Por ejemplo, se usa nitrogeno, en particular nitrogeno gaseoso. Alternativamente, el espacio hueco tambien se puede evacuar de modo que este presente como una espacio hueco de vacfo en el elemento de separacion. Tambien se puede estar previsto que se proporcione una pluralidad de espacios huecos adyacentes separadas en terminos de tecnologfa de fluidos, los cuales, cada una, se evacua o se llena de gas aislante.
Un perfeccionamiento de la invencion preve que el elemento de separacion tenga al menos un labio de sellado para sellar en terminos de tecnologfa de fluidos la primera camara de almacenamiento de fluido de la segunda camara de almacenamiento de fluido. Por un lado, para garantizar el sellado en terminos de tecnologfa de fluidos y, por otro lado, una simple capacidad de desplazamiento del elemento de separacion en el recipiente de fluido, el elemento de separacion presenta el labio de sellado, que se apoya hermeticamente contra el contorno interior del recipiente de fluido. El labio de sellado se extiende, por ejemplo, partiendo de un cuerpo de separacion del elemento de separacion, estando en el cuerpo de separacion formada de manera especialmente preferible la camara hueca descrita anteriormente, en la que puede estar presente el gas aislante.
El labio de sellado rodea completamente el cuerpo de separacion de forma particularmente preferible en direccion circunferencial, por lo que en dicha direccion se conforma de manera continua. Por consiguiente, se encuentra en la
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direccion circunferencial continuamente en contacto con el contorno interno del deposito de fluido. Se puede disponer que solo este presente un unico labio de sellado. Sin embargo, de manera especialmente preferida, estan previstos labios de sellado dispuestos separados entre sf en la direccion axial, en particular al menos dos labios de sellado, al menos tres labios de sellado o al menos cuatro labios de sellado. Cada uno de estos labios de sellado se forma preferiblemente de forma continua en la direccion circunferencial de la manera descrita anteriormente. Mediante una realizacion de este tipo del elemento de separacion, las dos camaras de almacenamiento de fluido estan separadas en terminos de tecnologfa de fluidos. Esto tambien mejora el aislamiento termico, ya que no puede producirse una mezcla del fluido mas fno presente en la primera camara de almacenamiento de fluido con el fluido mas caliente presente en la segunda camara de fluido.
Una realizacion particularmente preferida de la invencion dispone que la primera camara de almacenamiento de fluido presenta una primera conexion de fluido y la segunda camara de almacenamiento de fluido una segunda conexion de fluido, estando el consumidor de calor conectado a las conexiones de fluido y en terminos de tecnica de fluidos conmutado en serie con la bomba disenada como bomba de descarga de almacenamiento. Las conexiones de fluido se usan para extraer o bien suministrar fluido al recipiente de fluido. O sea, cuando se carga el dispositivo acumulador de energfa, el fluido mas fno se elimina de la primera camara de almacenamiento de fluido a traves de la primera conexion de fluido, calienta el mismo y despues lo suministra a la segunda camara de almacenamiento de fluido a traves de la segundo conexion de fluido. Contrariamente, para la descarga se extrae el fluido mas caliente a traves de la segunda conexion de fluido, se enfna y luego se lo devuelve a la primera camara de almacenamiento de fluido a traves de la primera conexion de fluido.
A las conexiones de fluido se encuentran conectados la fuente de calor y/o el consumidor de calor. En el caso del consumidor de calor, la bomba descrita anteriormente esta disenada como bomba de descarga de almacenamiento que esta conmutada en serie con el consumidor de calor. Por consiguiente, la bomba de descarga de almacenamiento sirve para extraer fluido del contenedor de fluido a traves de la segunda conexion de fluido, a continuacion a traves del consumidor de calor y posteriormente a traves de la primera conexion de fluido transferirlo de nuevo al contenedor de fluido.
La bomba de descarga de almacenamiento y el consumidor de calor se han previsto, en terminos de tecnologfa de fluidos, entre las conexiones de fluido. En otras palabras, las conexiones de fluido estan conectadas entre sf en terminos de tecnologfa de fluidos a traves de la bomba de descarga de almacenamiento y el consumidor de calor. Preferentemente, cada una de las conexiones de fluido presenta una seccion transversal o bien seccion transversal de flujo mas pequena que el recipiente de fluido. Por ejemplo, a las conexiones de fluido se encuentra conectada, en cada caso, en su lado opuesto al recipiente de fluido, una tubena de fluido que tiene una seccion transversal mas pequena que el recipiente de fluido o la tubena.
En una configuracion adicional de la invencion, se ha previsto que la fuente de calor se conecte a las conexiones de fluido y, en terminos de tecnologfa de fluidos, se conmute en serie con una bomba de carga de almacenamiento. La fuente de calor puede estar provista adicional o alternativamente a la configuracion descrita anteriormente. La fuente de calor esta en serie con la bomba de carga de almacenamiento. Por consiguiente, la bomba de descarga de almacenamiento se usa para extraer fluido del recipiente de fluido a traves de la primera conexion de fluido, transportarlo a traves de la fuente de calor y posteriormente a traves de la segunda conexion de fluido transferirlo de nuevo al contenedor de fluido. De manera particularmente preferible, estan presentes tanto la bomba de carga de almacenamiento como la bomba de descarga de almacenamiento, pudiendo las mismas estar dispuestas paralelas entre sf en terminos de tecnologfa de fluidos.
Finalmente, puede estar previsto que el consumidor de calor y la bomba de descarga de almacenamiento esten dispuestos en un primer tramo de fluido y la fuente de calor y la bomba de carga de almacenamiento esten, en terminos de tecnologfa de fluidos dispuestas en un segundo tramo de fluido paralelo al primer tramo de fluido. Las dos conexiones de fluido del recipiente de fluido estan en cada caso conectadas entre sf en terminos hidrodinamicos a traves del primer tramo de fluido asf como a traves del segundo tramo de fluido. en terminos hidrodinamicos. En consecuencia, el fluido que fluye entre las conexiones de fluido puede fluir bien a traves del primer tramo de fluido o el segundo tramo de fluido. Esto depende de cual de las bombas se opera, o de que el calor se debe suministrar o eliminar al/del circuito de almacenamiento.
Adicional o alternativamente, puede estar previsto que el consumidor de calor y/o la fuente de calor esten disenados como intercambiador de calor. Puede estar previsto que el fluido presente en el circuito de almacenamiento no se use exclusivamente para el almacenamiento temporario de la energfa termica, sino tambien, por ejemplo, como fluido de trabajo en un circuito de trabajo y/o como fluido solar en un circuito solar. Sin embargo, se ha previsto de manera particularmente preferente que el circuito de almacenamiento este, en terminos de tecnologfa de fluidos, separado por completo del circuito de trabajo, del circuito solar o de ambos. A este respecto, por ejemplo, el consumidor de calor esta disenado como intercambiador de calor, a traves del cual el circuito de almacenamiento esta termicamente acoplado al circuito de trabajo. En el circuito de trabajo se encuentra el fluido de trabajo. Para una delimitacion mas clara, el fluido presente en el circuito de almacenamiento tambien se puede denominar fluido de almacenamiento. Analogamente, la fuente de calor tambien puede estar presente como un intercambiador de calor,
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a traves del cual el circuito de almacenamiento se acopla termicamente con, por ejemplo, el circuito solar. De tal manera, el fluido solar se encuentra en el circuito solar.
La invencion se refiere, ademas, a una central electrica, en particular una planta de energfa solar, una planta de energfa eolica o una planta de energfa eolica termosolar, con al menos un dispositivo acumulador de energfa para almacenamiento intermedio de energfa termica, en particular de acuerdo con las realizaciones precedentes. En este caso, se ha previsto que el dispositivo acumulador de energfa presente un circuito de almacenamiento cerrado al que se puede suministrar calor a partir de una fuente de calor y de la que se puede extraer calor por medio de un consumidor de calor y en el que se encuentra un recipiente de fluido que esta dividido por medio de un elemento de separacion desplazable en una primera camara de almacenamiento de fluido mas fno y una segunda camara de almacenamiento de fluido mas caliente, estando previsto en el circuito de almacenamiento al menos una bomba mediante la cual se puede transportar fluido desde la primera camara de almacenamiento de fluido a la segunda camara de almacenamiento de fluido y/o viceversa, estando el recipiente de fluido presente como una tubena con eje central longitudinal dispuesto horizontalmente y al menos curvado en secciones y presentando una relacion entre longitud y anchura de al menos 5. Sobre las ventajas de tal configuracion del dispositivo acumulador de energfa y de la central electrica ya se ha debatido. Tanto la central electrica como el dispositivo acumulador de energfa se pueden perfeccionar de acuerdo con las realizaciones anteriores, por lo que en este sentido se remite a las mismas.
En un perfeccionamiento particularmente preferido de la invencion se ha previsto que la primera camara de almacenamiento de fluido presenta una primera conexion de fluido y la segunda camara de almacenamiento de fluido una segunda conexion de fluido, estando conectado a las conexiones de fluido al menos un consumidor de calor conmutado en serie con una bomba conformada como bomba de descarga de almacenamiento, actuando el consumidor de calor como intercambiador de calor entre el circuito de almacenamiento y un circuito de trabajo que presenta al menos una turbina
Como ya se ha explicado, el consumidor de calor se usa para extraer calor del fluido del circuito de almacenamiento. Para este fin, se acciona la bomba de descarga de almacenamiento, que transporta el fluido mas caliente desde la segunda camara de almacenamiento de fluido a traves del consumidor de calor a la primera camara de almacenamiento de fluido. El consumidor de calor esta disenado como intercambiador de calor, que se usa para acoplar termicamente el circuito de almacenamiento con el circuito de trabajo, en particular de la manera explicada anteriormente. Por consiguiente, con la ayuda del intercambiador de calor y la energfa termica existente en el circuito de almacenamiento se puede calentar el fluido de trabajo existente en el circuito de trabajo, en particular ser vaporizado y/o recalentado. A continuacion, el fluido de trabajo puede fluir a traves de la turbina y accionar la misma para la generacion de energfa mecanica y finalmente energfa electrica.
Por supuesto, alternativamente tambien es posible que el circuito de almacenamiento no este separado en terminos hidrodinamicos del circuito de trabajo o bien que el circuito de trabajo sea parte del circuito de almacenamiento cerrado. En este caso, a la turbina se le puede suministrar directamente el fluido presente en el circuito de almacenamiento o bien el fluido de almacenamiento con ayuda de la bomba de descarga de almacenamiento. De tal manera, la turbina se encuentra, preferentemente, en el primer tramo de fluido anteriormente explicado.
Finalmente, la invencion se refiere a un metodo para operar un dispositivo de energfa para almacenar temporariamente energfa termica, en particular un dispositivo acumulador de energfa segun las realizaciones anteriores. El dispositivo acumulador de energfa puede ser, por ejemplo, componente de una central electrica, en particular de la central electrica ya mencionada. Se ha previsto que el dispositivo acumulador de energfa presente un circuito de almacenamiento cerrado al que se puede suministrar calor a partir de una fuente de calor y de la que se puede extraer calor por medio de un consumidor de calor y en el que se encuentra un recipiente de fluido que se divide por medio de un elemento de separacion desplazable en una primera camara de almacenamiento de fluido mas fno y una segunda camara de almacenamiento de fluido mas caliente, estando previsto en el circuito de almacenamiento al menos una bomba mediante la cual se transporta fluido desde la primera camara de almacenamiento de fluido a la segunda camara de almacenamiento de fluido y/o viceversa, estando el recipiente de fluido presente como una tubena con eje central longitudinal dispuesto horizontalmente y al menos curvado en secciones y presentando una relacion entre longitud y anchura de al menos 5. El dispositivo acumulador de energfa que se usa para implementar el procedimiento, por ejemplo, es parte de una central electrica. Respecto del procedimiento, del dispositivo acumulador de energfa y de la central electrica, se hace referencia a la descripcion adicional.
A continuacion, la invencion se explica en detalle mediante los ejemplos de realizacion mostrados en el dibujo, sin que se produzca una restriccion de la invencion. En este caso muestran:
La figura 1, una representacion esquematica de una primera forma de realizacion segun la invencion de un dispositivo acumulador de energfa para el almacenamiento temporario de energfa termica, y
la figura 2, una representacion esquematica de una segunda forma de realizacion no segun la invencion del dispositivo acumulador de energfa.
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La figura 1 muestra una primera forma de realizacion segun la invencion de un dispositivo acumulador de ene^a 1, que se usa para el almacenamiento temporario de ene^a termica o bien calor. El dispositivo acumulador de energfa dispone de un circuito de almacenamiento cerrado 2. En el circuito de almacenamiento 2, se ha previsto un recipiente de fluido 3, que esta disenado en este caso en forma de una tubena. El recipiente de fluido 3 presenta una primera conexion de fluido 4 y una segunda conexion de fluido 5.
El recipiente de fluido 3 o bien la tubena que configura el recipiente de fluido 3 se pueden disenar, en principio, de cualquier forma. Preferiblemente, presenta una seccion transversal circular respecto de su eje central longitudinal, pudiendo el eje central longitudinal estar conformado arbitrariamente. En la forma de realizacion mostrada aqrn, el eje central longitudinal y, en consecuencia, tambien el recipiente de fluido 3 tienen una forma de C.
En la realizacion mostrada aqrn, el eje central longitudinal no espedficamente marcado del recipiente de fluido 3 esta dispuesto preferentemente horizontal, o sea en particular paralela a una base sobre la cual o debajo de la cual esta dispuesto el dispositivo acumulador de energfa 1 al menos por sectores, en particular completamente. En otras palabras, puede estar previsto que el eje central longitudinal sea perpendicular a una influencia de la gravedad o bien a un vector de gravedad.
Las conexiones de fluido 4 y 5 son preferentemente cavidades en una pared del recipiente de fluido 3, que tienen dimensiones significativamente menores que el contenedor de fluido 3 en seccion transversal. Por ejemplo, las conexiones de fluido 4 y 5 estan presentes en las caras frontales del recipiente de fluido 3 o bien de la tubena, en particular en caras frontales opuestas.
Un elemento de separacion 6 esta dispuesto desplazablemente en el recipiente de fluido 3 estando otras disposiciones posibles del elemento de separacion 6 identificadas por las referencias 6' y 6”. El elemento separador 6 separa el recipiente de fluido 3 en una primera camara de almacenamiento de fluido 7 y una segunda camara de almacenamiento de fluido 8.
En el lado opuesto al recipiente de fluido 3 de las conexiones de fluido 4 y 5, un primer tramo de fluido 9 y un segundo tramo de fluido 10 estan conectados entre ellos en terminos hidrodinamicos. En el primer tramo de fluido 9 existe una bomba 11, que esta disenada como bomba de descarga de almacenamiento, y un consumidor de calor 12 disenado como intercambiador de calor. Por el contrario, el segunda tramo de fluido 10 dispone de una bomba 13 que esta disenada como bomba de carga de almacenamiento, y una fuente de calor 14. A cada uno de los tramos de fluido 9 y 10 tambien puede tener asignada una valvula 15 o bien 16.
El consumidor de calor 12 se usa para el acoplamiento termico del circuito de almacenamiento 2 a un circuito de trabajo 17, que se muestra aqrn solo en parte. En el ciclo de trabajo 17 existe un fluido de trabajo que fluye o bien puede fluir a traves del consumidor de calor 12 o bien a traves del intercambiador de calor y una turbina de vapor. Por supuesto, es posible configurar el ciclo de trabajo 17 como parte del ciclo de almacenamiento 2. En este caso, el consumidor de calor 12 no se presenta como intercambiador de calor, sino, por ejemplo, como una turbina para generar energfa mecanica o bien energfa electrica directamente mediante el fluido o bien fluido de almacenamiento existente en el circuito de fluido 2.
Tambien la fuente de calor 14 esta disenada, por ejemplo, como intercambiador de calor y se usa en particular para el acoplamiento termico del circuito de almacenamiento 2 a un circuito solar, en el cual, preferentemente, esta presente al menos un colector solar. Por supuesto, tambien puede estar previsto que la fuente de calor 14 sea al menos un colector solar mismo y, en este aspecto, que el fluido existente en el circuito de almacenamiento 2, que tambien puede denominarse fluido de almacenamiento, al fluir a traves del segundo tramo de fluido 10 fluya a traves del al menos un colector solar. Tambien se puede ver que el circuito de almacenamiento 2 tiene al menos un tanque de compensacion 18, que esta conectado, por ejemplo, en terminos de tecnologfa de fluidos al tanque de fluido 3.
El elemento de separacion 6 esta dispuesto desplazable en el recipiente de fluido 3, de modo que el volumen de la primera camara de almacenamiento de fluido 7 y el volumen de la segunda camara de almacenamiento de fluido 8 son variables. Sin embargo, en particular la suma de los volumenes de las dos camaras de almacenamiento de fluido 7 y 8, independientemente de la posicion del elemento de separacion 6, siempre da como resultado un volumen total del recipiente de fluido 3 que esta disponible para recibir el fluido o bien el fluido de almacenamiento.
Cuando se opera el dispositivo acumulador de energfa 1 ahora puede estar prevista una carga o sea el suministro de energfa termica, o bien una descarga, o sea la extraccion de energfa termica. Para cargar de energfa termica el dispositivo acumulador de energfa 1, se acciona la bomba de carga de almacenamiento 13, de modo que se transporta fluido a lo largo del segundo tramo de fluido 10. Para este fin se abre la valvula 16. Preferentemente, al mismo tiempo se cierra la valvula 15.
El elemento de separacion 6 se encuentra inicialmente en la posicion indicada mediante el numero de referencia 6. Accionando la bomba de carga de almacenamiento 13, el fluido se extrae de la primera camara de almacenamiento de fluido 7 y se bombea a traves de la fuente de calor 14 a la segunda camara de almacenamiento de fluido 8.
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Debido a la diferencia de presion que de tal manera se produce en las camaras de almacenamiento de fluido 7 y 8 se desplaza el elemento de separacion 6. Correspondientemente, el volumen de la segunda camara de almacenamiento de fluido 8 aumenta mientras que disminuye el volumen de la primera camara de almacenamiento de fluido 7. O sea, el elemento de separacion 6 se desplaza en sentido a las posiciones indicadas mediante los numeros de referencia 6' y 6”.
La bomba de carga de almacenamiento 13 opera preferentemente hasta que sea posible proporcionar calor o bien energfa termica por medio de la fuente de calor 14 o hasta que el dispositivo acumulador de energfa 1 se cargue al maximo de energfa termica, o sea que todo el fluido existente en el recipiente de fluido 3 haya alcanzado la temperatura maxima. En este ultimo caso, el elemento de separacion 6 se encuentra en la posicion indicada mediante el numero de referencia 6”. Ahora la bomba de carga de almacenamiento 13 se pone fuera de servicio y preferentemente se cierra la valvula 16.
Si la energfa termica ahora almacenada temporariamente ha de ser eliminada del dispositivo acumulador de energfa 1, se acciona la bomba de descarga de almacenamiento 11 y se abre la valvula 15. Preferentemente, si este aun no sena el caso se cierra al mismo tiempo la valvula 16. Operando la bomba de descarga de almacenamiento 11, se extrae fluido de la segunda camara de almacenamiento de fluido 8 y se lo transporta a traves del consumidor de calor 12 a la camara de almacenamiento de fluido 7. Correspondientemente, el volumen de la primera camara de almacenamiento de fluido 7 y el volumen de la segunda camara de almacenamiento de fluido 8 vanan ahora de manera inversa respecto de las realizaciones precedentes.
En el consumidor de calor 12 es enfriado el fluido extrafdo de la segunda camara de almacenamiento de fluido 8. El calor extrafdo del fluido se usa para calentar, en particular para evaporar y/o recalentar, el fluido de trabajo existente en el circuito de trabajo 7. El fluido de trabajo calentado puede ser usado posteriormente para generar energfa mecanica y, finalmente, energfa electrica. La descarga del dispositivo acumulador de energfa 1 tiene lugar, por ejemplo, hasta tanto el consumidor de calor 12 requiera energfa termica o hasta que la segunda camara de almacenamiento de fluido 8 este completamente vada, o sea que el elemento de separacion 6 este en la posicion indicada por el numero de referencia 6.
Tal configuracion del dispositivo acumulador de energfa 1 tiene la ventaja de que el espacio del recipiente de fluido 3 es comparativamente reducido. En particular, no es necesario proporcionar un recipiente de almacenamiento vado para recibir el fluido calentado o enfriado. Al mismo tiempo, el elemento de separacion 6 permite la separacion completa o al menos casi completa del fluido mas fno existente en la primera camara de almacenamiento de fluido 7 del fluido mas caliente existente en la segunda camara de almacenamiento de fluido 8. Por lo tanto, se evita una mezcla del fluido mas caliente con el fluido mas fno y el enfriamiento concomitante. Correspondientemente, el fluido mas caliente esta siempre disponible a una temperatura mayor, permitiendo con alta eficiencia el funcionamiento del circuito de trabajo 17.
La figura 2 muestra una segunda realizacion no segun la invencion del dispositivo acumulador de energfa 1. Basicamente, se hace referencia a las realizaciones anteriores de la primera forma de realizacion. Las diferencias a esta se discutiran a continuacion. Una diferencia esencial radica en el hecho de que el eje central longitudinal 19 del recipiente de fluido 3 esta dispuesto verticalmente, en particular de modo que es perpendicular a la base mencionada precedentemente. Por ejemplo, el eje central longitudinal 19 se extiende paralelo respecto de la influencia de la gravedad o bien del vector de gravedad.
El recipiente de fluido 3 tiene a este respecto, por ejemplo, una altura que es mayor que su anchura y/o su profundidad, en particular que su diametro. En una realizacion de este tipo, el eje central longitudinal 19 se extiende, preferentemente, recto, de modo que el recipiente de fluido 3 o bien su eje central longitudinal esta realizado, preferentemente, sin curvatura. El recipiente de fluido 3 puede estar sujetado, por ejemplo, por medio de una base 20. Puede estar sobre el suelo, en particular completamente sobre el suelo, pero alternativamente tambien subterraneo, en particular completamente subterraneo.
El elemento de separacion 6 esta formado, por ejemplo, por un disco de separacion, que es preferentemente circular. Presenta, por ejemplo, una primera superficie 21 y una segunda superficie 22 opuesta a aquella. De tal manera, la primera superficie 21 enfrenta la primera camara de almacenamiento de fluido 7, la segunda superficie 22 enfrenta la segunda camara de almacenamiento de fluido 8. Las superficies 21 y 22 preferentemente se extienden paralelas entre sf, en particular sobre toda la seccion transversal del recipiente de fluido 3.
Con el fin de garantizar una grna particularmente fiable del elemento de separacion 6, se ha previsto un cojinete 23. El cojinete 23 tiene asignado una cavidad, en particular una cavidad central, del elemento de separacion 6 y un elemento de grna 24. El elemento de grna 24 esta dispuesto, por ejemplo, centrico en el recipiente de fluido 3 y lo atraviesa en su sentido longitudinal, preferentemente en gran parte o incluso completamente. De tal manera, lo primero debe entenderse como una extension longitudinal del elemento de grna 24 que, preferiblemente, corresponde a al menos 80%, al menos 85%, al menos 90% o al menos 95% de la extension longitudinal del recipiente de fluido 3 o bien la altura del recipiente de fluido 3.
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En la presente realizacion, el elemento de gma 24 esta conformado de un tubo 25 a traves del cual se realiza una conexion de fluido entre la camara de almacenamiento de fluido 7 y la conexion de fluido 4. Por consiguiente, la conexion de fluido 4 desemboca directamente o bien inmediatamente en la camara de almacenamiento de fluido 7 por medio del tubo 25. Por el contrario, la conexion de fluido 5 desemboca inmediatamente en la camara de almacenamiento de fluido 8. Por medio del tubo 25, las conexiones de fluido 4 y 5 pueden estar dispuestos en la misma cara frontal del recipiente de fluido 3.
Como ya se ha explicado anteriormente para la primera forma de realizacion, las conexiones de fluido 4 y 5 estan conectadas entre sf tanto en comunicacion flrndica por medio del primer tramo de fluido 9 asf como tambien por medio del segundo tramo de fluido 10. Ademas de las valvulas 15 y 16 puede haber previstas valvulas 26 y 27. Para cargar el dispositivo acumulador de energfa, esta previsto, por ejemplo, transportar fluido desde la primera camara de almacenamiento de fluido 7 en la direccion de la fuente de calor 14 o bien a traves de la misma por medio de la bomba 13 y, a continuacion, suministrarlo a la segunda camara de almacenamiento de fluido 8 por medio de la conexion de fluido 5. Para este proposito, las valvulas 16 y 26 estan abiertas, mientras que las valvulas 15 y 27 estan cerradas.
Contrariamente, para descargar el dispositivo acumulador de energfa 1, el fluido es transportado por medio de la bomba 11 desde la segunda camara de almacenamiento de fluido 8 en la direccion del consumidor de calor 12 o bien a traves del mismo y, a continuacion, suministrado por medio de la conexion de fluido 4 a la primera camara de almacenamiento de fluido 7. De tal manera, las valvulas 15 y 27 estan abiertas, mientras que, preferentemente, las valvulas 16 y 26 estan cerradas.
Con el fin de permitir un guiado de flujo correspondiente, los tramos de fluido 9 y 10 se encuentran en un punto de interseccion 28. En este caso, en terminos hidrodinamicos, la valvula se encuentra entre el punto de interseccion 28 y el consumidor de calor 12, mientras que la valvula 16 esta dispuesta, en terminos hidrodinamicos, entre el punto de interseccion 28 y la fuente de calor 14. Ademas, en terminos hidrodinamicos, la valvula 26 se encuentra entre el punto de interseccion 28 y la conexion de fluido 5 y la valvula 27 esta dispuesta, en terminos hidrodinamicos, entre el punto de interseccion 28 y la conexion de fluido 4. En este aspecto, con la ayuda de la disposicion y la conmutacion anteriormente descritas de las valvulas 15, 16, 26 y 27 se puede conseguir el flujo deseado para la opcional carga y descarga del dispositivo acumulador de energfa 1.
Para asegurar una gma de flujo fiable del fluido dentro del recipiente de fluido 3, se puede proporcionar, en terminos hidrodinamicos, una chapa protectora 29 contra desplazamiento de lfquidos o una jaula protectora contra desplazamiento de lfquidos entre la conexion de fluido 5 y la camara de almacenamiento de fluido 8, a traves de la cual fluye el fluido introducido en la camara de almacenamiento de fluido 8. La chapa de proteccion contra desplazamiento de lfquidos o la jaula de proteccion contra desplazamiento de lfquidos estan formadas, por ejemplo, por una pared divisoria, que esta perforada y que, en este aspecto, presenta aberturas de flujo para el fluido.
Con la segunda forma de realizacion presentada aqm del dispositivo acumulador de energfa 1, se pueden lograr basicamente las mismas ventajas que con el uso de la primera forma de realizacion. Gracias a la disposicion vertical del recipiente de fluido 3, el dispositivo acumulador de energfa 1 se puede realizar con una base muy pequena. Ademas, durante la carga y/o descarga del dispositivo acumulador de energfa 1, se pueden utilizar diferencias de densidad entre el fluido mas frio en la primera camara 7 de almacenamiento de fluido y el fluido mas caliente en la segunda camara de almacenamiento de fluido 8.
Claims (10)
- 51015202530354045505560REIVINDICACIONES1. Dispositivo acumulador de ene^a (1) para el almacenamiento temporario de ene^a termica con un circuito de almacenamiento (2) cerrado al que se puede suministrar calor a partir de una fuente de calor (14) y de la que se puede extraer calor por medio de un consumidor de calor (12) y en el que se encuentra un recipiente de fluido (3) que esta dividido por medio de un elemento de separacion (6) desplazable en una primera camara de almacenamiento de fluido (7) para fluido mas fno y una segunda camara de almacenamiento de fluido (8) para fluido mas caliente, estando previsto en el circuito de almacenamiento (2) al menos una bomba (11) mediante la cual se puede transportar fluido desde la primera camara de almacenamiento de fluido (7) a la segunda camara de almacenamiento de fluido (8) y/o viceversa, caracterizado porque el recipiente de fluido (3) se presenta como una tubena con eje central longitudinal dispuesto horizontalmente y al menos curvado en secciones y presentando una relacion entre longitud y anchura de al menos cinco.
- 2. Dispositivo acumulador de energfa segun la reivindicacion 1, caracterizado porque el elemento de separacion (6) existe como piston rascador o como disco de separacion.
- 3. Dispositivo acumulador de energfa segun una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el elemento de separacion (6) esta disenado como un cuerpo hueco lleno de gas aislante para aislar termicamente la primera camara de almacenamiento de fluido (7) de la segunda camara de almacenamiento de fluido (8).
- 4. Dispositivo acumulador de energfa segun una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el elemento de separacion (6) presenta un labio de sellado para aislar termicamente la primera camara de almacenamiento de fluido (7) de la segunda camara de almacenamiento de fluido (8).
- 5. Dispositivo acumulador de energfa segun una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la primera camara de almacenamiento de fluido (7) presenta una primera conexion de fluido (4) y la segunda camara de almacenamiento de fluido (8) una segunda conexion de fluido (5), estando el consumidor de calor (12) conectado a las conexiones de fluido (4, 5) y en terminos de tecnica de fluidos conmutado en serie con la bomba (11) disenada como bomba de descarga de almacenamiento.
- 6. Dispositivo acumulador de energfa segun una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque a las conexiones de fluido (4, 5) esta conectada la fuente de calor (14) y conmutada en terminos de tecnologfa de fluidos en serie con una bomba de carga de almacenamiento (13).
- 7. Dispositivo acumulador de energfa segun una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el consumidor de calor (12) y la bomba de descarga de almacenamiento (11) estan dispuestos en un primer tramo de fluido y la fuente de calor (14) y la bomba de carga de almacenamiento (13) estan, en terminos de tecnologfa de fluidos, dispuestas en un segundo tramo de fluido (10) paralelo al primer tramo de fluido (9).
- 8. Central electrica, en particular una planta de energfa solar, una planta de energfa eolica o una planta de energfa eolica termosolar, con al menos un dispositivo acumulador de energfa (1) para almacenamiento temporario de energfa termica segun una o mas de las reivindicaciones precedentes.
- 9. Central electrica segun la reivindicacion 8, caracterizada porque la primera camara de almacenamiento de fluido (7) presenta una primera conexion de fluido (4) y la segunda camara de almacenamiento de fluido (8) una segunda conexion de fluido (5), estando conectado a las conexiones de fluido (4, 5) al menos un consumidor de calor (12) conmutado en serie con una bomba (11) conformada como bomba de descarga de almacenamiento, actuando el consumidor de calor (12) como intercambiador de calor entre el circuito de almacenamiento (2) y un circuito de trabajo (17) que presenta al menos una turbina.
- 10. Procedimiento para operar un dispositivo acumulador de energfa (1) para el almacenamiento temporario de energfa termica segun una o mas de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque que el dispositivo acumulador de energfa (1) presenta un circuito de almacenamiento (2) cerrado al que se puede suministrar calor a partir de una fuente de calor (14) y de la que se puede extraer calor por medio de un consumidor de calor (12) y en el que se encuentra un recipiente de fluido (3) que se divide por medio de un elemento de separacion (6) desplazable en una primera camara de almacenamiento de fluido (7) para fluido mas fno y una segunda camara de almacenamiento de fluido (8) para fluido mas caliente, estando previsto en el circuito de almacenamiento (2) al menos una bomba (11) mediante la cual se transporta fluido desde la primera camara de almacenamiento de fluido (7) a la segunda camara de almacenamiento de fluido (8) y/o viceversa, y porque el recipiente de fluido (3) se presenta como una tubena con eje central longitudinal dispuesto horizontalmente y al menos curvado en secciones y presentando una relacion entre longitud y anchura de al menos cinco.
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