ES2864761T3

ES2864761T3 - Medio de acumulación de energía térmica a alta temperatura, procedimiento de construcción y procedimiento de operación de dicho medio de acumulación

Info

Publication number: ES2864761T3
Application number: ES15870420T
Authority: ES
Inventors: Pål G Bergan; Christopher Greiner; Nils Høivik
Original assignee: Energynest As
Current assignee: Energynest As
Priority date: 2014-12-19
Filing date: 2015-12-18
Publication date: 2021-10-14
Anticipated expiration: 2035-12-18
Also published as: EP3247963A4; HUE053934T2; DK3247963T3; NO340371B1; MA41361B1; MA41361A; EP3247963B1; CN107250707A; AU2015363808B2; US10591224B2; AU2015363808A1; HRP20210672T1; PL3247963T3; NO20141546A1; WO2016099289A1; PT3247963T; US20180003445A1; SI3247963T1; CN107250707B; LT3247963T

Abstract

Procedimiento de construcción de un medio de acumulación de energía térmica a alta temperatura, en el que el procedimiento comprende los pasos de: construir una bancada térmicamente aislada para el medio de acumulación, construir al menos un casete autosoportado que contenga una serie de elementos de acumulación de energía térmica de hormigón, que es un encofrado o estructura autosoportada con respecto al transporte y la instalación, construir dicho encofrado o estructura, construir un número de elementos individuales de acumulación de energía térmica de hormigón, algunos o todos los elementos que comprenden cambiadores de calor empacados en dicho hormigón, y. disponer dichos elementos en dicho encofrado o estructura, disponer y/o construir al menos un casete en dicha bancada, construir y conectar operativamente un sistema de tuberías, el sistema de tuberías que comprende una entrada y una salida para la entrada y salida térmica del medio de acumulación, respectivamente, y conexiones a los cambiadores de calor para el fluido circulante a través de dichos cambiadores de calor para la entrada o salida de energía térmica de dichos elementos de acumulación de energía térmica, y disponer el aislamiento térmico alrededor y encima de los casetes autoportantes que contienen elementos de acumulación de energía térmica de hormigón.

Description

DESCRIPCIÓN

Medio de acumulación de energía térmica a alta temperatura, procedimiento de construcción y procedimiento de operación de dicho medio de acumulación

Campo de la invención

La invención presente se refiere a un medio de acumulación y al suministro de energía. Más específicamente, la invención proporciona un medio de acumulación a alta temperatura de energía térmica con ventajas sobre los medios de acumulación de energía térmica de la técnica anterior, un procedimiento de construcción dicho medio de acumulación y un procedimiento de operación de dicho medio de acumulación.

Antecedentes de la invención y técnica anterior

Los medios de acumulación de energía rentables y factibles para acumular energía de fuentes nuevas y tradicionales y suministrar la energía cuando sea necesario, es un "eslabón perdido" para mejorar la explotación de fuentes de energía nuevas y existentes.

El medio de acumulación de energía permite el suministro de energía en momentos en que las fuentes variables no la pueden suministrar, proporcionando estabilidad y permitiendo que una mayor parte proporcional de las fuentes de energía sea renovable y amigable con el medio ambiente. Además, se puede aumentar el suministro máximo, ya que tanto las fuentes como los medios de acumulación pueden suministrar energía al mismo tiempo, y las redes de transporte de energía eléctrica o térmica pueden ser más pequeñas, ya que los medios de acumulación pueden ubicarse donde se encuentra la demanda.

En la publicación de patente WO 2012/169900 A1, se describe un medio de acumulación de energía térmica (TES), que tiene propiedades beneficiosas sobre los medios de acumulación de la técnica anteriores. Más específicamente, se proporciona una solución práctica y rentable para un medio de acumulación térmica utilizando material de estado sólido como el medio de medio de acumulación principal, permitiendo la acumulación de energía como calor a alta temperatura, lo que significa energía calorífica a una temperatura lo suficientemente alta como para convertir el calor eficazmente en energía eléctrica en un conjunto de turbinas-generadores o medios equivalentes.

En la solicitud de patente internacional PCT/NO2013/050120, se describe cómo los medios de acumulación de energía térmica, como los que se enseñan en el documento WO 2012/169900 A1, son beneficiosos para simplificar y aumentar la eficiencia de las centrales energéticas de diversos tipos, como las centrales solares concentradas y las centrales nucleares.

El Deutches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR) ha desarrollado algunas obras de la técnica relevantes, como se describe en la publicación de patentes DE 102009036550 A1. Sin embargo, los medios de acumulación de energía térmica de DLR son bastante difíciles y costosos de construir para un medio de acumulación a gran escala. Además, dichos medios de acumulación no son fáciles de manejar y transportar, no son particularmente factibles para el escalamiento o desescalamiento del apilamiento modular y el medio de acumulación térmico modular, tienen grandes interrogantes con respecto a la capacidad de medio de acumulación proporcionada, tienen grandes pérdidas de calor debido a la alta superficie a la relación de volumen, no son factibles para contener o identificar la posición exacta de una posible fuga de fluido de transferencia de calor, y no son factibles para una fácil reparación o sustitución o derivación/aislamiento de partes modulares o más pequeñas del medio de acumulación. Los documentos US 2011/286724 A1(en el que se basa el preámbulo de la reivindicación 6), US2012/055661 A1 y DE 102010052255 A1 revelan además medios de acumulación de energía térmica relevantes para la invención. A pesar de los recientes y significativos pasos hacia adelante proporcionados por la tecnología descrita anteriormente, sigue existiendo la demanda de mejoras. La relación efectividad/coste siempre es una demanda de mejora, así como la versatilidad y flexibilidad del medio de acumulación de energía térmica con respecto a las fuentes de energía. El objetivo de la invención presente es satisfacer necesidades y demandas crecientes de nueva tecnología, proporcionando mejoras con respecto a uno o varios de los objetos mencionados anteriormente.

Sumario de la invención

La invención proporciona un procedimiento de construcción de un medio de acumulación de energía térmica a alta temperatura. El procedimiento es distintivo en que comprende los pasos de:

construir una bancada térmicamente aislada para el medio de acumulación,

construir al menos un casete autosoportado que contenga una serie de elementos de acumulación de energía térmica de hormigón, que es un encofrado o estructura autosoportada con respecto al transporte y la instalación,

construir dicho encofrado o estructura,

construir un número de elementos individuales de acumulación de energía térmica de hormigón, algunos o todos los elementos que comprenden cambiadores de calor empacados en dicho hormigón, y.

disponer dichos elementos en dicho encofrado o estructura,

disponer y/o construir al menos un casete en dicha bancada,

construir y conectar operativamente un sistema de tuberías, el sistema de tuberías que comprende una entrada y una salida para la entrada y salida térmica del medio de acumulación, respectivamente, y conexiones a los cambiadores de calor para el fluido circulante a través de dichos cambiadores de calor para la entrada o salida de energía térmica de dichos elementos de acumulación de energía térmica, y disponer el aislamiento térmico alrededor y encima de los casetes autoportantes que contienen elementos de acumulación de energía térmica de hormigón.

El procedimiento comprende preferentemente uno o más de los siguientes pasos, en cualquier combinación operativa:

apilar una serie de casetes verticalmente en la bancada, construyendo uno o varios apilamientos de casetes dispuestas como una o varias filas de apilamientos;

disponer el apilamiento o apilamientos de casetes, de modo que los elementos de acumulación de energía térmica de hormigón estén orientados horizontalmente;

disponer el sistema de tuberías en un lado del casete o el apilamiento de casetes;

conectar los casetes verticales en serie a través de tuberías que se conectan a los cambiadores de calor de los casetes;

disponer el sistema de tuberías de modo que varios apilamientos de casetes se acoplen en paralelo; disponer el sistema de tuberías y casetes o apilamientos de casetes en bloques, de modo que cada bloque pueda aislarse del resto del medio de acumulación mediante la operación de las válvulas del sistema de tuberías;

apilar y disponer los casetes empacados de forma que se reduzca al mínimo la relación entre el área de la superficie exterior y el volumen, lo que permite obtener un volumen con un empacado muy próximo del medio de acumulación con un tamaño reducido,

disponer los casetes de modo que los elementos de acumulación de energía térmica de hormigón estén orientados horizontalmente y el sistema de tuberías esté dispuesto en un lado de los casetes en una fila de casetes, encarado hacia uno o más lados del medio de acumulación,

construir elementos de acumulación de energía térmica de hormigón alargados y encofrados de casetes alargados, y orientar los elementos y los casetes horizontalmente cuando se dispongan los casetes con los elementos en el medio de acumulación,

disponer el sistema de tuberías para la entrada y salida de energía térmica, de modo que la entrada y la salida al medio de acumulación puedan cambiarse de forma reversible y de modo que al menos una entrada o salida esté dispuesta a una elevación alta del medio de acumulación y al menos una entrada o salida esté dispuesta a una baja elevación del medio de acumulación, y disponer las conexiones y/o válvulas en los cambiadores de calor de los elementos de energía térmica para que el fluido pueda circular a través de dichos cambiadores de calor gradual o escalonadamente de forma vertical hacia arriba o hacia abajo u horizontalmente hacia los lados;

disponer los casetes en apilamientos o bloques con varios apilamientos de casetes, con el sistema de tuberías de modo que el sistema de tuberías se disponga sólo en un lado de dicho apilamiento o bloque de elementos, preferentemente encarado a una pared del medio de acumulación

disponer los casetes con los elementos de acumulación térmica de hormigón dispuestos verticalmente en la bancada, lo cual es particularmente posible con un gas como un fluido de transferencia de calor, y que preferentemente incluye el paso de construir dicho casete con dichos elementos dispuestos verticalmente sobre la bancada.

disponer casetes o estructuras autoportantes con piezas de acoplamiento para los elementos de techo y/o pared, y elementos de techo y/o pared con aislamiento térmico que comprendan piezas de acoplamiento que coincidan con las piezas de acoplamiento de encofrado o estructura, disponiendo y acoplando dichos elementos como techo y paredes con aislamiento térmico, respectivamente.

disponer los elementos de acumulación de energía térmica de hormigón en apilamientos dentro de un encofrado que comprende dos paredes laterales opuestas y el suelo, pero sin techo, los elementos descansan sobre los elementos inferiores como contenidos horizontalmente orientados dentro de las paredes laterales, de este modo, se proporcionan casetes que se abren hacia arriba pero que se pueden apilar fácilmente unos encima de otros,

disponer los elementos en apilamientos, con incrustaciones, soportes, calzos u objetos similares entre los elementos, en posiciones regulares o irregulares a lo largo de la longitud de los elementos, proporcionando una distancia entre los elementos, dichas incrustaciones, soportes, calzos u objetos similares entre los elementos que comprenden piezas de acoplamiento que proporcionan una estructura de casete autosoportada apilada y acoplada,

disponer los elementos en apilamientos, con piezas del sistema de soporte entre los elementos, las piezas del sistema de soporte que comprenden piezas de acoplamiento y se disponen en posiciones regulares o irregulares a lo largo de la longitud de los elementos, proporcionando una distancia entre los elementos, las piezas del sistema de soporte en forma acopladas proporcionan una estructura autosoportada que incluye aberturas para los elementos, las aberturas tienen forma hexagonal, forma cuadrada, forma rectangular, forma redonda, forma elíptica, forma triangular u otra forma en la que se ajusten los elementos, disponer los elementos en apilamientos, con capas del sistema de soporte entre los elementos, las capas de sistema de soporte que comprenden piezas de acoplamiento en posiciones regulares o irregulares a lo largo de la longitud de los elementos, proporcionando una distancia entre los elementos, las capas del sistema de soporte acopladas proporcionan una estructura autosoportada que incluye las capas del sistema de soporte ensambladas o acopladas y apiladas, proporcionando un sistema de soporte con aberturas para elementos, las aberturas tienen forma hexagonal, forma cuadrada, forma rectangular, forma redonda, forma elíptica, forma triangular u otra forma en la que se ajusten los elementos,

llenar un medio de transferencia y de acumulación de calor activo en forma de material de cambio de fase, en el volumen entre los elementos y una carcasa del medio de acumulación, o.

llenar un medio de transferencia y de acumulación de calor activo en forma de fluido en reposo, en el volumen entre los elementos y una carcasa de medio de acumulación, o.

llenar un medio de transferencia y de acumulación de calor activo en forma de fluido dinámico, en el volumen entre los elementos y una carcasa del medio de acumulación, para que el fluido dinámico pueda fluir entre los elementos y los casetes desde una entrada a la carcasa hasta una salida de la carcasa. El medio de acumulación de energía térmica a alta temperatura de la invención puede comprender partes o bloques de diseño diferente, por lo tanto cualquier combinación de características como se especifica anteriormente son posibles.

Más específicamente, el paso de construcción del al menos un casete autosoportado comprende preferentemente los pasos de:

Construir un encofrado,

disponer las carcasas metálicas exteriores de los elementos de acumulación de energía térmica en el encofrado, las carcasas metálicas exteriores de los elementos de acumulación de energía térmica son una forma combinada de encofrado, refuerzo y contención de fluido para la entrada o salida de energía térmica si se producen fugas de fluido;

disponer cambiadores de calor y calentadores eléctricos opcionales en dichas carcasas metálicas; con dichas carcasas exteriores de metal orientadas en posición vertical y con un extremo superior abierto, para llenar la mezcla de lechada de cemento o de hormigón hasta un nivel previsto, en el que los extremos o conexiones de dichos cambiadores de calor se extienden por encima de la parte superior de los elementos como en posición vertical; y opcionalmente disponer una tapa de la carcasa metálica sobre el extremo abierto, siendo dichos extremos o conexiones pasantes a través de dicha tapa,

fraguar la lechada de cemento o el hormigón, y.

manipular y transportar el casete, situándolo en la posición y orientación previstas en el medio de acumulación,

por lo que el encofrado se utiliza no sólo como un accesorio para encofrado y fraguado de los elementos de acumulación de energía térmica de hormigón, y una estructura para facilitar la manipulación y el transporte de dichos elementos, sino también como una estructura autosoportada para el propio medio de acumulación y los apilamientos de casetes en el medio de acumulación.

Alternativamente, los elementos de energía térmica de hormigón se construyen por separado y se ensamblan en casetes, por los pasos anteriores, utilizando otro encofrado o accesorio para soportar los elementos exteriores de las carcasas de metal en posición vertical cuando el vertido. Los casetes y las piezas de casete sin hormigón, que son el encofrado, las carcasas metálicas exteriores y el cambiador de calor, tal como están montados o separados, tienen preferentemente el tamaño y el peso factible para su manipulación por una grúa de obra normal y el transporte en un contenedor típico. Dichas piezas de casete son prefabricadas y probadas preferentemente en un taller. Sólo durante el paso de vertido, dichas carcasas metálicas exteriores con extremo superior abierto, con cambiadores de calor dentro y preferentemente como estrechamente dispuestos en dicho encofrado, deben disponerse en una posición vertical, próximo a la posición vertical o inclinada para facilitar el vertido. Después del vertido, es preferente que los casetes se puedan transportar, por medio de una grúa pesada en el lugar del edificio o en otro lugar, por medio de una grúa más ligera, por camión o por ferrocarril.

La invención también proporciona un medio de acumulación de energía térmica a alta temperatura, distintivo en que el medio de acumulación comprende:

una bancada aislada térmicamente,

al menos un casete autosoportado dispuesto en dicha bancada cuyo al menos un casete es una bancada o estructura autoportante con respecto al transporte e instalación que contiene una serie de elementos de acumulación de energía térmica de hormigón, algunos o todos los elementos que comprenden cambiadores de calor empacados en el hormigón de dichos elementos de acumulación de energía térmica de hormigón, un sistema de tuberías, el sistema de tuberías que comprende una entrada y una salida para la entrada y salida térmica del medio de acumulación, respectivamente, y conexiones a dichos cambiadores de calor para el fluido circulante a través de dichos cambiadores de calor para la entrada o salida de energía térmica de dichos elementos de acumulación de energía térmica, y

el aislamiento térmico alrededor y encima del al menos un casete autosoportado con elementos de acumulación de energía térmica de hormigón;

El medio de acumulación de la invención comprende preferentemente una o más de las siguientes características, en cualquier combinación operativa:

uno o varios apilamientos verticales de casetes;

apilamientos de casetes dispuestos de forma que los elementos de acumulación de energía térmica de hormigón estén orientados horizontalmente;

un sistema de tuberías en un lado del casete o apilamiento de casetes;

un sistema de tuberías dispuesto de modo que varios apilamientos de casetes se acoplen en paralelo; un sistema de tuberías y casetes o apilamientos de casetes dispuestos en bloques, de modo que cada bloque pueda ser aislado o puenteado, uno tras uno o por pasos, del resto del medio de acumulación mediante la operación de las válvulas del sistema de tuberías,

un sistema de tuberías dispuesto de modo que los elementos térmicos individuales y los casetes individuales puedan aislarse o puentearse, uno tras uno o por etapas, del resto del medio de acumulación, mediante la operación de las válvulas del sistema de tuberías,

un apilamiento o apilamientos de casetes apilados próximamente y dispuestos de forma que se reduzca al mínimo la relación entre el área de la superficie exterior y el volumen del medio de acumulación, lo que supone un pequeño tamaño y pérdida de calor del medio de acumulación,

los casetes dispuestos de modo que los elementos de acumulación de energía térmica de hormigón estén orientados horizontalmente y con el sistema de tuberías dispuesto en uno o más de los lados del medio de acumulación, preferentemente en un lado de los dos lados,

casetes con elementos de medio de acumulación térmico de hormigón dispuestos verticalmente sobre la bancada, lo que es particularmente factible con gas como fluido de transferencia de calor.

El medio de acumulación comprende preferentemente elementos de acumulación de energía térmica que comprenden

una carcasa metálica exterior,

un cambiador de calor de tubos empacados,

hormigón o lechada de cemento endurecida dentro de la carcasa, con extremos o conexiones de cambiadores de calor que se extienden desde el hormigón,

en el que la carcasa exterior es una forma de encofrado, refuerzo y contención de fluido combinados para la entrada o salida de energía térmica en caso de fuga del cambiador de calor incorporado.

La cubierta metálica exterior es preferentemente el único refuerzo para el hormigón. La carcasa metálica exterior también aumenta la temperatura máxima aceptable y el intervalo de temperatura para el medio de acumulación, ya que la durabilidad se mejora, en comparación con los elementos de medio de acumulación de hormigón sin carcasa metálica exterior.

Preferentemente, el medio de acumulación comprende un sistema de tuberías para la entrada y salida de energía térmica dispuestas de forma que la entrada y la salida al medio de acumulación puedan cambiarse de forma reversible y de modo que al menos una entrada o salida se disponga a una elevación alta del medio de acumulación y al menos una entrada o salida se dispone a una baja elevación del medio de acumulación, y con conexiones o válvulas a individuales o grupos de los cambiadores de calor de los elementos de energía térmica dispuestos, de modo que el fluido pueda circular a través de dichos cambiadores de calor gradualmente o de forma escalonada hacia arriba o hacia abajo. Los términos entrada y salida significan un acoplamiento o conector de tubería, o una válvula, un acoplamiento soldado, una abertura, o similar, tener la funcionalidad deseada según el contexto.

En una realización preferente, el medio de acumulación consta de un apilamiento de casetes autosoportados, los casetes que comprenden un encofrado abierto en al menos un extremo, que contiene elementos del medio de acumulación de energía térmica de hormigón estrechamente empacado con la carcasa de metal exterior y los cambiadores de calor empacados en el hormigón, dichos elementos dispuestos en orientación horizontal en apilamientos verticales de casetes, en el que el encofrado no es sólo un accesorio para el vertido y el fraguado de dichos elementos, y una estructura para facilitar la manipulación y el transporte, pero también como una estructura para el propio medio de acumulación y las apilamientos de casetes en el medio de acumulación.

El medio de acumulación comprende preferentemente encofrados de casete autoportantes o estructura con piezas de acoplamiento para elementos de techo y/o pared, y elementos de techo y/o pared con aislamiento térmico que comprenden piezas de acoplamiento que coinciden con el encofrado de casete o las piezas de acoplamiento de estructura, dispuestas y acopladas como techo y paredes con aislamiento térmico, respectivamente. Esta realización es particularmente factible para los medios de acumulación pequeños y medianos.

La invención también proporciona un procedimiento de operar un medio de acumulación de energía térmica a alta temperatura de acuerdo con la invención. El procedimiento es distintivo en que comprende los pasos:

hacer circular un fluido más caliente que el fluido de transferencia de calor del medio de acumulación, para la entrada de energía térmica al medio de acumulación, escalonada o gradualmente de una elevación más alta a una elevación más baja en el medio de acumulación, operando el sistema de tuberías en consecuencia, y.

hacer circular un fluido más frío que el fluido de transferencia de calor del medio de acumulación, para la salida de energía térmica del medio de acumulación, escalonada o gradualmente de una elevación más baja a una elevación más alta en el medio de acumulación, operando el sistema de tuberías en consecuencia.

En una realización preferente de dicho procedimiento de operación el medio de acumulación contiene un material de cambio de fase en el volumen entre los elementos del medio de acumulación de energía térmica de hormigón y la carcasa, y el agua circula a través de cambiadores de calor empacados en dichos elementos cuando la energía térmica se toma del medio de acumulación, por lo que el medio de acumulación se opera en condiciones para que el material de cambio de fase se solidifique mientras el agua se evapora, por lo tanto, utilizando el calor de solidificación del material de cambio de fase como calor de evaporación para el agua. El material de cambio de fase factible está disponible comercialmente.

Una realización preferente de dicho procedimiento de operar el medio de acumulación es para operar el medio de acumulación con un aceite térmico u otro fluido monofásico como fluido de transferencia de calor, por lo que

la circulación para la entrada de energía térmica al medio de acumulación es a través de una entrada a una elevación más alta del medio de acumulación, dirigiendo el fluido más caliente a los elementos superiores o a una elevación con una temperatura más baja que el fluido más caliente; y.

la circulación para la salida de energía térmica del medio de acumulación es a través de una entrada a una elevación más baja del medio de acumulación, dirigiendo el fluido más frío a los elementos más bajos o a una elevación con la temperatura más alta que el fluido más frío,

por lo que dicha circulación es bombeada con una bomba cuando un aceite térmico u otro fluido monofásico es el fluido de transferencia de calor circulado.

La invención también proporciona un procedimiento de operar un medio de acumulación de energía térmica a alta temperatura de la invención con agua/vapor, LPG u otra mezcla de dos fases de gas fluido como fluido de transferencia de calor, con elementos de medio de acumulación de energía térmica de hormigón orientados horizontalmente y con un separador de fluido/gas conectado a una elevación alta y conectado con una o más tuberías externas a la(s) tubería(s) de entrada a una elevación baja, permitiendo la circulación natural por gravedad sin el uso de una bomba, el medio de acumulación que actúa como condensador cuando el medio de acumulación se carga y una caldera cuando el medio de acumulación descarga energía térmica. El procedimiento se distingue por:

añadir vapor u otro gas a través de una entrada a una elevación más baja del medio de acumulación, por lo que el gas se añade al fluido a través de una tubería o se genera a través de resistencias eléctricas dentro de la tubería, al cargar la energía térmica,

añadir agua u otro fluido a través de una entrada a la elevación más alta del medio de acumulación, mediante lo cual se añade agua u otro fluido a un separador de gas/fluido como un calderín de vapor, o bien se añade agua u otro fluido a la elevación más baja del medio de acumulación, y el vapor u otro gas se extrae del separador de fluido/gas en la parte superior

por lo que el fluido fluye hacia abajo en la(s) tubería(s) externa(s) y la mezcla fluido-gas fluye hacia arriba en el medio de acumulación, tanto en el modo de carga como en el de descarga.

Con agua/vapor como fluido de transferencia de calor, con evaporación y condensación, con tubo vertical ascendente, como está implícito de lo anterior, la circulación natural permite la operación sin una bomba, que es una característica no conocida de ningún medio de acumulación de energía térmica de la técnica anterior.

Cada uno de los procedimientos y el medio de acumulación de energía térmica a alta temperatura de la invención mejora la energía térmica almacenada o ciclada / relación de costo, reduce el costo de capital para los medios de acumulación de energía térmica, reduce el riesgo con respecto a la salud, el fuego y la contaminación relacionada con fugas de fluido, reduce las pérdidas de calor relativas y proporciona un medio de acumulación de energía térmica más factible para el servicio de alta temperatura que otros medios de acumulación, a un coste y un interrogante reducidos en comparación con la energía almacenada. Alta temperatura significa 100-1500 °C, más preferentemente 100-700°C, incluso más preferentemente 100-570°C o 150-570°o 200-570°C. Para la operación general, pero particularmente para la operación de alta temperatura, el medio de acumulación de energía térmica a alta temperatura de la invención es beneficioso con respecto a todos o la mayoría de los temas mencionados arriba, comparado con medios de acumulación de energía térmica de la técnica anterior.

El término apilamiento significa en el contexto de la invención un número de elementos de medio de acumulación de energía térmica o casetes dispuestos uno encima de otro, alineado verticalmente o no. En consecuencia, un apilamiento se extiende hacia arriba, y el procedimiento de disponer o construir un apilamiento implica el verbo apilar. Los elementos térmicos de hormigón de un casete, y por consiguiente también los cambiadores de calor incorporados, así como los casetes, son preferentemente alargados y orientados horizontalmente como se organizan en el apilamiento. Los pasos de los procedimientos no se ejecutan necesariamente en el orden establecido en las reivindicaciones independientes, siempre que los procedimientos sean operables, el orden de los pasos es intercambiable y los pasos pueden combinarse. El término alta temperatura como utilizado en los procedimientos de la invención y para el medio de acumulación de la invención significa que los procedimientos y el medio de acumulación son adecuados para la operación a alta temperatura, como 200-570°C como mencionado anteriormente y descrito más adelante, pero también funciona en intervalos de temperatura dinámicos muy grandes y también funciona a temperaturas muy bajas.

El número de casetes y elementos de medio de acumulación de energía térmica de hormigón en un medio de acumulación de la invención puede variar ampliamente, y una característica distintiva es lo fácil que es el medio de acumulación para escalar hacia arriba o hacia abajo, añadiendo o sacando casetes, siendo de un tamaño y peso posible para manejar con una grúa. El número de casetes en un medio de acumulación puede ser 1, 2, 5, 10, 40, 100, 200 o 500 y superior, y cualquier número entero entre los mismos. El número de elementos de energía térmica de hormigón en cada casete en un medio de acumulación de la invención puede ser 1,2, 5, 10, 40, 100, 200 o 500 y superior, y cualquier número entero entre los mismos. Todos los casetes en un medio de acumulación son preferentemente pero no necesariamente idénticos. En consecuencia, dicho número puede oscilar entre menos de diez y varias decenas de miles o más, dependiendo del tamaño de cada elemento, el número de elementos en un casete y su respectiva capacidad de medio de acumulación de energía, el número total de casetes y, por tanto, la capacidad de medio de acumulación de energía deseada de todo el sistema de medio de acumulación. Por ejemplo, un elemento de 12 metros de longitud y 250 mm de diámetro puede acumular 25-50 kWh de energía térmica o más, por lo que un medio de acumulación de energía térmica (TES) con una capacidad de 50 MWh requeriría 1000-2000 de tales elementos. Asimismo, la instalación, mantenimiento, reparación y sustitución es relativamente fácil para un medio de acumulación de la invención, mediante la instalación, la toma o puesta en elementos y/o casetes con una grúa. Los elementos se pueden disponer en un armazón o plantilla o con elementos intermedios para apilar, o los elementos se pueden disponer apilados o empacados en proximidad, dependiendo del rendimiento e integración solicitados en las centrales o sistemas de energía existentes y las fuentes de energía disponibles. Diferentes realizaciones tienen diferentes ventajas. Sin embargo, hay dos grupos principales de realizaciones, a saber, con o sin una transferencia de calor activa y el fluido de acumulación en el volumen dentro del medio de acumulación, entre los elementos y dentro de la carcasa. Dicha transferencia activa de calor y el fluido de acumulación es ya sea en reposo o dinámico. Dichos fluidos en reposos son fluidos, como aceite térmico, sal fundida o metal fundido, o un material fluido-sólido de cambio de fase (PCM). Dichos fluidos dinámicos son gases o fluidos. Un empacado en proximidad o cerca de empacado en proximidad de casetes y elementos puede ser factible para los medios de acumulación de la invención que contiene transferencia de calor en reposo o fluido de medio de acumulación o PCM. Factible para el empacado del casete y/o del elemento que permite el flujo alrededor de los elementos, es una transferencia de calor activa dinámica y el fluido de medio de acumulación en el volumen dentro de la carcasa de medio de acumulación, entre los elementos. Esto significa un fluido que fluye a través del medio de acumulación térmico, fuera y alrededor de los elementos, pero dentro de la carcasa, y a través o alrededor de los casetes, la carcasa del medio de acumulación que tiene una entrada y una salida para dicho fluido. Dicho fluido activo puede ser gases calientes, como gases de escape, gases de combustión, gases de combustión u otros gases calientes, hasta una temperatura aceptable para la carcasa del elemento exterior, si está presente, y cambiadores o calentadores de calor integrados, como hasta unos 1000-1200 o 1500 °C. Los aceites pueden usarse activos y las sales fundidas o los metales pueden usarse activos. El flujo del fluido activo dinámico alrededor de los elementos y a través o alrededor de los casetes en la carcasa se logra por gravedad o flujo forzado, o ambos. El flujo forzado, o convección forzada, se puede lograr bombeando o comprimiendo por separado o por presión inherente en el fluido como se suministra desde la fuente. Uno o ambos de mayor capacidad de acumulación de calor y mayor velocidad de transferencia de calor del medio de acumulación se proporciona con dicha transferencia de calor y el fluido de acumulación dentro de la carcasa, entre los elementos y la carcasa. Además, con uno o más cambiadores de calor integrados en algunos o preferentemente en todos los elementos, se facilita el calentamiento y la evaporación del agua circulada u otro fluido factible a través del cambiador de calor, lo que es beneficioso para conectar el cambiador de calor directamente a una turbina, como una turbina de vapor. Para la evaporación directa de, por ejemplo, agua a vapor en los elementos, al extraer la energía del medio de acumulación, el flujo de agua a través de los cambiadores de calor y el medio de acumulación se dispone preferentemente para ser gradual o escalonado hacia arriba, organizando el flujo de agua gradualmente o escalonado hacia arriba, de elemento a elemento y casete a casete. Por lo tanto, tanto el flujo en los cambiadores de calor incorporados y el efecto de separación debido a la gravedad actúan en la dirección deseada hacia arriba y hacia la salida, cuya salida de los cambiadores de calor está preferentemente en un punto alto del medio de acumulación mientras que la entrada a los cambiadores de calor está preferentemente en un punto bajo del medio de acumulación.

Figuras

La figura 1 ilustra un medio de acumulación de energía térmica a alta temperatura de la invención, La figura 2 ilustra un casete para el medio de acumulación de la invención,

La figura 3 ilustra un medio de acumulación de energía térmica a alta temperatura de la invención, y.

La figura 4 ilustra los detalles de un medio de acumulación de energía térmica a alta temperatura de la invención.

Descripción detallada

Se hace referencia a la Figura 1, ilustrando un medio de acumulación de energía térmica a alta temperatura 1 de la invención, en una vista mixta en sección transversal y vista final con la pared final sacada. El medio de acumulación comprende una serie de elementos de acumulación de energía térmica de hormigón fácilmente instalables y reemplazables 2, los elementos se han dispuesto en un apilamiento de elementos. El medio de acumulación ilustrado contiene 128 elementos, ilustrados en sección transversal. Los elementos 2 tienen cambiadores de calor 3, empacados en el hormigón, los extremos y las conexiones entre cambiadores de calor, que se extienden desde el hormigón o fuera del hormigón, pueden verse como puntos negros 3 en los elementos superior e inferior en una fila de elementos alineada verticalmente, o como líneas negras verticales 3, 4 entre elementos alineados verticalmente, la línea negra vertical que ilustra la tubería que conecta elementos sobre y debajo, respectivamente. Dichas líneas verticales forman alternativamente parte de un sistema de tuberías 4 para la entrada y salida de energía térmica, que comprende una entrada y una salida para la entrada y salida térmica del medio de acumulación, respectivamente, y dispuestos con conexiones a los cambiadores de calor para el fluido circulante a través de dichos cambiadores de calor para la entrada o salida de energía térmica. El medio de acumulación comprende una carcasa 5 en la que se han dispuesto dichos elementos, con un suelo 6, también denominado bancada, cimiento o base, paredes laterales 7 y techo 8. El suelo incluye insertos de hormigón 9, o similares, para soportar y colocar la fila más baja de elementos. La carcasa comprende el aislamiento térmico 10, en la realización ilustrada integrado en el suelo de la carcasa, las paredes laterales y el techo y no se ilustra específicamente. Alternativamente, el aislamiento puede estar dentro o fuera de las paredes, el suelo y el techo de la carcasa como capas de aislamiento distintas.

El medio de acumulación ilustrado comprende un sistema de soporte 11, que permite apilar un gran número de elementos térmicos 2, mientras que además permite la operación a altas temperaturas. El sistema de soporte ilustrado 11 comprende una estructura de soporte en nido de abeja 12 y una estructura de soporte de acero 13. La estructura de soporte de nido de abeja consta de capas de soporte de nido de abeja 14, dispuestas capa por capa, "valle sobre colina". Las capas de nido de abeja de abeja proporcionan una estructura autosoportada, además de ser preferentemente soportada también por el encofrado de soporte hacia las paredes laterales y el suelo inferior. Las columnas vecinas de elementos se escalonan verticalmente, como se ilustra, lo que permite un sistema de tuberías simplificado. El sistema de soporte debe dimensionarse para proporcionar resistencia estructural en las condiciones de operación y la vida útil del medio de acumulación, permitiendo la expansión térmica de los elementos en un grado suficiente para evitar el agrietamiento de los elementos. El sistema de soporte tal como se ha montado, más precisamente la estructura autosoportada, que contiene elementos de acumulación de energía térmica de hormigón que contienen cambiadores de calor integrados, se denomina en este contexto un casete. En la Figura 1, se ilustra un medio activo de transferencia y de acumulación de calor en forma de material de cambio de fase 18, en el volumen entre los elementos y la carcasa. Los fluidos activos de transferencia de calor y las características y pasos relacionados se explican preferentemente en la solicitud de patente NO 20141540 y en los miembros de la familia de patentes, a los que se hace referencia la solicitud y cuya enseñanza se incorpora por referencia.

La Figura 2 ilustra un casete 19 preferente para un medio de acumulación de la invención. El casete consta de un encofrado 20 y columnas 9 por 6 de elementos de acumulación térmica de energía de hormigón 2. Los elementos de acumulación de energía térmica de hormigón comprenden una carcasa metálica exterior 15, cerrada en un extremo y abierta en el otro extremo, y cambiadores de calor de tubos empotrados 3 con extremos 4 que se extienden desde el hormigón. Dichos extremos pueden considerarse alternativamente parte de un sistema de tuberías 4, y pueden incluir válvulas u otros medios para evitar o aislar elementos. Preferentemente, los cambiadores de calor y los extremos, incluyendo un cabezal o múltiple a un nivel alto y un nivel bajo con dichos elementos como orientados horizontalmente, se sueldan y forman como una sola pieza que cubre todos los elementos en un casete. Al verter hormigón en el casete, el encofrado alargado 20 se coloca en posición vertical con las carcasas de metal alargadas abiertas hacia arriba 15 con cambiadores de calor 3 en el interior, el hormigón o la lechada de cemento se llenan hasta que solo los extremos 4 de los cambiadores de calor se extiendan sobre las carcasas de acero y el hormigón. Dicho hormigón 24 es el área blanca entre dichos extremos 3 y dichas carcasas de metal exterior 15. Entonces, el hormigón se deja fraguar, típicamente durante varios días, el casete es entonces volteado hacia abajo a la orientación horizontal, como se ilustra, y dispuesto en la posición y orientación prevista en un medio de acumulación de la invención. Los cambiadores de calor ilustrados comprenden partes embebidas de tubos o tuberías en forma de U, que se extienden casi hasta el otro extremo de los depósitos exteriores, que otros extremos están cerrados. Alternativa o adicionalmente, los cambiadores de calor se construyen como un pequeño tubo dentro de un tubo más grande, el tubo más grande se cierra en el extremo empacado que llega más allá en el hormigón que un tubo interior abierto. Las dimensiones típicas de los elementos de acumulación de energía térmica de hormigón tienen un diámetro exterior de 200 a 500 mm y la longitud de 3000 a 12000 mm. Lo más preferentemente, el cambiador de calor es un tubo en forma de U de diámetro pequeño dimensionado para proporcionar un flujo turbulento del fluido de transferencia de calor en condiciones normales de operación. Para un cambiador de calor de tubo de diámetro pequeño, esto significa que Re > 4000, más preferentemente Re > 5000, en la que Re es el número de Reynold. Para ello, los tubos deben tener un diámetro interno relativamente pequeño comparado con el caudal, de ahí el término tubo de diámetro pequeño. Ejemplos de diámetros exteriores típicos de tubos pequeños son 10 mm, 15 mm, 20 mm, 25 mm, 30 mm, 35 mm, 40 mm, 45 mm, 50 mm o hasta 60 mm, o cualquier diámetro entre los mismos, por ejemplo 26,7 mm correspondiente al diámetro nominal (DN) 20. Los elementos de acumulación de energía térmica de hormigón, incluidos los cambiadores de calor, son preferentemente de acuerdo con la enseñanza de la solicitud de patente PCT/NO2014/050250, a la que se hace referencia y cuya enseñanza se incorpora por referencia. El encofrado ilustrado tiene dimensiones para contener 6 x 9 elementos apilados en proximidad. Alternativamente, los elementos de acumulación de energía térmica de hormigón son más grandes o más pequeños en diámetro, en forma de uno o varios elementos, con o sin carcasa metálica exterior, pero dentro de un encofrado que permita la producción, manipulación y apilamiento fáciles, sin grietas indebidas o limitando indebidamente la temperatura máxima o el intervalo de temperatura factible para la operación sin la formación indebida de grietas. Los casetes con 4 x 5, 5 x 7, 7 x 9 u otras combinaciones son factibles.

En una realización preferente de la invención, una carcasa de metal exterior del elemento de acumulación de energía térmica de hormigón y un encofrado de casete se combinan como una estructura que funciona como una forma para el encofrado del hormigón, armado para el hormigón, recogedor del fluido de transferencia de calor fugado y la estructura de casete modular autosuficiente en un medio de acumulación de energía térmica de la invención. Dicha estructura combinada puede combinarse con un único cambiador de calor de estructura para un casete, preferentemente premontado y probado, por ejemplo, como se ilustra en la Figura 2, esto puede representar la realización más preferente para un medio de acumulación de energía térmica de la invención con casetes y/o medio de acumulación de tamaño pequeño a mediano. Dicho encofrado combinado exterior puede ser factible para los diámetros de sección transversal de casete/elemento de hasta unos 10 m2 y un número de hasta 100 tubos curvados en forma de U empacados, y temperaturas de hasta unos 570 °C. Casetes de tamaño pequeño a mediano significa en este contexto área de sección transversal de casete de hasta unos 10 m2 Preferentemente, la estructura combinada/carcasa metálica exterior comprende puntales guías en la parte superior y embudos en la parte inferior, o estructura similar para facilitar el apilamiento, orejetas de elevación y piezas de acoplamiento para la fijación de elementos modulares de pared y techo aislados y adaptados.

Sin embargo, los elementos de acumulación de energía térmica de hormigón con un diámetro o área de sección transversal elevados, particularmente con una carcasa metálica exterior, la carcasa exterior combinada o no con el encofrado de casete, pueden tener varias desventajas en la práctica. En primer lugar, el período de fraguado y secado para un servicio a alta temperatura puede ser excesivamente largo. En segundo lugar, el riesgo de grietas y otros problemas de calidad aumenta. En tercer lugar, el armazón exterior/encofrado autosoportada debe ser excesivamente sólido/fuerte con un tamaño creciente. En cuarto lugar, y probablemente lo más importante, dada una configuración similar de las tuberías del cambiador de calor incorporado, la distribución de la temperatura en un elemento o casete grande se vuelve uniforme, donde la exergía (energía que está disponible para ser utilizada) se reduce, lo que realmente reduce la eficiencia en comparación con el diseño de elementos de energía térmica de hormigón estándar con elementos redondos o similares de aproximadamente de 250 mm de diámetro. Esto se refiere al período/frecuencia de carga/descarga de la energía térmica, la diferencia de temperatura entre el fluido frío-caliente y el hormigón, que influyen en la respuesta dinámica y la eficiencia del medio de acumulación específica, como el coste por unidad de energía acumulada o ciclada.

La Figura 3 ilustra una realización de un medio de acumulación de energía térmica a alta temperatura 1 de la invención. El medio de acumulación ilustrado es un gran medio de acumulación, que comprende muchos casetes 19, en apilamientos con cinco casetes, dispuestos como una fila de apilamientos en una bancada 6. El medio de acumulación ilustrado comprende una estructura de techo separada 8 y estructuras de pared separadas 7, ambas estructuras aisladas térmicamente. Para la estructura de la pared 7 frente al sistema de tuberías y los extremos del cambiador de calor, un espacio corto y una barrera de fluido entre la estructura de la tubería y el aislamiento térmico 10 permite que cualquier fluido de transferencia de calor que se escape fluya hacia abajo (si es fluido) o hacia arriba (si es vapor) sin empapar el aislamiento, así se reduce el riesgo de incendio en caso de aceite térmico u otro fluido de transferencia de calor inflamable. Cada casete consta de dos colectores, uno en una posición alta y uno en una posición baja con encofrado alargado y elementos de acumulación de energía térmica de hormigón en el interior orientados horizontalmente, como se ilustra. Los apilamientos suelen estar acoplados en paralelo y dispuestos en paralelo como bloques, cada bloque, con un grupo de apilamientos montado, consta de un colector principal 21 a una elevación alta y un colector principal 22 a una elevación baja. Cada bloque puede ser aislado térmicamente de otros bloques o grupos de bloques, permitiendo el aislamiento, enfriamiento, drenaje de fluido de transferencia de calor, inspección y mantenimiento de bloques individuales sin afectar los bloques restantes del medio de acumulación. Dicha funcionalidad aumenta significativamente la disponibilidad del sistema de medio de acumulación.

La Figura 4 ilustra algunos detalles del medio de acumulación de energía térmica a alta temperatura de la invención ilustrada en la Figura 3, más específicamente cómo los encofrados 19 y sistemas de tuberías están dispuestos. Cada casete consta de dos colectores 4, uno a alta elevación y otro a baja elevación. Los colectores se acoplan en serie en cada apilamiento, por codos en U 23.

Para mayor claridad, solo algunas características idénticas o similares se proporcionan con referencias numéricas en las figuras.

La estructura autosuficiente en un medio de acumulación de la invención, facilitar la construcción y costo reducido en comparación con los medios de acumulación de la técnica anteriores, independientemente de la estructura autosuficiente comprende una estructura de soporte en nido de abeja o similar, montado mientras la construcción, por ejemplo, como se ilustra en la Fig. 1, o una estructura modular que comprende varios casetes, por ejemplo, como se ilustra en la Fig. 3. Los casetes y sus partes son prefabricados y probados preferentemente, y luego se transportan e instalan fácilmente, ya que preferentemente no son demasiado grandes y pesados. Los encofrados de casete proporcionan preferentemente una estructura de tipo cabeza de armadura por sí misma y como apilada. La estructura del encofrado proporciona resistencia estructural para el apilamiento y también una estructura fuerte para la manipulación y el transporte, independientemente de los elementos de acumulación de energía térmica de hormigón comprende una carcasa metálica exterior o similar, o no. Sin embargo, los elementos de acumulación de energía térmica de hormigón comprenden preferentemente una caja o carcasa metálica exterior, ya que esto facilita la producción, manipulación, seguridad y eficiencia como se ha explkcado. Además, una caja o carcasa metálica exterior también mejora la durabilidad, aumenta la temperatura máxima de operación y el intervalo de temperaturas de operación, especialmente si la caja o carcasa metálica exterior es redonda en forma de sección transversal. Además, la disposición de disponer los cambiadores de calor integrados con la entrada y salida en los elementos de acumulación de energía térmica de hormigón en un solo lado de los casetes, apilamientos, filas o bloques de casetes, no solo tiene ventajas prácticas, sino que también proporciona una mejor distribución de esfuerzo/deformación, ya que sólo un gradiente de esfuerzo/deformación radial es significativo, Lo que mejora la eficiencia, la respuesta y la durabilidad con respecto a otros diseños, como los proporcionados por DLR.

Las figuras ilustran solo algunas de las numerosas realizaciones del medio de acumulación, las características del mismo, y los procedimientos de la invención. Para medios de acumulación pequeños, o medios de acumulación con apilamientos pequeñas de elementos, los elementos pueden ser autosoportadas, particularmente si comprenden una carcasa de metal exterior, quen sea una forma combinada de encofrado y un refuerzo. Los elementos con forma de sección transversal hexagonal, cuadrada o rectangular son más factibles para apilar casetes y elementos autoportantes, ya que los elementos cuadrados combinados pueden girarse 45 alrededor del eje longitudinal para proporcionar una posición que se ajuste a la forma de la cuña hacia arriba, facilitando la construcción del medio de acumulación. Se requieren sistemas de soporte más completos y sólidos para medio de acumulacións más grandes y para temperaturas de operación más altas.

Las piezas a acoplar, preferentemente comprenden piezas de acoplamiento como puntales/conos guía y pasadores/puntales guía, o piezas de acoplamiento macho-hembra similares.

El término "alta temperatura" en el contexto de la invención no significa que el medio de acumulación deba de ser utilizado para alta temperatura, pero preferentemente se utiliza para una operación a alta temperatura, que en este contexto es de 100 °C a 570 °C, para medios de acumulación con elementos expuestos y sistemas de tuberías de acero, y hasta 1000-1200 °C o incluso 1500 °C para medios de acumulación con elementos sin carcasas de acero o piezas expuestas del sistema de tuberías de acero, las piezas metálicas expuestas de otro modo, preferentemente aisladas o fabricadas de aleaciones o materiales resistentes a altas temperaturas. El medio de acumulación de la invención puede operar en muy alto intervalo dinámico de temperaturas, incluyendo grandes diferencias de temperatura entre fluido y elementos, en comparación con medios de acumulación de la técnica anterior.

El medio de acumulación de energía térmica a alta temperatura de la invención se define por las siguientes reivindicaciones.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento de construcción de un medio de acumulación de energía térmica a alta temperatura, en el que el procedimiento comprende los pasos de:

construir una bancada térmicamente aislada para el medio de acumulación,

construir dicho encofrado o estructura,

disponer dichos elementos en dicho encofrado o estructura,

disponer y/o construir al menos un casete en dicha bancada,

2. Procedimiento de conformidad con la reivindicación 1, que comprende uno o más de los pasos:

disponer casetes con elementos de acumulación de energía térmica de hormigón verticalmente en la bancada, lo que es particularmente factible con gas como fluido de transferencia de calor, y preferentemente incluyendo el paso de construcción de dichos casetes con dichos elementos como verticalmente de pie en la bancada,

disponer los casetes de modo que los elementos de acumulación de energía térmica de hormigón estén orientados horizontalmente y el sistema de tuberías esté dispuesto en un lado de los casetes en una fila de casetes, encarado hacia un lado del medio de acumulación,

combinar una carcasa metálica exterior del elemento de acumulación de energía térmica de hormigón y el encofrado de casete como una estructura que funciona como una forma de encofrado de hormigón, armadura para el hormigón, la recogida de fugas de fluido de transferencia de calor y la estructura de casete modular autosoportada,

disponer o construir un cambiador de calor para un casete o un elemento de acumulación de energía térmica de hormigón como una estructura.

3. Procedimiento de conformidad con la reivindicación 1 o 2, en el que el paso de construcción del al menos un casete autosoportado comprende los pasos de:

construcción de un encofrado,

disponer cambiadores de calor y calentadores eléctricos opcionales en dichas carcasas metálicas; con dichas carcasas exteriores de metal orientadas en posición vertical y con un extremo superior abierto, para llenar la mezcla de lechada de cemento o de hormigón hasta un nivel previsto, en el que los extremos o conexiones de dichos cambiadores de calor se extienden por encima de la parte superior de los elementos como en posición vertical;

fraguar la lechada de cemento o el hormigón, y.

4. Procedimiento de conformidad con una cualquiera de las reivindicaciones 1-3, que comprende uno o más de los pasos de:

disponer los casetes en apilamientos o bloques con varios apilamientos de casetes, con el sistema de tuberías de modo que el sistema de tuberías se disponga sólo en un lado de dicho apilamiento o bloque de elementos, preferentemente frente a una pared del medio de acumulación

5. Procedimiento de conformidad con la reivindicación 1, que comprende uno o más de los pasos de:

llenar un medio de transferencia y de acumulación de calor activo en forma de fluido dinámico, en el volumen entre los elementos y una carcasa del medio de acumulación, para que el fluido dinámico pueda fluir entre los elementos y los casetes desde una entrada a la carcasa hasta una salida de la carcasa.

6. Medio de acumulación de energía térmica a alta temperatura que comprende:

una bancada aislada térmicamente,

al menos un casete autosoportado dispuesto en dicha bancada que contiene una serie de elementos de acumulación de energía térmica de hormigón, algunos o todos los elementos que comprenden cambiadores de calor empacados en el hormigón de dichos elementos de acumulación de energía térmica de hormigón, un sistema de tuberías, el sistema de tuberías que comprende una entrada y una salida para la entrada y salida térmica del medio de acumulación, respectivamente, y conexiones a dichos cambiadores de calor para el fluido circulante a través de dichos cambiadores de calor para la entrada o salida de energía térmica de dichos elementos de acumulación de energía térmica, y

caracterizado porque dicho al menos un casete es un encofrado o estructura autosoportada con respecto al transporte y la instalación.

7. Medio de acumulación de energía térmica a alta temperatura de conformidad con la reivindicación 6, que comprende una o más de las características:

uno o varios apilamientos verticales de casetes;

casetes dispuestos con elementos de acumulación térmica de hormigón verticalmente en la bancada, lo que es particularmente factible con un gas como fluido de transferencia de calor,

un sistema de tuberías en un lado del casete o apilamiento de casetes;

los casetes dispuestos de modo que los elementos de acumulación de energía térmica de hormigón estén orientados horizontalmente y con el sistema de tuberías dispuesto en un lado en una fila de casetes apilados, frente a un lado del medio de acumulación,

una carcasa metálica exterior combinada del elemento de medio de acumulación de energía térmica de hormigón y encofrado de casete como una estructura que funciona como una forma de encofrado para el hormigón, armadura para el hormigón, colector de fuga de fluido de transferencia de calor y estructura de casete modular autosoportada,

un cambiador de calor para un casete o elemento de acumulación de energía térmica de hormigón como una estructura.

8. Medio de acumulación de energía térmica a alta temperatura de conformidad con la reivindicación 6 o 7, que comprende elementos de medio de acumulación de energía térmica que comprenden

una carcasa metálica exterior,

un cambiador de calor de tubos empacados,

9. Medio de acumulación de energía térmica a alta temperatura de conformidad con las reivindicaciones 6-8, que comprende un sistema de tuberías para la entrada y salida de energía térmica, dispuesto de modo que la entrada y la salida al medio de acumulación puedan cambiarse de forma reversible y de modo que al menos una entrada o salida esté dispuesta a una elevación alta del medio de acumulación y al menos una entrada o salida esté dispuesta a una baja elevación del medio de acumulación, y estando las conexiones o válvulas a uno o grupos de cambiadores de calor de los elementos de energía térmica dispuestas de modo que el fluido pueda circular a través de dichos cambiadores de calor gradual o escalonadamente hacia arriba o hacia abajo.

10. Medio de acumulación de energía térmica a alta temperatura de conformidad con las reivindicaciones 6-9, que comprende un apilamiento de casetes autosoportados, los casetes que comprenden un encofrado abierto en al menos un extremo, que contiene elementos de acumulación de energía térmica de hormigón estrechamente empacados con carcasa metálica exterior y cambiadores de calor de tubos integrados en el hormigón, estando dichos elementos dispuestos en orientación horizontal en apilamientos verticales de casetes, en el que el encofrado no es sólo un accesorio para el vertido y el fraguado de dichos elementos, y una estructura para facilitar la manipulación y el transporte, pero también como una estructura para el propio medio de acumulación y los apilamientos de casetes en el medio de acumulación.

11. Medio de acumulación de energía térmica a alta temperatura de conformidad con las reivindicaciones 6-10, que comprende encofrados o estructuras de casetes autosoportadas con piezas de acoplamiento para los elementos de techo y/o pared, y elementos de techo y/o pared con aislamiento térmico que comprenden piezas de acoplamiento que coinciden con las piezas de acoplamiento del encofrado o estructura de casetes dispuestas y acopladas como techo y paredes con aislamiento térmico, respectivamente.

12. Medio de acumulación de energía térmica a alta temperatura de conformidad con las reivindicaciones 6-11, que comprende una o más de las características:

al menos dos encofrados de soporte, hechos de piezas de encofrado de soporte ensambladas alineadas verticalmente, escalonadas o invertidas especularmente de capa a capa, los elementos de acumulación de energía térmica están organizados y soportados por dichos encofrados,

casetes que comprenden un encofrado que comprende dos paredes laterales opuestas y el suelo, pero sin techo, con los elementos de acumulación de energía térmica de hormigón apilados en el interior, los elementos descansan en los elementos inferiores como contenidos horizontalmente y orientados dentro de las paredes laterales, de este modo se proporcionan casetes que se abren hacia arriba pero que se pueden apilar fácilmente unos encima de otros,

apilamientos, con incrustaciones, soportes, cuñas u objetos similares entre los elementos, en posiciones regulares o irregulares a lo largo de la longitud de los elementos, proporcionando una distancia entre los elementos, dichas incrustaciones, soportes, cuñas u objetos similares entre los elementos que comprenden piezas de acoplamiento proporcionando una estructura de casete autosoportada como apilados y acoplados,

piezas del sistema de soporte entre los elementos, las piezas del sistema de soporte que comprenden piezas de acoplamiento y están dispuestas en posiciones regulares o irregulares a lo largo de la longitud de los elementos, proporcionando una distancia entre los elementos, las piezas del sistema de soporte acopladas proporcionando una estructura autosoportada que incluye aberturas para los elementos, las aberturas teniendo forma hexagonal, forma cuadrada, forma rectangular, forma redonda, forma elíptica, forma triangular u otra forma en la que se ajusten los elementos,

capas del sistema de soporte entre los elementos, las capas del sistema de soporte comprenden piezas de acoplamiento en posiciones regulares o irregulares a lo largo de la longitud de los elementos, proporcionando una distancia entre los elementos, las capas del sistema de soporte acopladas proporcionan una estructura autosoportada que incluye las capas del sistema de soporte ensambladas o acopladas y apiladas, proporcionando un sistema de soporte con aberturas para elementos, teniendo las aberturas con forma hexagonal, forma cuadrada, forma rectangular, forma redonda, forma elíptica, forma triangular u otra forma en la que se ajusten los elementos,

un medio de transferencia y de acumulación de calor activo en forma de material de cambio de fase, en el volumen entre los elementos y una carcasa, o

un medio de transferencia y de acumulación de calor activo en forma de fluido en reposo, en el volumen entre los elementos y una carcasa, o.

un medio activo de transferencia y de acumulación de calor en forma de fluido dinámico, en el volumen entre los elementos y una carcasa, pudiendo el fluido dinámico fluir desde una entrada a la carcasa hasta una salida de la carcasa.

13. Procedimiento de operación de un medio de acumulación de energía térmica a alta temperatura de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 6-12, caracterizado porque el procedimiento comprende los pasos de:

14. Procedimiento de conformidad con la reivindicación 13, en el que el medio de acumulación contiene un material de cambio de fase en el volumen entre los elementos de acumulación de energía térmica de hormigón y la carcasa, y el agua circula a través de los cambiadores de calor integrados en dichos elementos cuando la energía térmica se extrae del medio de acumulación, por lo que el medio de acumulación se opera en condiciones para que el material de cambio de fase se solidifique mientras el agua se evapora, utilizando así el calor de la solidificación del material de cambio de fase como calor de evaporación para el agua.

15. Procedimiento de conformidad con la reivindicación 13, para la operación del medio de acumulación con aceite térmico u otro fluido monofásico como fluido de transferencia de calor, mediante el cual

la circulación para la entrada de energía térmica al medio de acumulación, es a través de una entrada a una elevación más alta del medio de acumulación, dirigiendo el fluido más caliente a los elementos superiores o a una elevación con una temperatura más baja que el fluido más caliente; y

la circulación para la salida de energía térmica del medio de acumulación, es a través de una entrada a una elevación más baja del medio de acumulación, dirigiendo el fluido más frío a los elementos más bajos o a una elevación con la temperatura más alta que el fluido más frío,

16. Procedimiento de operación de un medio de acumulación de energía térmica a alta temperatura de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 6-12, para la operación del medio de acumulación con agua/vapor, GLP u otra mezcla bifásica de gas-fluido como fluido de transferencia de calor, con elementos de acumulación de energía térmica de hormigón orientados horizontalmente y con un separador de fluido/gas conectado a una elevación alta y conectado con una o más tuberías externas a la(s) tubería(s) de entrada a una elevación baja, permitiendo la circulación natural por gravedad sin el uso de una bomba, actuando el medio de acumulación como condensador cuando el medio de acumulación se carga y una caldera cuando el medio de acumulación descarga energía térmica, caracterizado por los pasos: