ES2963684T3 - Sistema de almacenamiento de energía - Google Patents

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Dong-Ho Park
Ji-Ho Yoo
Yong-Tae Lee
Jong-Soo Lee
Sang-Woo Hong
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LG Energy Solution Ltd
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Abstract

Un sistema de almacenamiento de energía según la presente invención comprende: al menos un bastidor de batería que tiene al menos dos módulos de batería; un contenedor que aloja al menos un soporte de batería; un acondicionador de aire que tiene un intercambiador de calor exterior configurado para enfriar un medio de intercambio de calor calentado dentro del contenedor, y una vía de flujo de circulación configurada para que el medio de intercambio de calor circule entre el contenedor y el intercambiador de calor exterior; una unidad de extinción de incendios que tiene un tanque de extinción de incendios que tiene un agente extintor de incendios almacenado en el mismo, y está configurada para detectar cuando la temperatura de al menos un módulo de batería alcanza o excede una temperatura predeterminada o se genera humo en al menos un módulo de batería y suministrar el agente extintor de incendios al módulo de batería; y una unidad de gestión de aire acondicionado configurada para rociar la superficie exterior del intercambiador de calor exterior con el agente extintor de incendios en el tanque de extinción de incendios. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Sistema de almacenamiento de energía
Sector de la técnica
La presente divulgación se refiere a un sistema de almacenamiento de energía y, más particularmente, a un sistema de almacenamiento de energía que aumenta la eficiencia de intercambio de calor de un intercambiador de calor exterior y es fácil para mantener y gestionar un acondicionador de aire.
La presente solicitud reivindica el beneficio de la solicitud de patente coreana n.° 10-2020-0018535 presentada el 14 de febrero de 2020 en la Oficina de Propiedad Intelectual de Corea.
Estado de la técnica
Actualmente, las baterías secundarias disponibles en el mercado incluyen baterías de níquel-cadmio, baterías de níquel-hidrógeno, baterías de níquel-zinc, baterías secundarias de litio y similares, y entre las mismas, las baterías secundarias de litio presentan un nivel bajo o inexistente de efecto de memoria y, por lo tanto, resultan más llamativas que las baterías secundarias a base de níquel por sus ventajas de que se pueden recargar cuando sea conveniente, su tasa de autodescarga es muy baja y su densidad de energía es alta.
Una batería secundaria de litio utiliza principalmente un óxido a base de litio y un material de carbono para un material activo de electrodo positivo y un material activo de electrodo negativo, respectivamente. Adicionalmente, la batería secundaria de litio incluye un conjunto de electrodo que incluye una placa de electrodo positivo y una placa de electrodo negativo recubiertas respectivamente con el material activo de electrodo positivo y el material activo de electrodo negativo y un separador interpuesto entre la placa de electrodo positivo y la placa de electrodo negativo, y un embalaje o una carcasa de batería en la que el conjunto de electrodo se recibe junto con una solución electrolítica de manera hermética.
Recientemente, las baterías secundarias se están utilizando ampliamente no solo en dispositivos pequeños, tales como productos electrónicos portátiles, sino también en dispositivos de mediana y gran escala, tales como vehículos y sistemas de almacenamiento de energía (ESS). Para su uso en dispositivos de mediana y gran escala, se conectan eléctricamente muchas baterías secundarias para aumentar la capacidad y el rendimiento. En particular, los dispositivos de mediana y gran escala utilizan baterías secundarias de tipo bolsa, ya que son fáciles de apilar.
Más recientemente, con el uso como fuente de energía y la creciente necesidad de estructuras de alta capacidad, existe una demanda creciente de un sistema de almacenamiento de energía que incluya una pluralidad de bancos de baterías que incluyan una pluralidad de paquetes de baterías que incluyan una pluralidad de baterías secundarias, un contenedor configurado para almacenar la pluralidad de bancos de baterías en el mismo, y un acondicionador de aire para enfriar la pluralidad de bancos de baterías.
Adicionalmente, en el caso del acondicionador de aire existente del sistema de almacenamiento de energía, cuando la temperatura del aire exterior es muy alta en verano, un intercambiador de calor (un condensador) del acondicionador de aire instalado en el exterior no se enfría de manera efectiva, provocando un fallo o apagado (parada) del acondicionador de aire.
Asimismo, en regiones tropicales o desiertos, la temperatura del aire exterior es de 40 °C o superior, y el pequeño intercambiador de calor exterior (condensador) no se puede enfriar de manera efectiva y, por tanto, se reemplazan por un gran intercambiador de calor exterior.
Adicionalmente, en invierno, es necesario calentar el contenedor en el que se reciben los bancos de baterías en el interior para evitar que los bancos de baterías se congelen. Sin embargo, en invierno, se puede formar escarcha en el intercambiador de calor montado en la unidad exterior, por lo que es necesario eliminar la escarcha deteniendo el calentamiento interno del contenedor durante un tiempo y operando el ciclo de enfriamiento del acondicionador de aire en la dirección inversa. Como consecuencia, el calentamiento del contenedor se detiene durante un tiempo, y la pluralidad de bancos de baterías en el contenedor puede enfriarse en exceso.
Los documentos CN 110576766 A y JP 2019075248 A describen sistemas de enfriamiento de batería. El documento KR 200398404 Y1 analiza un aspersor de agua en un condensador refrigerado por aire.
Objeto de la invención
Problema técnico
La presente divulgación está diseñada para resolver el problema descrito anteriormente y, por lo tanto, la presente divulgación está dirigida a proporcionar un sistema de almacenamiento de energía que aumenta la eficiencia de intercambio de calor de un intercambiador de calor exterior y es fácil de mantener y gestionar un acondicionador de aire.
Estos y otros objetos y ventajas de la presente divulgación se entenderán mediante la siguiente descripción y serán evidentes a partir de las realizaciones de la presente divulgación. Además, se apreciará fácilmente que los objetos y ventajas de la presente divulgación pueden realizarse por medios y combinaciones de los mismos.
Solución técnica
Para lograr el objeto descrito anteriormente, un sistema de almacenamiento de energía de acuerdo con la presente divulgación incluye al menos un banco de baterías, incluyendo cada banco de baterías al menos dos módulos de batería, un contenedor en el que se recibe el al menos un banco de baterías, un acondicionador de aire que incluye un intercambiador de calor exterior configurado para enfriar un medio intercambiador de calor que tiene un aumento de temperatura en el contenedor y una trayectoria de circulación configurada para permitir que el medio intercambiador de calor circule entre el contenedor y el intercambiador de calor exterior, una unidad de extinción de incendios que incluye un depósito de agente extintor de incendios en el que se almacena un agente extintor de incendios en el interior y configurado para detectar una temperatura del al menos un módulo de batería que es igual o superior a una temperatura predeterminada o humo que se genera en el al menos un módulo de batería y alimentar el agente extintor de incendios al módulo de batería, y una unidad de gestión del acondicionador de aire configurada para pulverizar el agente extintor de incendios en el depósito de agente extintor de incendios sobre una superficie exterior del intercambiador de calor exterior.
Adicionalmente, la unidad de gestión del acondicionador de aire puede incluir además un colector de alimentación que tiene una pluralidad de boquillas dispuestas a una distancia predeterminada para pulverizar uniformemente el agente extintor de incendios sobre la superficie exterior del intercambiador de calor exterior, y el intercambiador de calor exterior puede incluir una tubería en espiral que tiene nervaduras o un tubo que tiene una pluralidad de aletas para permitir que el medio intercambiador de calor se mueva a lo largo de un espacio interno, extendiéndose la nervadura linealmente a lo largo de la tubería hacia fuera desde la superficie exterior.
Asimismo, la unidad de gestión del acondicionador de aire puede incluir además una placa de recogida configurada para recoger el agente extintor de incendios pulverizado sobre el intercambiador de calor exterior, una tubería de retorno configurada para conectar una salida de la placa de recogida a una entrada del depósito de agente extintor de incendios, y una bomba de retorno configurada para transferir el agente extintor de incendios recogido en la placa de recogida al depósito de agente extintor de incendios a través de la tubería de retorno.
Adicionalmente, la unidad de gestión del acondicionador de aire puede incluir además un filtro dispuesto en la tubería de retorno para eliminar los contaminantes en el agente extintor de incendios recogido.
Asimismo, la unidad de gestión del acondicionador de aire puede incluir además una tubería de alimentación configurada para conectar una salida del depósito de agente extintor de incendios a una entrada del colector de alimentación, una bomba de alimentación configurada para alimentar el agente extintor de incendios al colector de alimentación a través de la tubería de alimentación, una válvula activa configurada para abrir y cerrar la tubería de alimentación, y una unidad de control configurada para controlar el funcionamiento de la válvula activa y la bomba de alimentación.
Adicionalmente, la unidad de gestión del acondicionador de aire puede incluir además un primer sensor de temperatura configurado para medir una temperatura del intercambiador de calor exterior, un segundo sensor de temperatura configurado para medir una temperatura del agente extintor de incendios en el depósito de agente extintor de incendios, y un calentador configurado para calentar el agente extintor de incendios en el depósito de agente extintor de incendios.
Adicionalmente, la unidad de control puede estar configurada para abrir la válvula activa para operar la bomba de alimentación cuando la temperatura del intercambiador de calor exterior es igual o mayor que una temperatura predeterminada o es igual o menor que la temperatura predeterminada.
Asimismo, la unidad de control puede configurarse para operar el calentador para aumentar la temperatura del agente extintor de incendios en el depósito de agente extintor de incendios cuando la temperatura del agente extintor de incendios en el depósito de agente extintor de incendios es igual o inferior a una temperatura predeterminada.
Adicionalmente, el depósito de agente extintor de incendios puede incluir además un anticongelante que se mezcla con el agente extintor de incendios.
Asimismo, la unidad de gestión del acondicionador de aire puede incluir además un depósito auxiliar configurado para almacenar el agente extintor de incendios y reponer el agente extintor de incendios cuando una cantidad del agente extintor de incendios en el depósito de agente extintor de incendios es igual o inferior a una cantidad predeterminada.
Efectos ventajosos
De acuerdo con un aspecto de la presente divulgación, el sistema de almacenamiento de energía de la presente divulgación incluye la unidad de gestión del acondicionador de aire configurada para pulverizar el agente extintor de incendios en el depósito de agente extintor de incendios sobre la superficie exterior del intercambiador de calor exterior, aumentando de este modo la eficiencia de intercambio de calor del intercambiador de calor exterior usando la entalpía de vaporización o intercambio de calor del agente extintor de incendios pulverizado sobre el intercambiador de calor exterior. Por consiguiente, es posible aplicar un pequeño intercambiador de calor exterior, aumentando de este modo la competitividad de costes del sistema de almacenamiento de energía.
Adicionalmente, de acuerdo con un aspecto de la presente divulgación, la unidad de gestión de acondicionador de aire incluye el colector de alimentación que tiene la pluralidad de boquillas dispuestas a una distancia predeterminada para pulverizar uniformemente el agente extintor de incendios sobre la superficie exterior del intercambiador de calor exterior, y el intercambiador de calor exterior incluye la tubería en espiral configurada para permitir que el medio intercambiador de calor se mueva a lo largo del espacio interno y que tiene la nervadura extendida linealmente en la superficie externa, de modo que el agente extintor de incendios alimentado desde el colector de alimentación al intercambiador de calor exterior no desaparezca inmediatamente y se mueva hacia abajo a lo largo de la tubería en espiral por la fuerza gravitacional, aumentando de este modo de manera efectiva la tasa de intercambio de calor entre el agente extintor de incendios y el tubo en espiral. Por consiguiente, es posible maximizar la eficiencia de intercambio de calor (enfriamiento) del intercambiador de calor exterior mediante la unidad de gestión del acondicionador de aire. Asimismo, es posible derretir y eliminar eficazmente la escarcha formada en el intercambiador de calor exterior en invierno.
Descripción de las figuras
Los dibujos adjuntos ilustran realizaciones preferidas de la presente divulgación y, junto con la siguiente descripción detallada, sirven para proporcionar una mayor comprensión del espíritu técnico de la presente divulgación. Sin embargo, la presente divulgación no se interpreta como limitada a los dibujos.
La figura 1 es un diagrama conceptual esquemático que muestra los elementos de un sistema de almacenamiento de energía de acuerdo con una realización de la presente divulgación.
La figura 2 es una vista en perspectiva esquemática de un banco de baterías y un contenedor de acuerdo con una realización de la presente divulgación.
La figura 3 es un diagrama conceptual esquemático que muestra algunos elementos de un sistema de almacenamiento de energía de acuerdo con una realización de la presente divulgación.
La figura 4 es una vista en perspectiva esquemática de un conjunto de celda de un sistema de almacenamiento de energía de acuerdo con una realización de la presente divulgación.
La figura 5 es un diagrama esquemático de un colector de alimentación, un intercambiador de calor exterior y una placa de recogida de un sistema de almacenamiento de energía de acuerdo con una realización de la presente divulgación.
La figura 6 es una vista lateral esquemática de un colector de alimentación de un sistema de almacenamiento de energía de acuerdo con una realización de la presente divulgación.
La figura 7 es una vista esquemática en sección transversal de un tubo en espiral de un intercambiador de calor exterior de la figura 5.
La figura 8 es un diagrama esquemático de un intercambiador de calor exterior de un sistema de almacenamiento de energía de acuerdo con otra realización de la presente divulgación.
Descripción detallada de la invención
En lo sucesivo en el presente documento, las realizaciones preferidas de la presente divulgación se describirán en detalle con referencia a los dibujos adjuntos. Antes de la descripción, debe entenderse que los términos o palabras usados en la memoria descriptiva y en las reivindicaciones adjuntas no deben interpretarse como limitados a significados generales y de diccionario, sino que deben interpretarse en función de los significados y conceptos correspondientes a los aspectos técnicos de la presente divulgación considerando que el inventor puede definir los términos apropiadamente para una mejor explicación.
Por lo tanto, las realizaciones descritas en el presente documento y las ilustraciones que se muestran en los dibujos son solo la realización más preferida de la presente divulgación, pero no pretenden describir completamente los aspectos técnicos de la presente divulgación, por lo que debe entenderse que, en el momento en que se presentó la solicitud, podrían haberse hecho en la misma diversas modificaciones y otras realizaciones equivalentes.
La figura 1 es un diagrama conceptual esquemático que muestra los elementos de un sistema de almacenamiento de energía de acuerdo con una realización de la presente divulgación. La figura 2 es una vista en perspectiva esquemática de un banco de baterías y un contenedor de acuerdo con una realización de la presente divulgación. La figura 3 es un diagrama conceptual esquemático que muestra algunos elementos del sistema de almacenamiento de energía de acuerdo con una realización de la presente divulgación.
Haciendo referencia a las figuras 1 a 3, el sistema de almacenamiento de energía 400 de la presente divulgación incluye al menos un banco de baterías 300, un contenedor 410, un acondicionador de aire 420, una unidad de extinción de incendios 430 y una unidad de gestión del acondicionador de aire 440.
En este caso, el banco de baterías 300 puede incluir al menos dos módulos de batería 200. La pluralidad de módulos de batería 200 puede disponerse en una dirección. En este caso, el módulo de batería 200 puede incluir al menos un conjunto de celda (100 en la figura 4). El conjunto de celda 100 puede tener una pluralidad de baterías secundarias 110 dispuestas en una dirección.
Adicionalmente, la batería secundaria 110 puede ser una batería secundaria de tipo bolsa 110. Por ejemplo, como se muestra en la figura 4, el conjunto de celda 100 puede incluir una pluralidad de baterías secundarias de tipo bolsa 110 apiladas una al lado de la otra en la dirección de delante a atrás. Por ejemplo, como se muestra en la figura 4, un conjunto de celda 100 puede incluir 21 baterías secundarias de tipo bolsa 110.
En particular, la batería secundaria de tipo bolsa 110 puede incluir un conjunto de electrodo (no mostrado), una solución electrolítica (no mostrada) y una bolsa 116.
Asimismo, un cable de electrodo positivo 111 y un cable de electrodo negativo 112 pueden formarse en los extremos izquierdo y derecho con respecto al centro de la batería secundaria 110. Es decir, el cable de electrodo positivo 111 puede proporcionarse en un extremo (el extremo derecho) con respecto al centro de la batería secundaria 110. Adicionalmente, el cable de electrodo negativo 112 puede proporcionarse en el otro extremo (el extremo izquierdo) con respecto al centro de la batería secundaria 110.
Sin embargo, el módulo de batería 200 de acuerdo con la presente divulgación no se limita a la batería secundaria de tipo bolsa 110 como se ha descrito anteriormente y pueden emplearse diversos tipos de baterías secundarias conocidas en el momento de presentar la solicitud de patente.
Entretanto, el contenedor 410 puede tener un espacio interno para recibir el al menos un banco de baterías 300. El contenedor 410 puede tener paredes exteriores que forman el exterior del sistema de almacenamiento de energía 400. Por ejemplo, el contenedor 410 puede ser un tipo común de contenedor 410 comúnmente utilizado para almacenar un producto. Los detalles del contenedor 410 se omiten en el presente documento.
Por ejemplo, como se muestra en la figura 2, el contenedor 410 puede tener la forma de una caja rectangular hueca. El contenedor 410 tiene un puerto de alimentación K3 en la parte superior de cada una de la pared frontal y la pared trasera para alimentar el medio intercambiador de calor. Adicionalmente, el contenedor 410 tiene un puerto de succión K2 en cada una de la pared frontal y la pared trasera para aspirar y descargar el medio intercambiador de calor con temperatura aumentada.
Asimismo, el acondicionador de aire 420 puede incluir un intercambiador de calor exterior 422 configurado para enfriar un medio intercambiador de calor en el contenedor 410 cuando la temperatura del medio intercambiador de calor aumenta. Además de la función de enfriamiento, el intercambiador de calor exterior 422 puede funcionar para aumentar la temperatura del medio intercambiador de calor. Por ejemplo, el intercambiador de calor exterior 422 puede incluir un metal de alta conductividad térmica (cobre, aluminio o similares). En este caso, el medio intercambiador de calor puede ser, por ejemplo, un refrigerante para uso industrial o aire.
Adicionalmente, el acondicionador de aire 420 puede incluir una trayectoria de circulación 424 configurada para permitir que el medio intercambiador de calor circule entre el contenedor 410 y el intercambiador de calor exterior 422. Es decir, la trayectoria de circulación 424 puede incluir una tubería de salida 424b configurada para alimentar el medio intercambiador de calor enfriado en el intercambiador de calor exterior 422 al contenedor 410 mediante un ventilador 427, y una tubería de entrada 424a configurada para transferir el medio intercambiador de calor con temperatura aumentada en el contenedor 410 al intercambiador de calor exterior 422.
Asimismo, el acondicionador de aire 420 puede incluir el ventilador 427 configurado para transferir el medio intercambiador de calor. El ventilador 427 puede estar configurado para aspirar el medio intercambiador de calor con temperatura aumentada en el contenedor 410 y transferirlo al intercambiador de calor exterior 422, o alimentar el medio intercambiador de calor sometido a intercambio de calor en el intercambiador de calor exterior 422 al interior del contenedor 410.
Entretanto, la unidad de extinción de incendios 430 puede configurarse para detectar la temperatura del al menos un módulo de batería 200 que es igual o superior a una temperatura predeterminada o humo que se genera en el al menos un módulo de batería 200 y alimentar el agente extintor de incendios 433 al módulo de batería 200. Por ejemplo, la temperatura predeterminada puede ser de 200 °C o superior.
Adicionalmente, la unidad de extinción de incendios 430 puede incluir un depósito de agente extintor de incendios 432 en el que se almacena un agente extintor de incendios 433. El depósito de agente extintor de incendios 432 puede almacenar el agente extintor de incendios 433 en su interior. Por ejemplo, el agente extintor de incendios 433 puede ser una solución de enriquecimiento de una sal inorgánica tal como carbonato de potasio, una espuma química, una espuma de aire, dióxido de carbono o agua. Adicionalmente, el depósito de agente extintor de incendios 432 puede tener gas comprimido para pulverizar el agente extintor de incendios 433 o mover el agente extintor de incendios 433 a lo largo de la tubería con la presión óptima.
Asimismo, el depósito de agente extintor de incendios 432 puede almacenar el agente extintor de incendios 433 en su interior. Por ejemplo, el agente extintor de incendios 433 puede ser, por ejemplo, agua. Adicionalmente, el depósito de agente extintor de incendios 432 puede tener gas comprimido para pulverizar el agente extintor de incendios 433 o mover el agente extintor de incendios 433 a lo largo de la tubería con la presión óptima.
Entretanto, la unidad de gestión del acondicionador de aire 440 puede configurarse para pulverizar el agente extintor de incendios 433 en el depósito de agente extintor de incendios 432 sobre la superficie exterior del intercambiador de calor exterior 422. La unidad de gestión de acondicionador de aire 440 puede pulverizar uniformemente el agente extintor de incendios 433 en el depósito de agente extintor de incendios 432 sobre una parte de enfriamiento en la que tiene lugar el intercambio de calor del medio intercambiador de calor del intercambiador de calor exterior 422.
De acuerdo con esta configuración de la presente divulgación, la presente divulgación incluye la unidad de gestión del acondicionador de aire 440 configurada para pulverizar el agente extintor de incendios 433 en el depósito de agente extintor de incendios 432 sobre la superficie exterior del intercambiador de calor exterior 422, aumentando de este modo la eficiencia de intercambio de calor del intercambiador de calor exterior 422 usando la entalpía de vaporización del agente extintor de incendios 433 pulverizado sobre el intercambiador de calor exterior 422. Por consiguiente, es posible aplicar un pequeño intercambiador de calor exterior 422, aumentando de este modo la competitividad de costes del sistema de almacenamiento de energía.
Asimismo, cuando se forma escarcha en el intercambiador de calor exterior 422 en invierno, la escarcha puede eliminarse pulverizando el agente extintor de incendios 433. Es decir, cuando se forma escarcha en el intercambiador de calor exterior 422, la técnica convencional ha eliminado la escarcha operando el ciclo de enfriamiento del intercambiador de calor exterior 422 en la dirección contraria, y para este fin, era inevitable dejar de calentar el contenedor 410. Por el contrario, la presente divulgación puede eliminar la escarcha en el intercambiador de calor exterior 422 usando el agente extintor de incendios 433 de la unidad de extinción de incendios sin dejar de calentar el contenedor 410 en invierno, evitando de este modo el enfriamiento excesivo del banco de baterías 300.
La figura 5 es un diagrama esquemático de un colector de alimentación, el intercambiador de calor exterior y una placa de recogida del sistema de almacenamiento de energía de acuerdo con una realización de la presente divulgación. La figura 6 es una vista lateral esquemática del colector de alimentación del sistema de almacenamiento de energía de acuerdo con una realización de la presente divulgación. Adicionalmente, la figura 7 es una vista esquemática en sección transversal de una tubería en espiral del intercambiador de calor exterior de la figura 5.
Haciendo referencia a las figuras 5 a 7 junto con la figura 3, la unidad de gestión del acondicionador de aire 440 puede incluir el colector de alimentación 442. El colector de alimentación 442 puede tener una pluralidad de boquillas 442a dispuestas a una distancia predeterminada para pulverizar uniformemente el agente extintor de incendios 433 sobre la superficie exterior del intercambiador de calor exterior 422. Por ejemplo, como se muestra en la figura 6, el par de boquillas 442a puede disponerse a la distancia predeterminada a lo largo de la dirección longitudinal del colector de alimentación 442 por debajo del colector de alimentación 442.
Adicionalmente, el intercambiador de calor exterior 422 puede incluir la tubería en espiral 422a que se extiende verticalmente. La tubería en espiral 422a puede configurarse para permitir que el medio intercambiador de calor se mueva a lo largo del espacio interno. Por ejemplo, como se muestra en la figura 7, la tubería en espiral 422a puede tener nervaduras R1 en la superficie exterior, y la nervadura R1 puede extenderse linealmente a lo largo de la tubería. La nervadura R1 puede extenderse hacia fuera. La tubería en espiral 422a puede configurarse para permitir que el agente extintor de incendios 433 alimentado desde el colector de alimentación 442 se mueva hacia abajo a lo largo del espacio entre las nervaduras R1.
De acuerdo con esta configuración de la presente divulgación, la unidad de gestión del acondicionador de aire 440 incluye el colector de alimentación 442 que tiene la pluralidad de boquillas 442a dispuestas a la distancia predeterminada para pulverizar uniformemente el agente extintor de incendios 433 sobre la superficie exterior del intercambiador de calor exterior 422, y el intercambiador de calor exterior 422 incluye la tubería en espiral 422a configurada para permitir que el medio intercambiador de calor se mueva a lo largo del espacio interno y que tenga, en la superficie exterior, las nervaduras R1 que se extienden linealmente a lo largo de la tubería, por lo que el agente extintor de incendios 433 alimentado desde el colector de alimentación 442 al intercambiador de calor exterior 422 no desaparece inmediatamente y se mueve hacia abajo a lo largo de la tubería en espiral 422a por la fuerza gravitacional, aumentando de este modo de manera efectiva la tasa de intercambio de calor entre el agente extintor de incendios 433 y la tubería en espiral 422a. Por consiguiente, es posible maximizar la eficiencia de intercambio de calor (enfriamiento) del intercambiador de calor exterior 422 mediante la unidad de gestión del acondicionador de aire 440. Asimismo, es posible derretir y eliminar eficazmente la escarcha formada en el intercambiador de calor exterior 422 en invierno.
La figura 8 es un diagrama esquemático de un intercambiador de calor exterior del sistema de almacenamiento de energía de acuerdo con otra realización de la presente divulgación.
Haciendo referencia a la figura 8, en comparación con el intercambiador de calor exterior 422 de la figura 5, el intercambiador de calor exterior 422A del sistema de almacenamiento de energía de acuerdo con otra realización de la presente divulgación puede incluir un tubo 422b que tiene una pluralidad de aletas 422b1 en lugar de la tubería en espiral.
En detalle, el tubo 422b puede tener un extremo conectado a una tubería de salida 424b configurada para alimentar el medio intercambiador de calor enfriado al contenedor 410, y el otro extremo conectado a una tubería de entrada 424a configurada para transferir el medio intercambiador de calor con temperatura aumentada en el contenedor 410 para el intercambiador de calor exterior 422A.
De acuerdo con esta configuración de la presente divulgación, la presente divulgación pulveriza el agente extintor de incendios desde las boquillas 442a del colector de alimentación 442 a la pluralidad de aletas 422b1 y al tubo 422b del intercambiador de calor exterior 422A para el intercambio de calor entre el agente extintor de incendios y el medio intercambiador de calor, maximizando de este modo la eficiencia de enfriamiento del intercambiador de calor.
Volviendo a la figura 3, la unidad de gestión del acondicionador de aire 440 puede incluir además una tubería de alimentación P1, una bomba de alimentación 446, una válvula activa 447 y una unidad de control 448. La tubería de alimentación P1 puede estar configurada para conectar la salida del depósito de agente extintor de incendios 432 a la entrada del colector de alimentación 442. La bomba de alimentación 446 puede crear presión para alimentar el agente extintor de incendios 433 al colector de alimentación 442 a través de la tubería de alimentación P1. La válvula activa 447 puede configurarse para abrir y cerrar la tubería de alimentación P1 en respuesta a una señal de la unidad de control 448. La unidad de control 448 puede configurarse para controlar el funcionamiento de la válvula activa 447 y la bomba de alimentación 446. La válvula activa 447 puede ser, por ejemplo, una válvula de control, una válvula eléctrica, una válvula solenoide o una válvula neumática.
Adicionalmente, la unidad de gestión del acondicionador de aire 440 puede incluir además una placa de recogida 449, una tubería de retorno P2, una válvula de retorno 447b y una bomba de retorno 445. La placa de recogida 449 puede configurarse para recoger el agente extintor de incendios 433 pulverizado sobre el intercambiador de calor exterior 422. La placa de recogida 449 puede tener la forma de un cuenco que tiene un tamaño suficiente para cubrir la parte inferior del intercambiador de calor exterior 422.
Asimismo, la tubería de retorno P2 puede ser una tubería configurada para conectar la salida de la placa de recogida 449 a la entrada del depósito de agente extintor de incendios 432. La tubería de retorno P2 puede proporcionar un paso de movimiento a lo largo del cual el agente extintor de incendios 433 recogido en la placa de recogida 449 se mueve al depósito de agente extintor de incendios 432. La válvula de retorno 447b puede ser controlada por la unidad de control 448 para abrir o cerrar la tubería de retorno P2. La bomba de retorno 445 puede crear presión en la tubería de retorno P2 para transferir el agente extintor de incendios 433 recogido en la placa de recogida 449 al depósito de agente extintor de incendios 432 a través de la tubería de retorno P2.
Adicionalmente, la unidad de gestión del acondicionador de aire 440 puede incluir además un primer sensor de temperatura S1, un segundo sensor de temperatura S2 y un calentador 443. En detalle, el primer sensor de temperatura S1 puede configurarse para medir la temperatura del intercambiador de calor exterior 422. El primer sensor de temperatura S1 puede configurarse para transmitir información de temperatura medida a la unidad de control 448 usando un cable de señal. El segundo sensor de temperatura S2 puede configurarse para medir la temperatura del agente extintor de incendios 433 en el depósito de agente extintor de incendios 432.
Asimismo, el segundo sensor de temperatura S2 puede configurarse para transmitir la información de temperatura medida a la unidad de control 448 usando un cable de señal. El calentador 443 puede configurarse para calentar el agente extintor de incendios 433 en el depósito de agente extintor de incendios 432. El calentador 443 puede encenderse/apagarse en respuesta a la señal de la unidad de control 448.
De acuerdo con esta configuración de la presente divulgación, la presente divulgación incluye además el primer sensor de temperatura S1, el segundo sensor de temperatura S2 y el calentador 443 configurados para calentar el agente extintor de incendios 433 en el depósito de agente extintor de incendios 432, por lo que cuando se forma escarcha en el intercambiador de calor exterior 422 en invierno, el agente extintor de incendios 433 calentado por el calentador 443 puede pulverizarse sobre el intercambiador de calor exterior 422. Por consiguiente, es posible eliminar la escarcha en el intercambiador de calor exterior 422 rápidamente.
Cuando la temperatura del intercambiador de calor exterior 422 es igual o superior a una temperatura predeterminada, la unidad de control 448 puede configurarse para abrir la válvula activa 447 para operar la bomba de alimentación 446. Es decir, en caso de que se requiera la eficiencia de enfriamiento por encima de la capacidad de enfriamiento del intercambiador de calor exterior 422 en verano, cuando la temperatura del intercambiador de calor exterior 422 del primer sensor de temperatura S1 es igual o superior a la temperatura predeterminada (40 °C), la unidad de control 448 puede abrir la válvula activa 447 para operar la bomba de alimentación 446 para alimentar el agente extintor de incendios 433 en el depósito de agente extintor de incendios 432 al colector de alimentación 442.
Por el contrario, cuando la temperatura del intercambiador de calor exterior 422 es igual o inferior a la temperatura predeterminada (-10 °C), la unidad de control 448 puede abrir la válvula activa 447 para operar la bomba de alimentación 446 para alimentar el agente extintor de incendios 433 en el depósito de agente extintor de incendios 432 al colector de alimentación 442. En este caso, la temperatura del agente extintor de incendios 433 puede aumentarse hasta aproximadamente 50 °C o más por el calentador 443.
Adicionalmente, cuando la temperatura del agente extintor de incendios 433 en el depósito de agente extintor de incendios 432 es igual o inferior a la temperatura predeterminada, la unidad de control 448 puede configurarse para operar el calentador 443 para aumentar la temperatura del agente extintor de incendios 433 en el depósito de agente extintor de incendios 432. Es decir, en caso de que el sistema de almacenamiento de energía se instale en invierno o zona climática microtérmica, cuando la temperatura del agente extintor de incendios 433 en el depósito de agente extintor de incendios 432 recibida desde el segundo sensor de temperatura S2 es igual o inferior a la temperatura predeterminada (por ejemplo, 0 °C), la unidad de control 448 puede operar el calentador 443 para aumentar la temperatura del agente extintor de incendios 433 en el depósito de agente extintor de incendios 432.
De acuerdo con esta configuración de la presente divulgación, la presente divulgación, la unidad de control 448 puede configurarse para operar el calentador 443 para aumentar la temperatura del agente extintor de incendios 433 en el depósito de agente extintor de incendios 432 cuando la temperatura del agente extintor de incendios 433 en el depósito de agente extintor de incendios 432 es igual o inferior a la temperatura predeterminada, eliminando de este modo eficazmente la escarcha en el intercambiador de calor exterior 422 en invierno. Asimismo, es posible evitar que el agente extintor de incendios 433 en el depósito de agente extintor de incendios 432 se congele, evitando de este modo la alimentación fallida del agente extintor de incendios 433 en caso de incendios.
Asimismo, el depósito de agente extintor de incendios 432 puede incluir además un anticongelante (no mostrado) que se mezcla con el agente extintor de incendios 433. El anticongelante puede configurarse para evitar que el agente extintor de incendios 433 se congele y conservarlo en un estado líquido a bajas temperaturas. Por ejemplo, el anticongelante puede incluir etilenglicol o propilenglicol.
Adicionalmente, la unidad de gestión del acondicionador de aire 440 puede incluir un filtro 441 dispuesto en la tubería de retorno P2. El filtro 441 puede conectarse a la tubería de retorno P2. El filtro 441 puede configurarse para eliminar contaminantes en el agente extintor de incendios 433 recogido. El filtro 441 puede configurarse para eliminar los contaminantes que tienen un tamaño de 10 pm o superior. El filtro 441 puede configurarse para filtrar los contaminantes en el agente extintor de incendios 433 que pasa a través de la tubería de retorno P2.
De acuerdo con esta configuración de la presente divulgación, la unidad de gestión del acondicionador de aire 440 incluye además el filtro 441 dispuesto en la tubería de retorno P2 y configurado para eliminar contaminantes en el agente extintor de incendios 433 recogido, por lo que se eliminan los contaminantes introducidos en el proceso de pulverización del agente extintor de incendios 433 sobre el intercambiador de calor exterior 422, evitando de este modo que la tubería de retorno P2 o la tubería de alimentación P1 se obstruyan debido a los contaminantes. Por consiguiente, es posible aumentar eficazmente la durabilidad del sistema de almacenamiento de energía 400.
Volviendo a la figura 3, la unidad de gestión del acondicionador de aire 440 puede incluir además un depósito auxiliar 432b. El depósito auxiliar 432b puede almacenar un agente extintor de incendios 433 adicional. Cuando la cantidad del agente extintor de incendios 433 en el depósito de agente extintor de incendios 432 es igual o inferior a una cantidad predeterminada, el depósito auxiliar 432b puede configurarse para reponer el agente extintor de incendios 433.
Asimismo, el depósito de agente extintor de incendios 432 puede incluir un sensor de medición (no mostrado) para medir el nivel de agua del agente extintor de incendios 433. La unidad de control 448 puede recibir información del nivel de agua del agente extintor de incendios 433 en el depósito de agente extintor de incendios 432 a través del sensor de medición. Cuando el nivel de agua del agente extintor de incendios 433 en el depósito de agente extintor de incendios 432 es igual o inferior a un nivel de agua predeterminado, la unidad de control 448 puede abrir una válvula auxiliar 432b1 para alimentar el agente extintor de incendios 433 adicional desde el depósito auxiliar 432b al depósito de agente extintor de incendios 432. El depósito auxiliar 432b y el depósito de agente extintor de incendios 432 pueden conectarse con una tubería auxiliar 432b2. La tubería auxiliar 432b2 puede estar configurada para transferir el agente extintor de incendios 433 adicional en el depósito auxiliar 432b al depósito de agente extintor de incendios 432.
Volviendo a la figura 2, el bastidor de batería 300 puede incluir además otro elemento tal como un Sistema de Gestión de Batería (BMS) dentro o fuera de una carcasa del banco 310.
Adicionalmente, la carcasa del banco 310 puede configurarse para recibir la pluralidad de módulos de batería 200 en una forma de pila vertical. El módulo de batería 200 puede montarse en la carcasa del banco 310 con la superficie inferior colocada en paralelo al horizonte.
En este caso, la dirección horizontal se refiere a una dirección paralela al suelo cuando el módulo de batería 200 se coloca en el suelo, y puede denominarse como al menos una dirección en un plano perpendicular a la dirección vertical.
Asimismo, la carcasa del banco 310 puede tener al menos un lado abierto a través del cual se inserta el módulo de batería 200 en el espacio interno. La carcasa del banco 310 puede estar configurada para cerrar el lado abierto.
Entretanto, el sistema de almacenamiento de energía 400 de acuerdo con una realización de la presente divulgación puede incluir al menos dos bancos de batería 300. Los al menos dos bancos de batería 300 pueden estar dispuestos en una dirección. Por ejemplo, como se muestra en la figura 2, el sistema de almacenamiento de energía 400 puede incluir tres bancos de batería 300 dispuestos en una dirección. Adicionalmente, el sistema de almacenamiento de energía 400 puede incluir una unidad de control central separada (no mostrada) para controlar la carga y descarga de los tres bancos de batería 300.
Los términos que indican direcciones como se usan en el presente documento, tales como superior, inferior, izquierda, derecha, frontal y trasero se usan solo por conveniencia de descripción, y es obvio para los expertos en la materia que el término puede cambiar dependiendo de la posición del elemento indicado o de un observador.
Si bien la presente divulgación se ha descrito anteriormente con respecto a un número limitado de realizaciones y dibujos, la presente divulgación no se limita a los mismos y es obvio para los expertos en la materia que se pueden realizar diversas modificaciones y cambios de los mismos dentro de los aspectos técnicos de la presente divulgación y el alcance de las reivindicaciones adjuntas.
[Descripción de los números de referencia]
400: Sistema de almacenamiento de energía
410: Contenedor
420: Acondicionador de aire 422: Intercambiador de calor exterior
424: Trayectoria de circulación
430: Unidad de extinción de incendios 432: Depósito de agente extintor de incendios
433: Agente extintor de incendios
440: Unidad de gestión del acondicionador de aire 442: Colector de alimentación
442a: Boquilla 422a, 422b: Tubería en espiral, Tubo
R1: Nervadura P1: Tubería de alimentación
446: Bomba de alimentación 447 Válvula activa
448: Unidad de control 449 Placa de recogida
P2: Tubería de retorno 445 Bomba de retorno
S1, S2: Primer sensor de temperatura, Segundo sensor de temperatura
443: Calentador 441: Filtro
432b: Depósito auxiliar
300 Banco de baterías 310: Carcasa del banco
200 Módulo de baterías 100: Conjunto de celda
110 Batería secundaria

Claims (10)

REIVINDICACIONES
1. Un sistema de almacenamiento de energía (400), que comprende:
al menos un banco de baterías (300), incluyendo cada banco de baterías al menos dos módulos de batería (200); un contenedor (410) en el que se recibe el al menos un banco de baterías (300);
un acondicionador de aire (420) que incluye un intercambiador de calor exterior (422) configurado para enfriar un medio intercambiador de calor que tiene un aumento de temperatura en el contenedor (410), y una trayectoria de circulación (424) configurada para permitir que el medio intercambiador de calor circule entre el contenedor (410) y el intercambiador de calor exterior (422);
una unidad de extinción de incendios (430) que incluye un depósito de agente extintor de incendios (432) en el que se almacena un agente extintor de incendios (433) en el interior, y configurada para detectar una temperatura del al menos un módulo de batería (200) que es igual o superior a una temperatura predeterminada o humo que se genera en el al menos un módulo de batería (200) y alimenta el agente extintor de incendios (433) al módulo de batería (200); y
una unidad de gestión del acondicionador de aire (440) configurada para pulverizar el agente extintor de incendios (433) en el depósito de agente extintor de incendios (432) sobre una superficie exterior del intercambiador de calor exterior (422).
2. El sistema de almacenamiento de energía (400) de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la unidad de gestión del acondicionador de aire (440) incluye un colector de alimentación (442) que tiene una pluralidad de boquillas (442a) dispuestas a una distancia predeterminada para pulverizar uniformemente el agente extintor de incendios (433) sobre la superficie exterior del intercambiador de calor exterior (422), y
el intercambiador de calor exterior (422) incluye una tubería en espiral (422a) que tiene nervaduras (R1) o un tubo (422b) que tiene una pluralidad de aletas para permitir que el medio intercambiador de calor se mueva a lo largo de un espacio interno, extendiéndose la nervadura (R1) linealmente a lo largo de la tubería (422a) hacia fuera desde la superficie exterior.
3. El sistema de almacenamiento de energía (400) de acuerdo con la reivindicación 2, en donde la unidad de gestión del acondicionador de aire (440) incluye además:
una placa de recogida (449) configurada para recoger el agente extintor de incendios (433) pulverizado sobre el intercambiador de calor exterior (422);
una tubería de retorno (P2) configurada para conectar una salida de la placa de recogida (449) a una entrada del depósito de agente extintor de incendios (432); y
una bomba de retorno (445) configurada para transferir el agente extintor de incendios (433) recogido en la placa de recogida (449) al depósito de agente extintor de incendios (432) a través de la tubería de retorno (P2).
4. El sistema de almacenamiento de energía (400) de acuerdo con la reivindicación 3, en donde la unidad de gestión del acondicionador de aire (440) incluye además un filtro (441) dispuesto en la tubería de retorno (P2) para eliminar los contaminantes en el agente extintor de incendios recogido (433).
5. El sistema de almacenamiento de energía (400) de acuerdo con la reivindicación 2, en donde la unidad de gestión del acondicionador de aire (440) incluye además:
una tubería de alimentación (P1) configurada para conectar una salida del depósito de agente extintor de incendios (432) a una entrada del colector de alimentación (442);
una bomba de alimentación (446) configurada para alimentar el agente extintor de incendios (433) al colector de alimentación (442) a través de la tubería de alimentación (P1);
una válvula activa (447) configurada para abrir y cerrar la tubería de alimentación (P1); y
una unidad de control (448) configurada para controlar el funcionamiento de la válvula activa (447) y la bomba de alimentación (446).
6. El sistema de almacenamiento de energía (400) de acuerdo con la reivindicación 5, en donde la unidad de gestión del acondicionador de aire (440) incluye además:
un primer sensor de temperatura (S1) configurado para medir una temperatura del intercambiador de calor exterior (422);
un segundo sensor de temperatura (S1) configurado para medir una temperatura del agente extintor de incendios (433) en el depósito de agente extintor de incendios (432); y
un calentador (443) configurado para calentar el agente extintor de incendios (433) en el depósito de agente extintor de incendios (432).
7. El sistema de almacenamiento de energía (400) de acuerdo con la reivindicación 6, en donde la unidad de control (448) está configurada para abrir la válvula activa (447) para operar la bomba de alimentación (446) cuando la temperatura del intercambiador de calor exterior (422) es igual o superior a una temperatura predeterminada o es igual o inferior a la temperatura predeterminada.
8. El sistema de almacenamiento de energía (400) de acuerdo con la reivindicación 7, en donde la unidad de control (448) está configurada para operar el calentador (443) para aumentar la temperatura del agente extintor de incendios (433) en el depósito de agente extintor de incendios (432) cuando la temperatura del agente extintor de incendios (433) en el depósito de agente extintor de incendios (432) es igual o inferior a una temperatura predeterminada.
9. El sistema de almacenamiento de energía (400) de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el depósito de agente extintor de incendios (432) incluye además un anticongelante que se mezcla con el agente extintor de incendios (433).
10. El sistema de almacenamiento de energía (400) de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la unidad de gestión del acondicionador de aire (440) incluye además un depósito auxiliar (432b) configurado para almacenar el agente extintor de incendios (433) y reponer el agente extintor de incendios (433) cuando una cantidad del agente extintor de incendios (433) en el depósito de agente extintor de incendios (432) es igual o inferior a una cantidad predeterminada.
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