IT202000026452A1

IT202000026452A1 - Impianto e processo per l’accumulo di energia

Info

Publication number: IT202000026452A1
Application number: IT102020000026452A
Authority: IT
Inventors: Claudio Spadacini; Dario Rizzi
Original assignee: Energy Dome S P A
Priority date: 2020-11-05
Filing date: 2020-11-05
Publication date: 2022-05-05
Also published as: CN116529461A; JP2023547449A; US11952921B2; WO2022101727A1; AU2021380086A1; EP4240944A1; US20230417160A1; CA3200727A1

Description

DESCRIZIONE

annessa a domanda di brevetto per BREVETTO D?INVENZIONE INDUSTRIALE avente per titolo:

?Impianto e processo per l?accumulo di energia?

Campo del trovato

La presente invenzione ha per oggetto un impianto ed un processo per l?accumulo di energia. Pi? precisamente, la presente invenzione ha per oggetto un sistema in grado di assorbire/utilizzare energia meccanica/elettrica da una rete e/o da un sistema, ad esempio nei periodi in cui si manifesta un eccesso di disponibilit?/o scarsit? di consumo, in grado di mantenere nel tempo l?energia immagazzinata ed in grado di ritrasformarla in energia meccanica/elettrica e reimmetterla in rete e/o nel sistema nei momenti di richiesta di detta energia meccanica/elettrica.

Background del trovato

Un tale tipo di sistema ? ad esempio illustrato nel documento pubblico WO 2020/039416, a nome della stessa Richiedente, che illustra un processo ed impianto per l?accumulo di energia. L?impianto di WO 2020/039416 comprende un involucro per lo stoccaggio di un fluido di lavoro diverso dall?aria atmosferica, in fase gassosa e in equilibrio di pressione con l?atmosfera; un serbatoio per lo stoccaggio di tale fluido di lavoro in fase liquida o super-critica con una temperatura vicina alla temperatura critica, in cui la temperatura critica ? vicina alla temperatura ambiente. L?impianto ? configurato per attuare una trasformazione termodinamica ciclica chiusa, prima in un senso in una configurazione di accumulo e poi in un senso opposto in una configurazione di scarico, tra l?involucro e il serbatoio. Nella configurazione di accumulo l?impianto accumula calore e pressione e nella configurazione di scarico genera energia.

Definizioni

Nella presente descrizione e nella annesse rivendicazioni si far? riferimento alle seguenti definizioni.

? Ciclo Termodinamico (CT): trasformazione termodinamica da un punto X ad un punto Y, ove X coincide con Y; il CT a differenza del TTC (Trasformazione Termodinamica Ciclica) di cui sotto non presenta accumuli di massa (significativi ai fini energetici) all?interno del ciclo, mentre la TTC lavora tipicamente fra due stoccaggi, uno iniziale e l?altro finale di fluido di lavoro;

? Trasformazione Termodinamica Ciclica (TTC): trasformazione termodinamica da un punto X ad un punto Y e da un punto Y ad un punto X, senza necessariamente passare dai medesimi punti intermedi;

? CT e/o TTC Chiuso/a: senza scambio di massa (significativa ai fini energetici) con l?atmosfera;

? CT e/o TTC Aperto/a: con scambio di massa (significativa ai fine energetici) con l?atmosfera.

Sommario

Per sistemi del tipo descritto in WO 2020/039416, la Richiedente ha osservato che, a causa dei rendimenti delle macchine dell?impianto che operano la Trasformazione Termodinamica Ciclica (TTC) e dei rendimenti ?termici? del ciclo, ? sempre presente del calore da smaltire in ambiente. Ad esempio, ipotizzando una Round Trip Efficiency (RTE) del 80%, il 20% dovr? essere dissipato nell?ambiente. La necessit? di poter scambiare calore con l?ambiente nasce dal poter decidere il livello di temperatura (e quindi di pressione) della fase di stoccaggio della Trasformazione Termodinamica Ciclica (TTC), ovvero a quale temperatura e quindi pressione accumulare la massa del fluido di lavoro nelle condizioni liquide. Pressioni relativamente basse sono preferibili, ad esempio, al fine del dimensionamento del sistema, perch? permettono di limitare gli spessori dei serbatoi, delle tubazioni, cc. e di semplificare le macchine, e questo si traduce in una notevole riduzione dei costi di realizzazione dell?impianto.

La Richiedente ha osservato che parte del calore da dissipare ? facilmente smaltibile perch? generato a medie temperature, ad esempio perdite meccaniche ed elettriche, che si riversano nell?olio di lubrificazione o nell?aria di raffreddamento e che quindi sono facilmente smaltibili in ambiente perch? la loro temperatura ? tipicamente superiore alla temperatura ambiente.

La Richiedente ha inoltre osservato che parte del calore da smaltire sopra citato ? invece prossimo alla temperatura ambiente ed ? pi? difficile da smaltire. Infatti, in un sistema TTC, il calore pu? uscire in un determinato punto del processo se ha una temperatura maggiore della temperatura ambiente/sorgente, mentre, viceversa, pu? entrare.

Al fine di permettere uno scambio di calore con l?ambiente, in ingresso o in uscita, indipendentemente dalla temperatura ambiente, ovvero al fine di svincolare il funzionamento del sistema TTC dalla temperatura ambiente, ? noto, attraverso dispositivi esterni rispetto alla Trasformazione Termodinamica Ciclica (TTC) come pompe di calore o chiller, creare una sorgente fittizia ad una temperatura superiore o inferiore rispetto alla temperatura ambiente. Tale tipo di soluzione nota ? ad esempio illustrata in WO 2020/039416 che, nella propria figura 9, mostra che il proprio circuito secondario attraversato dal fluido secondario o vettore termico (utile alla condensazione e all?evaporazione) ? operativamente collegato ad un refrigeratore ausiliario.

La Richiedente ha per? osservato che l?utilizzo di dispositivi esterni rispetto alla TTC, come la pompa di calore aggiuntiva, rende l?impianto pi? complesso e quindi pi? costoso e meno affidabile.

La Richiedente ha anche osservato che l?utilizzo di dispositivi esterni determina una riduzione del rendimento complessivo del sistema.

La Richiedente si ? posta dunque l?obiettivo di poter scegliere/impostare liberamente la pressione di condensazione e/o evaporazione del fluido di lavoro utilizzato nella Trasformazione Termodinamica Ciclica (TTC), svincolando la temperatura del vettore termico, utile alla condensazione e all?evaporazione, dalla temperatura ambiente, senza l?ausilio di sistemi/dispositivi esterni alla Trasformazione Termodinamica Ciclica (TTC) stessa.

In particolare, la Richiedente ha trovato che ? possibile controllare una temperatura del vettore termico e svincolare detta temperatura del vettore termico da una temperatura ambiente tramite la regolazione attiva di parametri del fluido di lavoro.

In particolare, gli obiettivi indicati ed altri ancora sono sostanzialmente raggiunti da un impianto e da un processo per l?accumulo di energia del tipo rivendicati nelle annesse rivendicazioni e/o descritti nei seguenti aspetti.

In un aspetto indipendente, la presente invenzione riguarda un processo per l?accumulo di energia comprendente:

attuare una trasformazione termodinamica ciclica chiusa, prima in un senso in una configurazione/fase di accumulo e poi in un senso opposto in una configurazione/fase di scarico, tra un involucro per lo stoccaggio di un fluido di lavoro diverso dall?aria atmosferica, in fase gassosa e in equilibrio di pressione con l?atmosfera, ed un serbatoio per lo stoccaggio di detto fluido di lavoro in fase liquida o super-critica; in cui nella fase di accumulo il processo accumula calore ed energia potenziale sotto forma di pressione e nella fase di scarico genera energia; in cui nella fase di accumulo, si esegue una condensazione del fluido di lavoro tramite assorbimento di calore da parte di un vettore termico per stoccare detto fluido di lavoro nella fase liquida o super-critica;

in cui nella fase di scarico, si esegue una evaporazione del fluido di lavoro a partire dalla fase liquida o super-critica e tramite cessione di calore al vettore termico;

in cui si prevede di regolare attivamente almeno un parametro del fluido di lavoro correlato alla condensazione e/o all?evaporazione, in modo da controllare almeno una temperatura del vettore termico e svincolare detta almeno una temperatura del vettore termico da una temperatura ambiente senza l?ausilio di sistemi esterni alla trasformazione termodinamica ciclica chiusa.

In un aspetto indipendente, la presente invenzione riguarda un impianto per l?accumulo di energia, comprendente:

un fluido di lavoro diverso dall?aria atmosferica;

almeno un involucro configurato per stoccare il fluido di lavoro in fase gassosa e in equilibrio di pressione con l?atmosfera;

almeno un serbatoio configurato per stoccare detto fluido di lavoro in fase liquida o super-critica;

condutture operativamente interposte tra l?involucro ed il serbatoio e colleganti, direttamente e/o indirettamente, l?involucro con il serbatoio; in cui le condutture delimitano:

almeno un percorso di accumulo estendentesi dall?involucro al serbatoio, almeno un percorso di scarico estendentesi dal serbatoio all?involucro; almeno un espansore, opzionalmente una turbina di espansione, disposto lungo le condutture e configurato per espandere il fluido di lavoro;

almeno un compressore, opzionalmente un turbocompressore, disposto lungo le condutture e configurato per comprimere il fluido di lavoro;

almeno condensatore/evaporatore disposto lungo le condutture, operativamente accoppiato al serbatoio e comprendente un vettore termico configurato per cedere calore al fluido di lavoro o per assorbire calore dal fluido di lavoro;

in cui l?impianto ? configurato per attuare una trasformazione termodinamica ciclica chiusa con il fluido di lavoro, prima in un senso in una configurazione di accumulo e poi in un senso opposto in una configurazione di scarico, tra detto involucro e detto serbatoio;

in cui, nella configurazione di accumulo, l?impianto ? configurato per condensare il fluido di lavoro tramite assorbimento di calore da parte del vettore termico e stoccare detto fluido di lavoro nella fase liquida o super-critica;

in cui, nella configurazione di scarico, l?impianto ? configurato per evaporare il fluido di lavoro a partire dalla fase liquida o super-critica tramite cessione di calore al vettore termico;

in cui l?impianto comprende inoltre dispositivi di regolazione configurati per regolare attivamente almeno un parametro del fluido di lavoro correlato alla condensazione e/o all?evaporazione, in modo da controllare almeno una temperatura del vettore termico e svincolare detta almeno una temperatura del vettore termico da una temperatura ambiente senza l?ausilio di sistemi esterni alla trasformazione termodinamica ciclica chiusa.

In un aspetto, il processo qui descritto e/o rivendicato ? attuato tramite l?impianto qui descritto e/o rivendicato oppure l?impianto qui descritto e/o rivendicato ? configurato per attuare il processo qui descritto e/o rivendicato.

La Richiedente ha verificato che la regolazione attiva di almeno uno dei parametri del fluido di lavoro permette di attuare la Trasformazione Termodinamica Ciclica (TTC) indipendentemente dalla temperatura ambiente e senza l?ausilio di dispositivi esterni alla Trasformazione Termodinamica Ciclica (TTC) atti a creare sorgenti fittizie ad una temperatura superiore o inferiore rispetto alla temperatura ambiente.

La Richiedente ha verificato che la regolazione attiva di uno o pi? parametri del fluido di lavoro permette di svincolare il processo/impianto TTC dalla temperatura ambiente mantenendo al contempo l?impianto relativamente semplice, con conseguente benefici sui costi di realizzazione e sulla sua affidabilit?.

Ulteriori aspetti dell?invenzione sono di seguito illustrati.

In un aspetto, il condensatore/evaporatore con il vettore termico ed il serbatoio sono parte di un sistema ?quasi adiabatico? rispetto all?ambiente, infatti pu? essere definito adiabatico a meno di minimi scambi termici, ad esempio perdite termiche, che possono essere minimizzati attraverso coibentazioni e materiali isolanti. Il sistema quasi adiabatico comprende detto condensatore/evaporatore, un accumulo di energia attraverso il vettore termico (o mezzo di condensazione), sotto forma di calore necessario a stoccare il calore latente e sensibile di condensazione ed evaporazione, ed il serbatoio in cui viene accumulato il fluido di lavoro condensato in pressione.

In un aspetto, un bacino contiene il vettore termico; in cui il bacino ? parte del sistema ?quasi adiabatico? con l?ambiente.

In un aspetto, il condensatore/evaporatore comprende uno scambiatore unico o una unica pluralit? di scambiatori in serie o in parallelo, in grado di operare sia come condensatore che come evaporatore.

In un aspetto, il condensatore/evaporatore comprende uno scambiatore di condensazione (o una unica pluralit? di scambiatori di condensazione in serie o in parallelo) e un differente scambiatore di evaporazione (o una unica pluralit? di scambiatori di evaporazione in serie o in parallelo).

In un aspetto, si prevede di regolare pi? parametri del fluido di lavoro.

In un aspetto, il fluido di lavoro ? anidride carbonica.

In un aspetto, il fluido di lavoro ? scelto nel gruppo comprendente: CO2, SF6, N2O, o una miscela dei medesimi, o anche una miscela dei medesimi con altri componenti che agiscono come additivi, ad esempio principalmente per modificare i parametri di Temperatura critica della miscela risultante al fine di ottimizzare le performance del sistema.

In un aspetto, il vettore termico ? acqua e/o miscele principalmente a base di acqua.

In un aspetto, una unit? di controllo ? operativamente accoppiata ai dispositivi di regolazione ed ? configurata e/o programmata per regolare detto/i uno o pi? parametri del fluido di lavoro.

In un aspetto, detto almeno un parametro del fluido di lavoro regolato attivamente ? scelto dal gruppo comprendente: temperatura di ingresso condensatore e/o temperatura di inizio condensazione e/o temperatura di fine condensazione e/o temperatura di uscita condensatore.

In un aspetto, la fase di accumulo comprende: un desuriscaldamento del fluido di lavoro, seguito dalla condensazione del fluido di lavoro, seguita da un sottoraffreddamento del fluido di lavoro.

In un aspetto, la temperatura di ingresso condensatore ? la temperatura all?inizio del desuriscaldamento; la temperatura di inizio condensazione ? la temperatura alla fine del desuriscaldamento ed all?inizio della condensazione vera e propria; la temperatura di fine condensazione ? la temperatura alla fine della condensazione vera e propria ed all?inizio del sottoraffreddamento; la temperatura di uscita condensatore ? la temperatura alla fine del sottoraffreddamento.

In un aspetto, detto almeno un parametro del fluido di lavoro regolato attivamente ? scelto dal gruppo comprendente: temperatura ingresso evaporatore e/o temperatura di inizio evaporazione e/o temperatura di fine evaporazione e/o temperatura uscita evaporatore e/o pressione di evaporazione.

In un aspetto, la fase di scarico comprende: un eventuale riscaldamento e/o laminazione del fluido di lavoro, seguito/a dalla evaporazione del fluido di lavoro, seguita da un surriscaldamento del fluido di lavoro.

In un aspetto, la temperatura di ingresso evaporatore ? la temperatura all?inizio del riscaldamento e/o laminazione; la temperatura di inizio evaporazione ? la temperatura alla fine del riscaldamento e/o laminazione ed all?inizio della evaporazione vera e propria; la temperatura di fine evaporazione ? la temperatura alla fine dell?evaporazione vera e propria ed all?inizio del surriscaldamento; la temperatura uscita evaporatore ? la temperatura alla fine del surriscaldamento. In un aspetto, la temperatura ingresso evaporatore e la temperatura di inizio evaporazione coincidono.

In un aspetto, il vettore termico presenta: una prima temperatura di inizio assorbimento di calore; una seconda temperatura di fine assorbimento di calore; una terza temperatura di inizio cessione di calore; una quarta temperatura di fine cessione di calore.

In un aspetto, quando il fluido di lavoro ? alla temperatura di ingresso condensatore, il vettore termico presenta la prima temperatura di inizio assorbimento di calore.

In un aspetto, quando il fluido di lavoro ? alla temperatura di uscita condensatore, il vettore termico presenta la seconda temperatura di fine assorbimento di calore. In un aspetto, quando il fluido di lavoro ? alla temperatura ingresso evaporatore, il vettore termico presenta la terza temperatura di inizio cessione di calore.

In un aspetto, quando il fluido di lavoro ? alla temperatura uscita evaporatore, il vettore termico presenta la quarta temperatura di fine cessione di calore.

In un aspetto, se il vettore termico ? lo stesso per entrambe le fasi (accumulo e scarico) e viene conservato all?interno di un sistema che non dissipa calore in termini significativi, la seconda temperatura di fine assorbimento di calore e la terza temperatura di inizio cessione di calore coincidono.

In un aspetto, detta almeno una temperatura del vettore termico da controllare comprende la prima temperatura e/o la quarta temperatura del vettore termico. In un aspetto, si prevede di controllare la prima temperatura e/o la quarta temperatura del vettore termico in modo che la quarta temperatura ? maggiore della prima temperatura, per avere un eccesso di calore durante la condensazione rispetto alla evaporazione, in modo che il vettore termico possa cedere calore all?ambiente mentre il fluido di lavoro ? stoccato. Questo controllo ? effettuato se l?impianto si trova in un ambiente molto freddo. In questo modo il vettore termico pu? cedere calore all?ambiente durante il periodo di statico accumulo, per riportarsi dalla quarta temperatura alla prima temperatura.

In un aspetto, si prevede di controllare la prima temperatura e/o la quarta temperatura del vettore termico in modo che la prima temperatura ? maggiore della quarta temperatura, per avere un eccesso di calore durante l?evaporazione rispetto alla condensazione, in modo che il vettore termico possa assorbire calore dall?ambiente mentre il fluido di lavoro ? stoccato. Questo controllo ? effettuato se l?impianto si trova in un ambiente molto caldo. In questo modo il vettore termico pu? assorbire calore dall?ambiente durante il periodo di statico accumulo, per riportarsi dalla quarta temperatura alla prima temperatura.

In un aspetto, controllare la prima temperatura del vettore termico per avere detto eccesso di calore durante la condensazione rispetto alla evaporazione comprende: durante la condensazione, incrementare la temperatura di ingresso condensatore oppure incrementare una differenza tra la temperatura di ingresso condensatore e la temperatura di inizio condensazione; e/o diminuire la temperatura di uscita condensatore oppure incrementare una differenza tra la temperatura di fine condensazione e la temperatura di uscita condensatore.

In un aspetto, controllare la prima temperatura del vettore termico per avere detto eccesso di calore durante la condensazione rispetto alla evaporazione comprende: durante l?evaporazione, incrementare la pressione di evaporazione e quindi la temperatura ingresso evaporatore e/o la temperatura di inizio evaporazione e/o la temperatura di fine evaporazione; e/o diminuire una differenza tra la temperatura di fine evaporazione e la temperatura uscita evaporatore.

In un aspetto, controllare la prima temperatura del vettore termico per avere detto eccesso di calore durante l?evaporazione rispetto alla condensazione comprende: durante la condensazione, diminuire la temperatura di ingresso condensatore oppure diminuire una differenza tra la temperatura di ingresso condensatore e la temperatura di inizio condensazione; e/o aumentare la temperatura di uscita condensatore oppure diminuire una differenza tra la temperatura di fine condensazione e la temperatura di uscita condensatore.

In un aspetto, controllare la prima temperatura del vettore termico per avere detto eccesso di calore durante l?evaporazione rispetto alla condensazione comprende: durante l?evaporazione, diminuire la pressione di evaporazione e quindi la temperatura ingresso evaporatore e/o la temperatura di inizio evaporazione e/o la temperatura di fine evaporazione; e/o aumentare una differenza tra la temperatura di fine evaporazione e la temperatura uscita evaporatore.

In un aspetto, i dispositivi di regolazione comprendono: una valvola di regolazione flusso operativamente disposta tra il serbatoio ed il condensatore/evaporatore e configurata per regolare una pressione di evaporazione del fluido di lavoro e quindi una temperatura ingresso evaporatore e/o una temperatura di inizio evaporazione e/o una temperatura di fine evaporazione.

In un aspetto, i dispositivi di regolazione comprendono: una valvola di regolazione ingresso espansore configurata per regolare la pressione di evaporazione del fluido di lavoro e quindi una temperatura ingresso evaporatore e/o una temperatura di inizio evaporazione e/o una temperatura di fine evaporazione.

In un aspetto, i dispositivi di regolazione comprendono: almeno uno scambiatore di calore configurato per scambiare calore con l?ambiente e direttamente o indirettamente accoppiato alle condutture del fluido di lavoro, posto a monte del condensatore/evaporatore e a valle del compressore lungo il percorso di accumulo; in cui detto almeno uno scambiatore di calore configurato per scambiare calore con l?ambiente ? configurato per regolare una temperatura di ingresso condensatore.

In un aspetto, una temperatura del fluido di lavoro nella fase/configurazione di accumulo a valle del compressore e a monte del condensatore/evaporatore ? maggiore di una temperatura ambiente.

In un aspetto, nella fase/configurazione di accumulo, una temperatura di mandata del compressore ? minore di 450?C, opzionalmente minore di 375?C.

In un aspetto, un accumulatore termico (Thermal Energy Storage o TES) ? operativamente accoppiato alle condutture ed ? disposto tra l?espansore ed il condensatore/evaporatore.

In un aspetto, l?accumulatore termico ? un ?pressurized packed bed? (PPB).

In un aspetto, l?accumulatore termico ? del tipo a liquido, opzionalmente ad acqua. In un aspetto, l?accumulatore termico comprende una pluralit? di accumulatori termici e/o ? suddiviso in una pluralit? di parti.

In un aspetto, almeno uno degli accumulatori termici di detta pluralit? o almeno una delle parti ? un ?pressurized packed bed? (PPB) ed almeno uno degli accumulatori termici di detta pluralit? o almeno una delle parti ? del tipo a liquido. In un aspetto, almeno uno degli accumulatori termici di detta pluralit? o almeno una delle parti ? operativamente collocato/a tra due compressori o due stadi di compressione e/o tra due espansori o due stadi di espansione.

In un aspetto, i dispositivi di regolazione sono operativamente accoppiati all?accumulatore termico oppure sono operativamente attivi tra l?accumulatore termico ed il condensatore/evaporatore.

In un aspetto, l?accumulatore termico comprende un fluido termico ed uno scambiatore ausiliario, in cui lo scambiatore ausiliario ? operativamente accoppiato alle condutture ed ? posto a monte del condensatore/evaporatore lungo il percorso di accumulo.

In un aspetto, lo scambiatore di calore configurato per scambiare calore con l?ambiente ? operativamente accoppiato all?accumulatore termico. L?accumulatore termico ? dunque in grado di cedere all?ambiente o ricevere calore dall?ambiente. In un aspetto, l?accumulatore termico comprende: un primo serbatoio, un secondo serbatoio collegati fra loro ed allo scambiatore ausiliario e contenenti il fluido termico, un primo scambiatore di calore configurato per scambiare calore con l?ambiente e collocato tra il primo serbatoio e lo scambiatore ausiliario, un secondo scambiatore di calore configurato per scambiare calore con l?ambiente e collocato tra il secondo serbatoio e lo scambiatore ausiliario.

In un aspetto, l?accumulatore termico comprende: un serbatoio per il fluido termico in comunicazione di fluido con lo scambiatore ausiliario e con il bacino del vettore termico, un primo scambiatore di calore configurato per scambiare calore con l?ambiente e collocato tra il serbatoio e lo scambiatore ausiliario, un secondo scambiatore di calore configurato per scambiare calore con l?ambiente e collocato tra lo scambiatore ausiliario ed il bacino.

In un aspetto, il fluido termico ? lo stesso vettore termico.

In un aspetto, almeno uno degli accumulatori termici di detta pluralit? o almeno una delle parti ? in collegamento di fluido con il bacino per utilizzare una parte del vettore termico.

In un aspetto, i dispositivi di regolazione comprendono: un regolatore di portata e/o di livello del vettore termico e/o del fluido di lavoro, in cui il regolatore di portata e/o di livello ? operativamente attivo nel condensatore/evaporatore quando lavora come condensatore, in cui il regolatore di portata e/o di livello ? configurato per regolare detta portata e/o detto livello del vettore termico e/o del fluido di lavoro e quindi una temperatura di uscita condensatore.

In un aspetto, il condensatore/evaporatore comprende uno scambiatore di sottoraffreddamento dedicato a raffreddare il fluido di lavoro dalla temperatura di fine condensazione alla temperatura di uscita condensatore (sottoraffreddamento); in cui la temperatura di uscita condensatore ? regolata regolando una portata del vettore termico nello scambiatore di sottoraffreddamento.

In un aspetto, il condensatore/evaporatore ? del tipo a fascio tubiero e mantello (shell & tube).

In un aspetto, il vettore termico ? contenuto nei tubi del fascio tubiero ed il fluido di lavoro ? contenuto nel mantello; in cui la temperatura di uscita condensatore ? regolata regolando un livello del fluido di lavoro nel mantello (e/o scegliendo quanti tubi e quindi quanta superficie dello scambiatore dedicare a sottoraffreddamento). In un aspetto, il fluido di lavoro ? contenuto nei tubi del fascio tubiero ed il vettore termico ? contenuto nel mantello; in cui la temperatura di uscita condensatore ? regolata regolando una portata del vettore termico nei tubi (ovvero aumentando lo scambio termico e quindi la capacit? di asportare calore dal fluido di lavoro).

In un aspetto, i dispositivi di regolazione comprendono: un regolatore di portata e/o di livello del vettore termico e/o del fluido di lavoro operativamente attivo nel condensatore/evaporatore quando lavora come evaporatore, in cui il regolatore di portata e/o di livello ? configurato per regolare detta portata e/o detto livello del vettore termico e/o del fluido di lavoro e quindi una temperatura uscita evaporatore.

In un aspetto, il condensatore/evaporatore comprende uno scambiatore di surriscaldamento dedicato a surriscaldare il fluido di lavoro dalla temperatura di fine evaporazione alla temperatura uscita evaporatore (surriscaldamento); in cui la temperatura di uscita evaporatore ? regolata regolando una portata del vettore termico nello scambiatore di surriscaldamento.

In un aspetto, il vettore termico ? contenuto nei tubi del fascio tubiero ed il fluido di lavoro ? contenuto nel mantello; in cui la temperatura di uscita evaporatore ? regolata regolando un livello del fluido di lavoro nel mantello (e/o scegliendo quanti tubi e quindi quanta superficie dello scambiatore dedicare a surriscaldamento). In un aspetto, il fluido di lavoro ? contenuto nei tubi del fascio tubiero ed il vettore termico ? contenuto nel mantello; in cui la temperatura di uscita evaporatore ? regolata regolando una portata del vettore termico nei tubi (ovvero aumentando lo scambio termico e quindi la capacit? di cedere calore al fluido di lavoro).

In un aspetto, il compressore ? meccanicamente collegato ad un motore o ad un motogeneratore o ad altro generatore di energia meccanica sfruttata dal compressore.

In un aspetto, il compressore comprende una pluralit? di compressori in serie o in parallelo con o senza refrigerazioni intermedie.

In un aspetto, l?espansore ? meccanicamente collegato ad un generatore o ad un motogeneratore o ad un?altra macchina in gradi di sfruttare l?energia meccanica prodotta dall?espansore.

In un aspetto, l?espansore comprende una pluralit? di espansori in serie o in parallelo con o senza inter-riscaldamenti intermedi.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi appariranno maggiormente dalla descrizione dettagliata di forme d?esecuzione preferite, ma non esclusive, di un impianto e di un processo per l?accumulo di energia in accordo con la presente invenzione.

Descrizione dei disegni

Tale descrizione verr? esposta qui di seguito con riferimento agli uniti disegni, forniti a solo scopo indicativo e, pertanto, non limitativo, nei quali:

? la figura 1 illustra schematicamente un impianto per l?accumulo di energia secondo la presente invenzione;

? le figure 2A e 2B sono rappresentazioni schematiche di un elemento della figura 1 in rispettive configurazioni operative;

? la figura 3 ? un diagramma T-S relativo alla trasformazione termodinamica operata nell?impianto di figura 1;

? la figura 3A ? un ingrandimento di una parte del diagramma T-S di figura 3; ? la figura 4 ? un ingrandimento di figura 3;

? la figura 5 illustra l?ingrandimento di figura 4 secondo una modalit? operativa;

? la figura 6 illustra l?ingrandimento di figura 4 secondo una diversa modalit? operativa;

? la figura 7A illustra una porzione dell?impianto di figura 1 secondo una variante realizzativa;

? la figura 7B illustra una diversa variante della porzione di figura 7A;

? la figura 8 illustra la porzione di figura 7A secondo una ulteriore variante realizzativa;

? le figure 9 - 12 illustrano rispettive forme realizzative dell?impianto di figura 1.

Descrizione dettagliata

Con riferimento alle figure allegate, con il numero di riferimento 1 ? stato complessivamente indicato un impianto per l?accumulo di energia (energy storage) secondo la presente invenzione. L?impianto 1 opera ad esempio con un fluido di lavoro WF diversa dall?aria atmosferica, ad esempio anidride carbonica (CO2). Ad esempio, l?impianto 1 opera con un fluido di lavoro WF che presenta le seguenti propriet? chimico-fisiche: temperatura critica compresa tra 0?C e 200?C, densit? a 25?C compresa tra 0,5 kg/m<3 >e 10 kg/m<3>. Ad esempio, il fluido di lavoro scelto nel gruppo comprendente: anidride carbonica, miscele di CO2 e altre sostanze, SF6, N2O puri o in miscela.

L?impianto 1 ? configurato per attuare una trasformazione termodinamica ciclica (TTC) chiusa, prima in un senso in una configurazione/fase di accumulo e poi in un senso opposto in una configurazione/fase di scarico, in cui nella configurazione di accumulo l?impianto 1 accumula calore e pressione e nella configurazione di scarico genera energia elettrica e/o meccanica.

Con riferimento alla figura 1, l?impianto 1 comprende un espansore definito da una turbina 2, configurata per espandere il fluido di lavoro WF, ed un compressore 3 di tipo rotante (turbocompressore), configurato per comprimere il fluido di lavoro WF.

Il compressore 3 e la turbina 2 sono collegati ad un medesimo motogeneratore 4 tramite rispettive trasmissioni non illustrate, ad esempio tramite dispositivi di connessione del tipo a frizione, che permettono di collegare e scollegare a comando la turbina 2 e/o il compressore 3 al/dal motogeneratore 4.

L?impianto 1 comprende un involucro 5 configurato per stoccare il fluido di lavoro WF in fase gassosa e in equilibrio di pressione con l?atmosfera. L?involucro 5 ? ad esempio definito da un pallone pressostatico in materiale flessibile, ad esempio in tessuto di poliestere spalmato PVC. Il pallone pressostatico ? preferibilmente disposto in superficie e non in caverne sotterranee ed ? esternamente a contatto con l?aria atmosferica. Il pallone pressostatico delimita al proprio interno un volume variabile configurato per contenere il fluido di lavoro WF a pressione atmosferica o sostanzialmente atmosferica, ovvero in equilibrio di pressione con l?atmosfera. L?involucro 5 pu? anche essere realizzato come un gasometro o qualsiasi altro sistema di stoccaggio di gas a sovra-pressione bassa o nulla.

L?impianto 1 comprende un serbatoio 6 configurato per accumulare il fluido di lavoro WF in fase liquida o super-critica. Il serbatoio 6 ? ad esempio in metallo con una parete esterna di forma cilindrica o sferica.

L?impianto 1 comprende un accumulatore termico 7 (Thermal Energy Storage o TES) configurato per cedere calore al fluido di lavoro WF prima che entri nella turbina 2 o per assorbire calore dal fluido di lavoro WF in uscita dal compressore 3. Ad esempio, l?accumulatore termico 7 ? un rigeneratore di calore a letto fisso o mobile oppure comprende un circuito ad acqua, olio o sali con almeno una camera di stoccaggio. Il fluido di lavoro scambia calore con una massa termica (ad esempio cemento o ceramica o metallo) del rigeneratore di calore a letto fisso o mobile oppure con il circuito ad acqua, olio o Sali.

Un condensatore/evaporatore 8 ? operativamente accoppiato al serbatoio 6 e comprende un vettore termico VT (tipicamente un fluido, ad esempio acqua) configurato per cedere calore al fluido di lavoro WF o per assorbire calore dal fluido di lavoro WF.

Nella forma realizzativa schematica illustrata, il condensatore/evaporatore 8 ? posto tra l?accumulatore termico 7 ed il serbatoio 6. Il condensatore/evaporatore 7 ? collegato ad un bacino 9 che contiene il vettore termico VT.

Condutture per il fluido di lavoro WF, definite ad esempio da una pluralit? di tubi, sono operativamente interposte tra l?involucro 5 ed il serbatoio 6 e collegano tra loro, direttamente e/o indirettamente, l?involucro 5, il serbatoio 6, il compressore 3, la turbina 2, l?accumulatore termico 7, il condensatore/evaporatore 8.

Il condensatore/evaporatore 8 comprende uno o pi? oppure ? formato da uno pi? scambiatori di calore che consentono di scambiare calore tra il fluido di lavoro WF che transita nelle rispettive condutture e il vettore termico VT che fluisce in rispettivi condotti collegati al bacino 9. Come illustrato schematicamente nelle figure 2A e 2B, il fluido di lavoro passa attraverso rispettivi condotti 10 all?interno del condensatore/evaporatore 8 e il vettore termico TV passa attraverso rispettivi condotti 11 all?interno del condensatore/evaporatore 8.

Il condensatore/evaporatore pu? essere uno scambiatore unico o comprendere una unica pluralit? di scambiatori in serie o in parallelo, in grado di operare sia come condensatore che come evaporatore. In alternativa, il condensatore/evaporatore 8 comprende uno scambiatore di condensazione (o una unica pluralit? di scambiatori di condensazione in serie o in parallelo) e un differente scambiatore di evaporazione (o una unica pluralit? di scambiatori di evaporazione in serie o in parallelo).

Ad esempio, il condensatore/evaporatore 8 ? del tipo a fascio tubiero e mantello (shell & tube), di per s? noto e qui non illustrato. Il vettore termico VT pu? essere contenuto nei tubi del fascio tubiero ed il fluido di lavoro WF pu? essere contenuto nel mantello (ovvero tra il mantello ed i tubi) oppure viceversa.

Il sistema 12 che comprende il serbatoio 6 con il fluido di lavoro WF in esso contenuto, il condensatore/evaporatore 8, il bacino 9 con il vettore termico TV ? un sistema quasi adiabatico con l?ambiente, ovvero ? un sistema chiuso che non scambia sostanzialmente calore con l?ambiente, a meno di perdite termiche.

Le condutture delimitano un percorso di accumulo estendentesi dall?involucro 5 al serbatoio 6 ed un percorso di scarico estendentesi dal serbatoio 6 all?involucro 5. L?impianto 1 comprende inoltre dispositivi di regolazione configurati per regolare attivamente parametri del fluido di lavoro WF. I dispositivi di regolazione illustrati nella figura 1 comprendono una valvola 13 di regolazione flusso operativamente disposta tra il serbatoio 6 ed il condensatore/evaporatore 8, una valvola 14 di regolazione ingresso espansore 2, uno scambiatore 15 di calore con l?ambiente direttamente accoppiato all?accumulatore termico 7. L?impianto di figura 1 comprende anche una valvola di intercetto 16 collocata su una mandata del compressore 3.

L?impianto 1 comprende inoltre una unit? di controllo, non illustrata, operativamente collegata ai diversi elementi dell?impianto 1 stesso e configurata/programmata per gestirne il funzionamento.

L?impianto 1 ? configurato per operare in una configurazione/fase di accumulo o in una configurazione/fase di scarico, ovvero per eseguire un processo comprendente una fase di accumulo di energia ed una fase di scarico e generazione di energia secondo una trasformazione termodinamica ciclica chiusa TTC. Nella configurazione/fase di accumulo, l?impianto 1 ? configurato per condensare il fluido di lavoro WF tramite assorbimento di calore da parte del vettore termico VT e stoccare detto fluido di lavoro WF nella fase liquida o supercritica nel serbatoio 6. Nella configurazione/fase di scarico, l?impianto 1 ? configurato per evaporare il fluido di lavoro a partire dalla fase liquida o supercritica tramite cessione di calore al vettore termico VT.

Con riferimento alle figure 1 e 3, nella configurazione/fase di accumulo, l?impianto 1 parte da un primo stato nel quale il fluido di lavoro WF in forma gassosa ? contenuto nell?involucro 5 alla pressione atmosferica o sostanzialmente atmosferica e ad una temperatura sostanzialmente pari alla temperatura ambiente Tamb (punto I). L?involucro 5, tramite opportune valvole, ? messo in comunicazione con un ingresso 3a del compressore 3 mentre la comunicazione con un?uscita 2b della turbina 2 ? bloccata. Inoltre, per delle valvole, l?accumulatore termico 7 ? in messo comunicazione di fluido con un?uscita 3b del compressore 3 e la comunicazione con un ingresso 2a della turbina 2 ? bloccata. Il motogeneratore 4 ? accoppiato al solo compressore 3 ed ? disaccoppiato dalla turbina 2 (che ? a riposo) e lavora come motore per azionare il compressore 3 in modo da comprimere il fluido di lavoro proveniente dall?involucro 5.

Il fluido di lavoro WF viene compresso nel compressore 3 e si riscalda (punto II). Una temperatura di mandata del compressore 2 ? ad esempio di 400?C. Il fluido di lavoro WF fluisce quindi attraverso l?accumulatore termico 7 che lavora come raffreddatore per asportare calore dal fluido di lavoro WF compresso, raffreddarlo (punto III, figure 3 e 3A) ed accumulare l?energia termica asportata da detto fluido di lavoro WF. Nel punto III, ovvero di ingresso nel condensatore/evaporatore 8, il fluido di lavoro WF si trova ad una temperatura di ingresso condensatore Tc1 che ? superiore alla temperatura ambiente Tamb.

Nel condensatore/evaporatore 8, che lavora in questa fase come raffreddatore/condensatore, il fluido di lavoro WF cede calore al vettore termico TV, ? sottoposto (figura 3A) ad un desuriscaldamento (dalla temperatura di ingresso condensatore Tc1 ad una temperatura di inizio condensazione Tc2), seguito dalla condensazione del fluido di lavoro (dalla temperatura di inizio condensazione Tc2 alla temperatura di fine condensazione Tc3), seguita da un sottoraffreddamento (dalla temperatura di fine condensazione Tc3 ad una temperatura di uscita condensatore Tc4), fino a trovarsi nel punto IV. Il fluido di lavoro WF ? accumulato in fase liquida sottoraffreddata nel serbatoio 6.

Il vettore termico TV assorbe calore e si riscalda da una prima temperatura T1 di inizio assorbimento di calore ad una seconda temperatura T2 di fine assorbimento di calore. La differenza di temperatura T2 - T1 dipende dal calore specifico del vettore termico TV, dalla massa del vettore termico TV e dal calore che riceve dal fluido di lavoro WF durante la fase di condensazione. Quando il fluido di lavoro WF ? alla temperatura di ingresso condensatore Tc1, il vettore termico TV presenta la prima temperatura T1 di inizio assorbimento di calore. Quando il fluido di lavoro WF ? alla temperatura di uscita condensatore Tc4, il vettore termico TV presenta la seconda temperatura T2 di fine assorbimento di calore.

Secondo quanto illustrato nell?esempio non limitativo delle figure 3 e 3A, la temperatura di uscita condensatore Tc4, ovvero la temperatura alla quale il fluido di lavoro WF ? accumulato nel serbatoio 6, ? maggiore della temperatura ambiente Tamb. Mentre ? accumulato, il fluido di lavoro scambia calore con l?ambiente per perdite termiche e si porta nel punto V alla temperatura Te1 (figura 3A).

Nella configurazione/fase di scarico, l?impianto 1 parte da questo stato (punto V di figura 3A). L?involucro 5, tramite le valvole, ? messo in comunicazione con l?uscita 2b della turbina 2 mentre la comunicazione con l?ingresso 3a del compressore 3 ? bloccata. Inoltre, per mezzo delle valvole, l?accumulatore termico 7 ? in messo comunicazione di fluido con l?ingresso 2a della turbina 2 e la comunicazione con l?uscita 3b del compressore 3 ? bloccata. Il motogeneratore 4 ? accoppiato alla sola turbina 2 ed ? disaccoppiato dal compressore 3 (che ? a riposo) e lavora come generatore mosso in rotazione dalla turbina 2 azionata dal fluido di lavoro in espansione.

Il condensatore/evaporatore 8 lavora in questa fase come riscaldatore/evaporatore, il vettore termico TV cede parte del calore, precedentemente accumulato nella configurazione di accumulo, al fluido di lavoro WF. Il fluido di lavoro WF ? sottoposto ad un eventuale riscaldamento e/o laminazione del fluido di lavoro (dalla temperatura di ingresso evaporatore Te1 ad una temperatura di inizio evaporazione Te2), seguito/a dalla evaporazione del fluido di lavoro (dalla temperatura di inizio evaporazione Te2 ad una temperatura di fine evaporazione Te3), seguita da un surriscaldamento del fluido di lavoro (dalla temperatura di fine evaporazione Te3 ad una temperatura alla fine del surriscaldamento / uscita evaporatore Te4), fino a trovarsi nel punto VI.

Il vettore termico TV cede calore e si raffredda da una terza temperatura T3 di inizio cessione di calore ad una quarta temperatura T4 di fine cessione di calore. La differenza di temperatura T3 - T4 dipende dal calore specifico del vettore termico TV, dalla massa del vettore termico TV e dal calore che viene asportatogli dal fluido di lavoro WF durante la fase di evaporazione.

Quando il fluido di lavoro WF ? alla temperatura ingresso evaporatore Te1, il vettore termico TV presenta la terza temperatura T3 di inizio cessione di calore. Quando il fluido di lavoro WF ? alla temperatura uscita evaporatore Te4, il vettore termico TV presenta la quarta temperatura T4 di fine cessione di calore.

Secondo quanto illustrato nell?esempio non limitativo delle figure 3, 3A e 4, la temperatura ingresso evaporatore Te1 e la temperatura di inizio evaporazione Te2 coincidono e la seconda temperatura T2 e la terza temperatura T3 del vettore termico TV coincidono perch? il sistema non dissipa calore in termini significativi. Inoltre, per massimizzare il rendimento del sistema, si vuole avere la pressione di evaporazione Pe il pi? possibile elevata. Ne deriva che, durante la fase di evaporazione, il calore di evaporazione Qevap asportato ? minore rispetto al calore di condensazione Qcond durante la fase di condensazione e quindi la temperatura T4 sar? maggiore rispetto alla temperatura T1.

Una volta uscito dal condensatore/evaporatore 8, il fluido di lavoro WF attraversa l?accumulatore termico 7 che ora lavora come riscaldatore e cede ulteriore calore, precedentemente accumulato nella configurazione di accumulo, al fluido di lavoro WF e lo riscalda. Il fluido di lavoro WF riscaldato entra nella turbina 2 si espande e si raffredda (punto VIII di figura 3) e determina la rotazione della turbina 2. La turbina 2, posta in rotazione dal fluido di lavoro riscaldato, aziona il motogeneratore 4 che lavora come generatore e genera energia elettrica. Il fluido di lavoro WF uscente dalla turbina 2 ritorna nell?involucro 5 alla pressione atmosferica o sostanzialmente atmosferica (punto VII di figura 3).

L?impianto 1, terminato un ciclo, per prepararsi ad un nuovo ciclo, deve riportare il vettore termico alla prima temperatura T1, partendo dalla seconda temperatura T2. Nasce quindi l?esigenza di estrarre calore dal vettore termico TV e cederlo all?ambiente. La prima temperatura T1 dovr? essere prossima o superiore alla temperatura ambiente Tamb affinch? il calore sia ceduto all?esterno del sistema. In accordo con l?impianto ed il processo della presente invenzione, si prevede di regolare uno o pi? parametri del fluido di lavoro WF correlato/i alla condensazione e/o all?evaporazione, attraverso i dispositivi di regolazione sopra citati, in modo da controllare la temperatura del vettore termico TV e svincolare detta temperatura del vettore termico TV dalla temperatura ambiente Tamb senza l?ausilio di sistemi esterni alla trasformazione termodinamica ciclica. In particolare, la regolazione attiva di uno o pi? parametri del fluido di lavoro WF permette di attuare la Trasformazione Termodinamica Ciclica (TTC) indipendentemente dalla temperatura ambiente Tamb e senza l?ausilio di dispositivi esterni alla Trasformazione Termodinamica Ciclica (TTC) atti a creare sorgenti fittizie ad una temperatura superiore o inferiore rispetto alla temperatura ambiente Tamb. Il sistema che contiene il vettore termico TV in maniera del tutto naturale ceder? all?ambiente o ricever? calore dall?ambiente in funzione che esso sia ad una temperatura maggiore o minore rispetto alla temperatura ambiente Tamb.

I parametri del fluido di lavoro WF che possono essere regolati attivamente sono i seguenti: temperatura di ingresso condensatore Tc1 e/o temperatura di inizio condensazione Tc2 e/o temperatura di fine condensazione Tc3 e/o temperatura di uscita condensatore Tc4, temperatura ingresso evaporatore Te1 e/o temperatura di inizio evaporazione Te2 e/o temperatura di fine evaporazione Te3 e/o temperatura uscita evaporatore Te4 e/o pressione di evaporazione Pe.

Esempio 1 ? Figura 5

Se si desidera avere un eccesso di calore durante la fase di condensazione rispetto alla fase di evaporazione (Qcond - Qevap > 0) si possono eseguire le seguenti regolazioni.

Durante la fase di condensazione:

- incrementare la temperatura di ingresso al condensatore Tc1, ovvero aumentare una differenza tra la temperatura di ingresso al condensatore Tc1 e la temperatura di inizio condensazione Tc2 in modo da aumentare il calore della sotto-fase desurriscaldamento;

- diminuire la temperatura di uscita del condensatore Tc4 e quindi incrementare una differenza tra temperatura di fine condensazione Tc3 e la temperatura uscita condensatore Tc4 in modo da aumentare il calore da asportare durante la sotto-fase di sottoraffreddamento.

In questo modo, rispetto a quanto illustrato nella figura 4, la seconda temperatura T2 del vettore termico TV incrementa, a pari condizioni di pressione di condensazione Pe, per via della maggiore quantit? di calore da asportare.

Durante la fase di evaporazione:

- incrementare la pressione di evaporazione Pe (e quindi la temperatura ingresso evaporatore Te1 e/o la temperatura di inizio evaporazione Te2 e/o la temperatura di fine evaporazione Te3) in modo da ridurre il calore di evaporazione nella sotto-fase di evaporazione;

- diminuire una differenza tra la temperatura di fine evaporazione Te3 e la temperatura uscita evaporatore Te4 per ridurre il calore di surriscaldamento.

In questo modo, rispetto a quanto illustrato nella figura 4, la quarta temperatura T4 del vettore termico TV incrementa, a pari condizioni, per via della minore quantit? di calore asportata e per via della maggiore terza temperatura T3 del vettore termico TV.

Esempio 2 ? Figura 6

Se si desidera avere un eccesso di calore durante la fase di evaporazione rispetto alla fase di condensazione (Qcond - Qevap < 0) si possono eseguire le seguenti regolazioni.

Durante la fase di condensazione:

- diminuire la temperatura di ingresso condensatore Tc1 oppure diminuire una differenza tra la temperatura di ingresso condensatore Tc1 e la temperatura di inizio condensazione Tc2, per ridurre il calore della sottofase desurriscaldamento;

- aumentare la temperatura di uscita condensatore Tc4 oppure diminuire una differenza tra la temperatura di fine condensazione Tc3 e la temperatura di uscita condensatore Tc4, per ridurre il calore da asportare durante la sottofase di sottoraffreddamento.

In questo modo, rispetto a quanto illustrato nella figura 4, la seconda temperatura T2 del vettore termico sar? minore, a pari condizioni, per via della minore quantit? di calore da asportare.

Durante la fase di evaporazione:

- diminuire la pressione di evaporazione Pe (e quindi la temperatura ingresso evaporatore Te1 e/o la temperatura di inizio evaporazione Te2 e/o la temperatura di fine evaporazione Te3), per aumentare il calore di evaporazione nella sotto-fase di evaporazione dal momento che il calore latente aumenta al diminuire della pressione (forma a campana di figura 3A);

- aumentare una differenza tra la temperatura di fine evaporazione Te3 e la temperatura uscita evaporatore Te4, per aumentare il calore di surriscaldamento.

In questo modo, rispetto a quanto illustrato nella figura 4, la quarta temperatura T4 del vettore termico TV sar? minore, a pari condizioni, per via della maggiore quantit? di calore asportata e per via della minore terza temperatura T3 del vettore termico TV.

L?unit? di controllo ? operativamente accoppiata ai dispositivi di regolazione ed ? configurata e/o programmata per regolare detto/i uno o pi? parametri del fluido di lavoro.

La pressione di evaporazione Pe del fluido di lavoro WF (e quindi la temperatura ingresso evaporatore Te1 e/o la temperatura di inizio evaporazione Te2 e/o la temperatura di fine evaporazione Te3) pu? essere regolata tramite la valvola 13 di regolazione flusso ed eventualmente anche tramite la valvola 14 di regolazione ingresso espansore 2. Agendo sulla regolazione della portata del fluido di lavoro WF e con la regolazione della valvola 14 di ingresso espansore 2, in accordo con la portata del fluido vettore termico TV, ? possibile ottenere l?effetto voluto in diversi modi. Ad esempio, un modo ? quello in cui la valvola 14 di ingresso espansore 2 regola la pressione a monte, ovvero all?evaporatore 8. In questo caso, se la valvola 14 di ingresso espansore 2 non ? completamente aperta, la valvola 13 di regolazione del flusso agisce per regolare la potenza e la valvola 14 di ingresso espansore 2 definisce la pressione di evaporazione Pe. Se la valvola 14 di ingresso espansore 2 ? completamente aperta, la pressione di evaporazione Pe ? dipendente dal flusso che ? regolato dalla valvola 13 di regolazione flusso. La temperatura di uscita condensatore Tc4 pu? essere regolata in diversi modi. In una forma realizzativa, il condensatore/evaporatore 8 comprende uno scambiatore di sottoraffreddamento specificamente dedicato a raffreddare il fluido di lavoro WF dalla temperatura di fine condensazione Tc3 alla temperatura di uscita condensatore Tc4 (sottoraffreddamento). In questo caso, la temperatura di uscita condensatore Tc4 pu? essere regolata regolando una portata del vettore termico TV nello scambiatore di sottoraffreddamento. Tale portata del vettore termico TV pu? essere regolata tra una portata massima ed una portata zero (con bypass completo dello scambiatore di sottoraffreddamento). La portata massima permette di avere la temperatura di uscita condensatore Tc4 identica o di poco superiore alla prima temperatura T1 del vettore termico TV ed avere la massima rimozione di calore termico. La portata zero o nulla permette di avere la temperatura di uscita condensatore Tc4 uguale alla temperatura di fine condensazione Tc3 e non avere rimozione di calore termico.

Nel caso il condensatore/evaporatore 8 sia uno scambiatore unico del tipo a fascio tubiero e mantello (shell & tube), con il vettore termico contenuto nei tubi del fascio tubiero ed il fluido di lavoro WF contenuto tra i tubi ed il mantello, la temperatura di uscita condensatore Tc4 ? regolata regolando un livello del fluido di lavoro WF nel mantello (e/o scegliendo quanti tubi e quindi quanta superficie dello scambiatore dedicare a sottoraffreddamento). Tale livello del fluido di lavoro WF pu? essere regolato tra un livello massimo (di progetto) ed un livello minimo sotto i tubi. Il livello massimo permette di avere la temperatura di uscita condensatore Tc4 identica o di poco superiore alla prima temperatura T1 del vettore termico TV ed avere la massima rimozione di calore termico, avendo una parte dei tubi dello scambiatore che scambiano calore con il condensato e quindi sottoraffreddano il condensato. Il livello minimo sotto i tubi permette di avere la temperatura di uscita condensatore Tc4 uguale alla temperatura di fine condensazione Tc3 e non avere rimozione di calore termico. Infatti, in questo caso, non avendo nessun tubo dello scambiatore che scambia calore con il condensato, si evita di asportare calore dal condensato ed il condensato non viene sottoraffreddato.

Nel caso il condensatore/evaporatore 8 sia uno scambiatore unico del tipo a fascio tubiero e mantello (shell & tube), con il fluido di lavoro WF contenuto nei tubi del fascio tubiero ed il vettore termico TV contenuto tra i tubi ed il mantello, la temperatura di uscita condensatore Tc4 ? regolata regolando una portata del vettore termico TV nei tubi (ovvero aumentando lo scambio termico e quindi la capacit? di asportare calore dal fluido di lavoro WF). In questo caso il vettore termico TV condensa all?interno dei tubi. Tale portata del vettore termico TV pu? essere regolata tra una portata massima (di progetto) ed una portata minima. La portata massima permette di avere la temperatura di uscita condensatore Tc4 identica o di poco superiore alla prima temperatura T1 del vettore termico TV ed avere la massima rimozione di calore termico. La portata minima permette di avere la temperatura di uscita condensatore Tc4 uguale o di poco inferiore alla temperatura di fine condensazione Tc3 e non avere rimozione di calore termico dopo la condensazione.

La temperatura di fine surriscaldamento / uscita evaporatore Te4 pu? essere regolata in diversi modi.

In una forma realizzativa, il condensatore/evaporatore 8 comprende uno scambiatore di surriscaldamento dedicato a surriscaldare il fluido di lavoro WF dalla temperatura di fine evaporazione Te3 alla temperatura uscita evaporatore Te4 (surriscaldamento). In questo caso, la temperatura di uscita evaporatore Te4 pu? essere regolata regolando una portata del vettore termico TV nello scambiatore di surriscaldamento. Tale portata del vettore termico TV pu? essere regolata tra una portata massima ed una portata zero (con bypass completo dello scambiatore di surriscaldamento). La portata massima permette di avere la temperatura di uscita evaporatore Te4 identica o di poco inferiore alla terza temperatura T3 del vettore termico TV ed avere la massima cessione di calore termico. La portata zero o nulla permette di avere la temperatura di uscita evaporatore Te4 uguale alla temperatura di fine evaporazione Te3 e non avere cessione di calore termico.

Nel caso il condensatore/evaporatore 8 sia uno scambiatore unico del tipo a fascio tubiero e mantello (shell & tube), con il vettore termico contenuto nei tubi del fascio tubiero ed il fluido di lavoro WF contenuto tra i tubi ed il mantello, la temperatura di uscita evaporatore Te4 ? regolata regolando un livello del fluido di lavoro WF nel mantello (e/o scegliendo quanti tubi e quindi quanta superficie dello scambiatore dedicare a surriscaldamento). Tale livello del fluido di lavoro WF pu? essere regolato tra un livello minimo (di progetto) ed un livello massimo sopra i tubi. Il livello minimo permette di avere la temperatura di uscita evaporatore Te4 identica o di poco inferiore alla terza temperatura T3 del vettore termico TV ed avere la massima cessione di calore termico, poich? una parte dei tubi dello scambiatore scambiano calore con il vapore e quindi surriscaldano il vapore. Il livello massimo sopra i tubi permette di avere la temperatura di uscita evaporatore Te4 uguale alla temperatura di fine evaporazione Te3 e non avere cessione di calore termico. Infatti, in questo caso, non avendo nessun tubo dello scambiatore scoperto che scambia calore con il vapore, si evita di surriscaldare il vapore.

Nel caso il condensatore/evaporatore 8 sia uno scambiatore unico del tipo a fascio tubiero e mantello (shell & tube), con il fluido di lavoro WF contenuto nei tubi del fascio tubiero ed il vettore termico TV contenuto tra i tubi ed il mantello, la temperatura di uscita evaporatore Te4 ? regolata regolando una portata del vettore termico TV nei tubi (ovvero aumentando lo scambio termico e quindi la capacit? di cedere calore al fluido di lavoro WF). In questo caso il fluido di lavoro WF evapora e si surriscalda all?interno dei tubi. Tale portata del vettore termico TV pu? essere regolata tra una portata massima (di progetto) ed una portata minima. La portata massima (di progetto) permette di avere la temperatura di uscita evaporatore Te4 identica o di poco inferiore alla terza temperatura T3 del vettore termico TV ed avere la massima cessione di calore termico. La portata minima permette di avere la temperatura di uscita evaporatore Te4 identica o di poco superiore alla temperatura di fine evaporazione Te3 e non avere cessione di calore termico dopo l?evaporazione.

La temperatura di ingresso condensatore Tc1 ? regolata tramite lo scambiatore 15 di calore con l?ambiente accoppiato all?accumulatore termico 7. Lo scambiatore 15 di calore con l?ambiente provvede a scambiare con l?ambiente esterno parte del calore del fluido di lavoro WF che ? accumulato o transita nell?accumulatore termico 7 nella configurazione/fase di accumulo.

Lo scambiatore 15 di calore con l?ambiente illustrato nella figura 1 comprende un circuito con acqua e un radiatore parte del circuito e provvisto di una ventola. In varianti realizzative, non illustrate in dettaglio, lo scambiatore 15 pu? essere del tipo a scambio diretto, nel senso che il fluido di lavoro WF passa nei tubi e cede/prende calore direttamente dall?aria. In funzione di dove ? posizionato il circuito nell?accumulatore termico 7, ? possibile asportare calore dall?accumulatore termico 7 e dal fluido di lavoro WF e cederlo all?ambiente oppure assorbire calore dall?ambiente e cederlo all?accumulatore termico 7 e al fluido di lavoro WF. In questo modo pu? essere regolata la temperatura a valle dell?accumulatore termico 7, ovvero la temperatura di ingresso condensatore Tc1.

Nell?impianto illustrato in figura 1, la pressione di aspirazione del compressore 3 ? fissata ed ? pressoch? identica alla pressione atmosferica, a meno delle perdite di carico. La pressione di mandata invece ? dipendente dalla pressione di condensazione pi? le eventuali perdite di carico. La temperatura di mandata del compressore 3 ? direttamente dipendente dalla pressione di mandata e dal rendimento del compressore 3 stesso. Pi? ? alta la pressione di mandata e maggiore sar? la temperatura, inoltre un salto maggiore di pressione presuppone un minor rendimento della macchina.

La pressione di mandata, se fosse legata in qualche modo alla temperatura ambiente Tamb, sarebbe in qualche modo pre-definita/vincolata dalle condizioni climatiche in cui il sistema viene installato. Attraverso il controllo del condensatore/evaporatore 8 prima descritto ? invece possibile definire, indipendentemente dalle condizioni ambiente, la pressione di mandata del compressore 3.

Questa ? una caratteristica estremamente vantaggiosa, in quanto il compressore 3 pu?:

- lavorare sempre prossimo al punto di design; infatti, essendo svincolati dalla temperatura ambiente, non si subiscono variazioni dovute al cambio giornaliero e stagionale di temperatura, permettendo quindi di lavorare nei punti di rendimento massimi del compressore 3;

- limitare la pressione di esercizio, permettendo l?utilizzo di macchine con geometria prevalente di tipo assiale;

- limitare la massima temperatura di esercizio; infatti in climi caldi, la pressione di condensazione sarebbe elevata ed anche la temperatura di mandata crescerebbe, comportando scelte di materiali ?costosi?, sia per la costruzione della macchina che per l?accumulatore termico posto a valle del compressore; regolando la pressione del condensatore ? possibile invece mantenere una pressione sufficientemente bassa e quindi una temperatura ragionevole che permetta una scelta di materiali comuni, tipicamente inferiore a 450?C, preferibilmente inferiori a 375?C per l?accumulatore termico ma anche per tubazioni, connessioni, valvole e tutto ci? che sta a valle del compressore, compreso l?espansore;

- rendere possibile la condensazione anche in luoghi in cui il clima ? estremamente sfavorevole, tale da avere la temperatura ambiente superiore alla temperatura critica del fluido di lavoro; senza un controllo ed una libera scelta della pressione di condensazione, sarebbe impossibile realizzare il sistema in cui si prevede la condensazione;

- avere una variabile in pi? per definire la potenza di assorbimento del compressore; infatti, la potenza del compressore dipende dal salto di pressione e dalla portata elaborata; mentre sulla portata ? possibile agire sulle geometrie variabili delle macchine, ma in un range limitato, agendo sulla pressione di mandata della macchina, il campo (?potenza?) regolabile aumenta parecchio;

- la possibilit? di mantenere costante la pressione di mandata indipendentemente dalle condizioni al contorno, permette anche di poter scegliere una tipologia di macchina pi? ?rigida? ma pi? efficiente;

- la possibilit? di poter scegliere la pressione di mandata permette l?installazione anche ad altitudini dove la pressione atmosferica risulta essere inferiore, perch? aumenterebbe il salto di pressione del compressore.

La figura 7A illustra una porzione dell?impianto 1 secondo una forma realizzativa in cui l?accumulatore termico 7 comprende un fluido termico ed uno scambiatore ausiliario 18, in cui lo scambiatore ausiliario 18 ? operativamente accoppiato alle condutture ed ? posto tra il compressore 2 ed il condensatore/evaporatore 8. L?accumulatore termico 7 comprende: un primo serbatoio 19A (stoccaggio caldo del fluido termico), un secondo serbatoio 19B (stoccaggio freddo del fluido termico) collegati fra loro tramite una opportuna tubazione 17. Lo scambiatore ausiliario 18 ? posto tra il primo serbatoio 19A ed il secondo serbatoio 19B. Il fluido termico, ad esempio acqua, ? collocato nel primo serbatoio 19A, nel secondo serbatoio 19B a transita attraverso lo scambiatore ausiliario 18 accoppiato alle condutture con il fluido di lavoro WF. Inoltre, un primo scambiatore 15A di calore con l?ambiente ? collocato tra il primo serbatoio 19A e lo scambiatore ausiliario 18, un secondo scambiatore 15B di calore con l?ambiente collocato tra il secondo serbatoio 19B e lo scambiatore ausiliario 18. L?accumulatore termico 7 cos? strutturato permette di regolare anch?esso la temperatura di ingresso condensatore Tc1.

La figura 7B illustra una porzione dell?impianto 1 secondo una forma realizzativa in cui l?accumulatore termico 7 comprende un fluido termico ed uno scambiatore ausiliario 18, in cui lo scambiatore ausiliario 18 ? operativamente accoppiato alle condutture ed ? posto tra il compressore 2 ed il condensatore/evaporatore 8. L?accumulatore termico 7 comprende: un primo serbatoio 19A (stoccaggio caldo del fluido termico), un secondo serbatoio 19B (stoccaggio freddo del fluido termico) collegati fra loro tramite una opportuna tubazione 17. Lo scambiatore ausiliario 18 ? posto tra il primo serbatoio 19A ed il secondo serbatoio 19B. Il fluido termico, ad esempio acqua, ? collocato nel primo serbatoio 19A, nel secondo serbatoio 19B a transita attraverso lo scambiatore ausiliario 18 accoppiato alle condutture con il fluido di lavoro WF. Inoltre, un primo scambiatore 15A di calore con l?ambiente ? collocato tra ci? che sta a monte dello scambiatore 18 e lo scambiatore ausiliario 18, un secondo scambiatore 15B di calore con l?ambiente collocato tra lo scambiatore ausiliario 18 ed il condensatore evaporatore. Gli scambiatori 15Ae 15B scambiano direttamente calore con il WF e l?ambiente senza vettori termici intermedi. L?accumulatore termico 7 cos? strutturato permette di regolare anch?esso la temperatura di ingresso condensatore Tc1.

La figura 8 illustra una variante dell?accumulatore termico 7 di figura 7A, in cui il fluido termico ? lo stesso vettore termico TV utilizzato nel condensatore/evaporatore 8. L?accumulatore termico 7 di figura 8 comprende un serbatoio 19 (stoccaggio caldo del fluido termico) per il fluido termico/vettore termico TV in comunicazione di fluido con il bacino 9 (stoccaggio freddo del fluido termico) del vettore termico TV. Il primo scambiatore 15A di calore con l?ambiente ? collocato tra il serbatoio 19 e lo scambiatore ausiliario 18, il secondo scambiatore 15B di calore con l?ambiente ? collocato tra lo scambiatore ausiliario 18 ed il bacino 9. Una parte del vettore termico in uscita dal condensatore/evaporatore 8 (alla seconda temperatura T2) viene prelevata nella configurazione/fase di accumulo e stoccato nel serbatoio 19 dopo aver assorbito calore dal fluido di lavoro WF attraverso lo scambiatore ausiliario 18. Nella configurazione/fase di scarico, tale parte del vettore termico viene ridata in ingresso al condensatore/evaporatore 8 dopo aver ceduto calore al fluido di lavoro WF attraverso lo scambiatore ausiliario 18.

Nelle soluzioni sopra illustrate nelle figure 7A e 8, ? possibile regolare la temperatura di ingresso condensatore Tc1 agendo sull?accumulatore termico 7, esportando calore dal o cedendo calore all?ambiente attraverso il primo ed il secondo scambiatore 15A, 15B di calore con l?ambiente. Se si vuole estrarre calore, bisogner? agire sulla fase in cui il fluido/vettore termico dell?accumulatore termico 7 ha una temperatura superiore alla temperatura ambiente, mentre invece sar? possibile inserire calore nel sistema sulla fase in cui il fluido/vettore termico ? ad una temperatura inferiore alla temperatura ambiente. Il primo scambiatore 15A cede calore all?ambiente asportandolo dal fluido di lavoro WF (TC1 diminuisce). Il secondo scambiatore 15B cede calore al fluido di lavoro WF asportandolo dall?ambiente (TC1 aumenta).

Nel caso di scambio diretto (figura 7B), se si vuole estrarre calore, bisogner? agire sulla fase in cui il WF ha una temperatura superiore alla temperatura ambiente, mentre invece sar? possibile inserire calore nel sistema sulla fase in cui il WF ? ad una temperatura inferiore alla temperatura ambiente.

La figura 9 illustra una forma realizzativa dell?impianto 1 che comprende due compressori 3?, 3?? posti in serie e due espansori 2?, 2?? posti in serie. L?accumulatore termico comprende un primo accumulatore termico 7A che giace interposto tra i due compressori 3?, 3?? e i due espansori 2?, 2??, per cui i compressori 3?, 3?? sono inter-refrigerati e gli espansori 2?, 2?? sono inter-riscaldati. Un secondo accumulatore termico 7B ? collocato come in figura 1. Lo scambiatore 15 di calore con l?ambiente ? direttamente accoppiato al primo accumulatore termico 7A e non al secondo accumulatore termico 7B.

La figura 10 illustra una variante della forma realizzativa dell?impianto 1 di figura 9 (con due compressori 3?, 3?? posti in serie e due espansori 2?, 2?? posti in serie, un primo accumulatore termico 7A ed un secondo accumulatore termico 7B).

Il primo accumulatore termico 7A ? diviso in due parti e comprende un primo serbatoio 19A (stoccaggio caldo del fluido termico), un secondo serbatoio 19B (stoccaggio freddo del fluido termico) collegati fra loro e ad una primo e ad un secondo scambiatore ausiliario 18A, 18B tramite una opportuna tubazione 17. Il primo scambiatore di calore 18A ? accoppiato alle condutture del fluido di lavoro WF a valle dei due compressori 3?, 3?? posti in serie (nella fase di accumulo) e a monte dei due espansori 2?, 2?? posti in serie (nella fase di scarico). Il secondo scambiatore di calore 18B ? interposto tra i due compressori 3?, 3?? (nella fase di accumulo) e tra i due espansori 2?, 2?? (nella fase di scarico). Lo scambiatore di calore 15 con l?ambiente ? accoppiato alla tubazione 17.

Il secondo accumulatore termico 7B comprende un serbatoio 19 per il fluido termico/vettore termico TV in comunicazione di fluido con il bacino 9 del vettore termico TV. Un unico scambiatore 15 di calore con l?ambiente ? collocato tra il serbatoio 19 e lo scambiatore ausiliario 18. Lo scambiatore ausiliario 18 ? accoppiato alle condutture del fluido di lavoro WF tra il condensatore/evaporatore 8 ed il primo scambiatore di calore 18A.

La figura 11 illustra una ulteriore variante della forma realizzativa dell?impianto 1 di figura 9 (con due compressori 3?, 3?? posti in serie e due espansori 2?, 2?? posti in serie, un primo accumulatore termico 7A ed un secondo accumulatore termico 7B).

Il primo accumulatore termico 7A ? del tipo ?pressurized packed bed? (PPB) ed uno scambiatore 15 di calore con l?ambiente ? accoppiato alle condutture del fluido di lavoro WF tra detto primo accumulatore termico 7A ed il compressore 3?? posto pi? a valle.

Il secondo accumulatore termico 7B comprende: un primo serbatoio 19A (stoccaggio caldo del fluido termico), un secondo serbatoio 19B (stoccaggio freddo del fluido termico) collegati fra loro tramite una opportuna tubazione 17. Lo scambiatore ausiliario 18 ? posto tra il primo serbatoio 19A ed il secondo serbatoio 19B. In questa forma realizzativa esemplificativa, il secondo accumulatore termico 7B non ? provvisto di uno scambiatore 15 di calore con l?ambiente.

La figura 12 illustra una variante della forma realizzativa dell?impianto 1 di figura 11 che si differenzia dalla figura 11 per il fatto che il secondo accumulatore termico 7B ? sostanzialmente identico a quello illustrato nella figura 10.

Claims

RIVENDICAZIONI

1. Processo per l?accumulo di energia comprendente:

attuare una trasformazione termodinamica ciclica (TTC) chiusa, prima in un senso in una configurazione/fase di accumulo e poi in un senso opposto in una configurazione/fase di scarico, tra un involucro (5) per lo stoccaggio di un fluido di lavoro (WF) diverso dall?aria atmosferica, in fase gassosa e in equilibrio di pressione con l?atmosfera, ed un serbatoio (6) per lo stoccaggio di detto fluido di lavoro (WF) in fase liquida o super-critica; in cui nella fase di accumulo il processo accumula calore ed energia potenziale sotto forma di pressione e nella fase di scarico genera energia;

in cui nella fase di accumulo, si esegue una condensazione del fluido di lavoro (WF) tramite assorbimento di calore da parte di un vettore termico (TV) per stoccare detto fluido di lavoro (WF) nella fase liquida o super-critica;

in cui nella fase di scarico, si esegue una evaporazione del fluido di lavoro (WF) a partire dalla fase liquida o super-critica e tramite cessione di calore al vettore termico (TV);

in cui si prevede di regolare attivamente almeno un parametro del fluido di lavoro (WF) correlato/i alla condensazione e/o all?evaporazione, in modo da controllare almeno una temperatura del vettore termico (TV) e svincolare detta almeno una temperatura del vettore termico (TV) da una temperatura ambiente (Tamb) senza l?ausilio di sistemi esterni alla trasformazione termodinamica ciclica (TTC) chiusa.

2. Processo secondo la rivendicazione 1, in cui il vettore termico (TV) presenta: una prima temperatura (T1) di inizio assorbimento di calore; una seconda temperatura (T2) di fine assorbimento di calore; una terza temperatura (T3) di inizio cessione di calore; una quarta temperatura (T4) di fine cessione di calore; e in cui detta almeno una temperatura del vettore termico (TV) da controllare comprende la prima temperatura (T1) e/o la quarta temperatura (T4) del vettore termico (TV).

3. Processo secondo la rivendicazione 2, comprendente: controllare la prima temperatura (T1) e/o la quarta temperatura (T4) del vettore termico (TV) in modo che la quarta temperatura (T4) ? maggiore della prima temperatura (T1), per avere un eccesso di calore durante la condensazione rispetto alla evaporazione, in modo che il vettore termico (TV) possa cedere calore all?ambiente mentre il fluido di lavoro (WF) ? stoccato.

4. Processo secondo la rivendicazione 2, comprendente: controllare la prima temperatura (T1) e/o la quarta temperatura (T4) del vettore termico (TV) in modo che la prima temperatura (T1) ? maggiore della quarta temperatura (T4), per avere un eccesso di calore durante l?evaporazione rispetto alla condensazione, in modo che il vettore termico (TV) possa assorbire calore dall?ambiente mentre il fluido di lavoro (WF) ? stoccato.

5. Processo secondo una delle rivendicazioni da 1 a 4, in cui detto almeno un parametro del fluido di lavoro (WF) regolato attivamente ? scelto dal gruppo comprendente: temperatura di ingresso condensatore (Tc1) e/o temperatura di inizio condensazione (Tc2) e/o temperatura di fine condensazione (Tc3) e/o temperatura di uscita condensatore (Tc4) e/o temperatura ingresso evaporatore (Te1) e/o temperatura di inizio evaporazione (Te2) e/o temperatura di fine evaporazione (Te3) e/o temperatura uscita evaporatore (Te4) e/o pressione di evaporazione (Pe).

6. Processo secondo la rivendicazione 5 quando dipende dalla rivendicazione 3, in cui controllare la prima temperatura (T1) del vettore termico (TV) per avere detto eccesso di calore durante la condensazione rispetto alla evaporazione comprende:

- durante la condensazione, incrementare la temperatura di ingresso condensatore (Tc1) oppure incrementare una differenza tra la temperatura di ingresso condensatore (Tc1) e la temperatura di inizio condensazione (Tc2); e/o diminuire la temperatura di uscita condensatore (Tc4) oppure incrementare una differenza tra la temperatura di fine condensazione (Tc3) e la temperatura di uscita condensatore (Tc4); e/o

- durante l?evaporazione, incrementare la pressione di evaporazione (Pe) e quindi la temperatura ingresso evaporatore (Te1) e/o la temperatura di inizio evaporazione (Te2) e/o la temperatura di fine evaporazione (Te3); e/o diminuire una differenza tra la temperatura di fine evaporazione (Te3) e la temperatura uscita evaporatore (Te4).

7. Processo secondo la rivendicazione 5 quando dipende dalla rivendicazione 4, in cui controllare la prima temperatura (T1) del vettore termico (TV) per avere detto eccesso di calore durante l?evaporazione rispetto alla condensazione comprende:

- durante la condensazione, diminuire la temperatura di ingresso condensatore (Tc1) oppure diminuire una differenza tra la temperatura di ingresso condensatore (Tc1) e la temperatura di inizio condensazione (Tc2); e/o aumentare la temperatura di uscita condensatore (Tc4) oppure diminuire una differenza tra la temperatura di fine condensazione (Tc3) e la temperatura di uscita condensatore (Tc4); e/o

- durante l?evaporazione, diminuire la pressione di evaporazione (Pe) e quindi la temperatura ingresso evaporatore (Te1) e/o la temperatura di inizio evaporazione (Te2) e/o la temperatura di fine evaporazione (Te3); e/o aumentare una differenza tra la temperatura di fine evaporazione (Te3) e la temperatura uscita evaporatore (Te4).

8. Impianto per l?accumulo di energia, comprendente:

un fluido di lavoro (WF) diverso dall?aria atmosferica;

almeno un involucro (5) configurato per stoccare il fluido di lavoro (WF) in fase gassosa e in equilibrio di pressione con l?atmosfera;

almeno un serbatoio (6) configurato per stoccare detto fluido di lavoro (WF) in fase liquida o super-critica;

condutture operativamente interposte tra l?involucro (5) ed il serbatoio (6) e colleganti, direttamente e/o indirettamente, l?involucro (5) con il serbatoio (6); in cui le condutture delimitano:

almeno un percorso di accumulo estendentesi dall?involucro (5) al serbatoio (6),

almeno un percorso di scarico estendentesi dal serbatoio (6) all?involucro (5);

almeno un espansore (2), opzionalmente una turbina di espansione, disposto lungo le condutture e configurato per espandere il fluido di lavoro (WF);

almeno un compressore (3), opzionalmente un turbocompressore, disposto lungo le condutture e configurato per comprimere il fluido di lavoro (WF);

almeno condensatore/evaporatore (9) disposto lungo le condutture, operativamente accoppiato al serbatoio (6) e comprendente un vettore termico (TV) configurato per cedere calore al fluido di lavoro (WF) o per assorbire calore dal fluido di lavoro (WF);

in cui l?impianto (1) ? configurato per attuare una trasformazione termodinamica ciclica (TTC) chiusa con il fluido di lavoro (WF), prima in un senso in una configurazione di accumulo e poi in un senso opposto in una configurazione di scarico, tra detto involucro (5) e detto serbatoio (6);

in cui, nella configurazione di accumulo, l?impianto (1) ? configurato per condensare il fluido di lavoro (WF) tramite assorbimento di calore da parte del vettore termico (TV) e stoccare detto fluido di lavoro (WF) nella fase liquida o super-critica;

in cui, nella configurazione di scarico, l?impianto (1) ? configurato per evaporare il fluido di lavoro (WF) a partire dalla fase liquida o super-critica tramite cessione di calore al vettore termico (TV);

in cui l?impianto (1) comprende inoltre dispositivi di regolazione configurati per regolare attivamente almeno un parametro del fluido di lavoro (WF) correlato alla condensazione e/o all?evaporazione, in modo da controllare almeno una temperatura del vettore termico (TV) e svincolare detta almeno una temperatura del vettore termico (TV) da una temperatura ambiente (T<amb>) senza l?ausilio di sistemi esterni alla trasformazione termodinamica ciclica (TTC) chiusa.

9. Impianto secondo la rivendicazione 8, in cui i dispositivi di regolazione comprendono: una valvola di regolazione flusso (13) operativamente disposta tra il serbatoio (6) ed il condensatore/evaporatore (9) e configurata per regolare una pressione di evaporazione (Pe) del fluido di lavoro (WF) e quindi una temperatura ingresso evaporatore (Te1) e/o una temperatura di inizio evaporazione (Te2) e/o una temperatura di fine evaporazione (Te3).

10. Impianto secondo la rivendicazione 8 o 9, in cui i dispositivi di regolazione comprendono: una valvola di regolazione ingresso espansore (2) configurata per regolare la pressione di evaporazione (Pe) del fluido di lavoro (WF) e quindi una temperatura ingresso evaporatore (Te1) e/o una temperatura di inizio evaporazione (Te2) e/o una temperatura di fine evaporazione (Te3).

11. Impianto secondo una delle rivendicazioni da 8 a 10, in cui i dispositivi di regolazione comprendono: almeno uno scambiatore di calore (15; 15A, 15B) configurato per scambiare calore con l?ambiente e direttamente o indirettamente accoppiato alle condutture del fluido di lavoro (WF), posto a monte del condensatore/evaporatore (9) e a valle del compressore (2) lungo il percorso di accumulo; in cui detto almeno uno scambiatore di calore (15) configurato per scambiare calore con l?ambiente ? configurato per regolare una temperatura di ingresso condensatore (Tc1).

12. Impianto secondo la rivendicazione 11, comprendente un accumulatore termico (7) operativamente accoppiato alle condutture e disposto tra l?espansore (2) ed il condensatore/evaporatore (9); in cui i dispositivi di regolazione sono operativamente accoppiati all?accumulatore termico (7) oppure sono operativamente attivi tra l?accumulatore termico (7) ed il condensatore/evaporatore (9).

13. Impianto secondo la rivendicazione 12, in cui l?accumulatore termico (7) comprende: un fluido termico ed uno scambiatore ausiliario (18), in cui lo scambiatore ausiliario (18) ? operativamente accoppiato alle condutture ed ? posto a monte del condensatore/evaporatore (9) lungo il percorso di accumulo; in cui detto almeno uno scambiatore di calore (15) configurato per scambiare calore con l?ambiente ? operativamente accoppiato all?accumulatore termico (7); opzionalmente, in cui il fluido termico ? lo stesso vettore termico.

14. Impianto secondo una delle rivendicazioni da 8 a 13, in cui i dispositivi di regolazione comprendono: un regolatore di portata e/o di livello del vettore termico (TV) e/o del fluido di lavoro (WF) operativamente attivo nel condensatore/evaporatore (9) quando lavora come condensatore, in cui il regolatore di portata e/o di livello ? configurato per regolare detta portata o detto livello del vettore termico (TV) e/o del fluido di lavoro (WF) e quindi una temperatura di uscita condensatore (Tc4).

15. Impianto secondo una delle rivendicazioni da 8 a 14, in cui i dispositivi di regolazione comprendono: un regolatore di portata e/o di livello del vettore termico (TV) e/o del fluido di lavoro (WF) operativamente attivo nel condensatore/evaporatore (9) quando lavora come evaporatore, in cui il regolatore di portata e/o di livello ? configurato per regolare detta portata o detto livello del vettore termico (TV) e/o del fluido di lavoro (WF) e quindi una temperatura uscita evaporatore (Te4).