JP2013525740A - 熱貯蔵のための装置及び方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、熱貯蔵のために熱を吸収し、かつ、貯蔵された熱の利用のために熱を放出する熱貯蔵媒体、並びに、熱貯蔵媒体の収容のための容器、を含み、前記容器がガス密なカバーで閉鎖されており、かつ、温度上昇に基づく熱貯蔵媒体（３）の体積増加及び温度下降に基づく体積減少を補償するために、体積補償のための手段を含んでいる、熱貯蔵装置に関する。本発明は、さらに、熱貯蔵のために熱が熱貯蔵媒体に移されるか又は熱利用のために熱が熱貯蔵媒体から伝熱体に排出され、その際、前記熱貯蔵媒体は、ガス密なカバーで閉鎖されている容器内に収容されている、熱を貯蔵する方法において、熱貯蔵媒体（３）の体積膨張は、容器（１）の体積拡大により又は容器（１）から緩衝容器（２１；６３、６５）への熱貯蔵媒体（３）の流入により補償され、かつ、熱貯蔵媒体（３）の体積減少は、容器（１）の体積縮小により又は緩衝容器（２１；６３、６５）から容器（１）への熱貯蔵媒体（３）の流入により補償される方法に関する。

Description

発明の詳細な説明
本発明は、熱貯蔵のために熱を吸収し、かつ、貯蔵された熱の利用のために熱を放出する熱貯蔵媒体、並びに、ガス密なカバーで閉鎖されている、前記熱貯蔵媒体の収容のための容器を含む、熱貯蔵のための装置から出発している。本発明は、さらに、熱交換器において熱が伝熱体から熱貯蔵媒体に移されるか又は熱交換器において熱が熱貯蔵媒体から伝熱体に排出され、その際、前記熱貯蔵媒体は、ガス密なカバーで閉鎖されている容器内に収容されている、熱を貯蔵する方法から出発している。

熱を貯蔵するための装置及び方法は、例えば太陽発電所において使用される。熱を貯蔵するためのこの装置又は方法の使用によって、太陽発電所は中断なしに、太陽のない時間帯にも、例えば夜間にも運転することが可能である。中断のない運転を可能にするには、大きい太陽発電所は極めて多くの熱貯蔵体を必要とする。そして、例えば、現在既に運転されている、５０ＭＷの電力を有するパラボラトラフ太陽発電所は、熱貯蔵媒体として２８０００ｔまでの塩を含む塩貯蔵体を使用することが知られている。この塩は、２つの二重に配置されたタンクにおいて保管される。太陽光の下では、ソーラーフィールドで加熱された伝熱媒体は冷たいタンクから熱いタンクへと輸送される。放電（Entladen）の際には、熱貯蔵媒体は熱いタンクから取り出され、発電所で電気エネルギーを獲得しつつ冷却される。この冷却された熱貯蔵媒体は、冷たいタンクへと返送される。

太陽発電所をより高い出力で又はより長期にわたり中断なしに運転することができるためには、現在知られている熱貯蔵のための装置に対して、顕著により大きな熱貯蔵器が必要である。この場合に、一方では、多数の小さな貯蔵器を使用する可能性が存在するが、しかし、このことはより多くの場所的要求を必要とし、又は大きな貯蔵器を使用しなくてはならない。

許容されない程大きな力を容器の覆いへと及ぼす負圧が容器中で発生することを回避するためには、この容器中で占有されていない体積がガスによって占有される。酸化性の熱貯蔵媒体では、さらに、酸化を回避しなければならない。このために、例えば、熱貯蔵媒体によって満たされていない体積の占有のためのガスとして、窒素が使用される。酸化できない熱貯蔵媒体では、このために、空気も使用できる。

貯蔵システムにおいて温度が変動する際には、熱貯蔵媒体の熱膨張のために、熱貯蔵媒体によって占められる体積が変化する。特に顕著な規模で、ガス状のタンク内容物の体積がこの場合に変化する。容器の構築により高圧を制圧するには、高い出費を必要とする。この理由から、容器の覆いに対する追加的な圧力負荷は排除されるべきである。このため、大きい容器は、好ましくは周囲圧で運転される。現在では、熱貯蔵媒体の熱膨張に基づく体積変化は、ガスが体積増加の際に周囲に排出されることで保証される。そうすると、熱貯蔵媒体の温度が下降すると、新たにガスを供給しなければならない。このことは、相応する変動を補償できるように、ガスの調達及び準備を必要とする。高い蒸気圧で熱貯蔵媒体を使用する際には、熱い貯蔵器相における蒸発により及び冷たい貯蔵器相における凝縮により引き起こされる、特に大きなガス交換量を覚悟しなければならない。

酸化感受性熱貯蔵媒体、例えば油では、ガスは不活性化機能を担う。酸素は、少ない濃度でも、熱貯蔵媒体の酸化プロセスを生じることがあり、その際、有害な、例えば不溶性の、生成物が形成され得る。これによって、不所望な堆積物が発生することがある。加えて、熱貯蔵媒体の貯蔵能は、この不溶性生成物の形成により影響される。現在では、そのような不所望な堆積物の除去のために、蒸留による難沸性物質分離が実施されることができる。又は、堆積物が形成された熱貯蔵媒体も交換される。燃焼可能な熱貯蔵媒体では、顕著な蒸気圧を有する、十分に高い濃度の酸素は、加えて、爆発危険性をもたらす可能性がある。熱貯蔵媒体としての非酸化感受性物質では、例えばニトラート溶融物の使用の際に、この装置は、例えば、体積変動の補償のためガスとして空気を用いても運転されることができる。

特に、不活性ガスを用いたガス遮蔽が必要な場合には、高い運転コストが発生する。現在、太陽発電所においては、蒸発され、そして、熱貯蔵媒体に導通される液体窒素が、体積補償のために使用される。ガス計量器とも呼ばれる、変動する体積を有する大きな等圧性ガス貯蔵器の使用により、ガス緩衝システムが構築されることができる。変動可能な体積により、加熱の際に過剰ガスは収容され、そして、冷却の際に放出されることができる。しかし、この種のガス計量器の使用は、顕著な蒸気圧を有する熱貯蔵媒体の使用の際に問題であり、というのは、熱貯蔵媒体はガス計量器へと凝縮するからである。この凝縮を防止するには、冷却器が必要であり、これはガス中に含まれる蒸発した熱貯蔵媒体を効率的に凝縮かつ返送する。しかし、このデバイスは、作製及び運転に極めて手間がかかる。

さらに、浮き蓋タンク（Schwimmdeckeltank）も知られている。しかし、浮き蓋は、一般に、完全にガス密に構成されているのでなく、かつ、例えば、容器壁への壁シールを有する。ガス密性の改善は、例えば、第２のシールシステムの使用により達成される。しかし、熱貯蔵器の高温での適用のためには、この解決策は十分でない。酸素は、高い貯蔵温度で酸化感受性の材料に達し、かつ、酸化により不所望な固形物質を、又は炭素含有熱貯蔵媒体では不所望な不活性ガス、例えば一酸化炭素又は二酸化炭素をも形成し得るからである。硫黄含有熱貯蔵媒体の使用では、二酸化硫黄及び三酸化硫黄が形成されることがあり、これは、容器壁を腐食により損なうことがある。

本発明の課題は、先行技術から知られている欠点を示さず、かつ、高温でも安全に運転することができる、熱貯蔵のための装置を提供することである。

この課題は、熱貯蔵のために熱を吸収し、かつ、貯蔵された熱の利用のために熱を放出する熱貯蔵媒体、並びに、熱貯蔵媒体の収容のための容器、を含み、前記容器がガス密なカバーで閉鎖されており、かつ、温度上昇に基づく熱貯蔵媒体の体積増加及び温度下降に基づく熱貯蔵媒体の体積減少を補償するために、体積補償のための手段を含んでいる、熱貯蔵装置により解決される。

この課題は、さらに、熱貯蔵のために熱が熱貯蔵媒体に移されるか又は熱利用のために熱が熱貯蔵媒体から伝熱体に排出され、その際、前記熱貯蔵媒体は、ガス密なカバーで閉鎖されている容器内に収容されている、熱を貯蔵する方法であって、熱貯蔵媒体の体積膨張は、容器の体積拡大により又は容器から緩衝容器への熱貯蔵媒体の流入により補償され、かつ、熱貯蔵媒体の体積減少は、容器の体積縮小により又は緩衝容器から容器への熱貯蔵媒体の流入により補償される方法により解決される。

本発明の装置は、酸化感受性及び／又は低沸性物質が熱貯蔵媒体として使用される場合に、特に適している。

容器のガス密なカバーにより、酸素が外部から熱貯蔵媒体へと達しうることが回避される。システム中に含まれているガスが漏出しうることも回避される。しかし、体積補償のための手段の使用により、体積変動を補償することができるガスが容器中に含まれてはならないことが特に好ましい。熱貯蔵媒体の体積変動は、唯一、容器の拡大又は縮小により、又は、代替的に、緩衝容器中への熱貯蔵媒体の流入により補償される。

第１の実施態様において、体積補償のための手段は、容器のフレキシブルなカバーを含む。容器のフレキシブルなカバーは、例えば、適した容器蓋により実現されることができ、これは、熱貯蔵媒体の体積膨張の際に高められ、そして、熱貯蔵媒体の体積減少の際に低められ、この場合に、このカバーの縁にあるパッキング（Abdichtung）は持ち上げられない。特に、フレキシブルなカバーは、熱貯蔵媒体の体積増加の際に膨張し、そして、熱貯蔵媒体の体積減少の際に収縮するフレキシブルな領域を含むことが可能である。この蓋のフレキシブルな領域は、この場合に代替的に、全カバーにわたっているか、又は、このカバーの一部のみを占めることができる。フレキシブルな領域がカバーの一部のみを含む場合には、例えば、カバーの一部を、体積増加の際に膨張し得る補償器の形で構成させることが可能である。このような補償器は、例えば、じゃばらのような形を有する。代替的に、補償器として構成させた領域の使用により、容器のカバーの上げ下げが、熱貯蔵媒体の体積に応じて実現されることも可能である。容器のカバー中のフレキシブルな領域の使用により、カバーがこの容器と固く、特にこの容器とガス密に、結合することが可能である。この結合は、例えば、溶接により行うことができる。

熱貯蔵媒体の上方のガスによる大きな体積増加が発生することを回避するために、好ましい一実施態様においてはガス分離器が備えられている。このガス分離器を用いて、易沸物質及び／又は不活性ガスが容器から除去されることができる。この場合に、当業者に知られている全ての任意のガス分離器を使用することができる。

代替的な一実施態様において、体積補償のための手段は緩衝容器を含み、その中に、熱貯蔵媒体の体積増加の際に熱貯蔵媒体の一部が流入できる。こうして、相応して、熱貯蔵媒体の体積減少の際には、熱貯蔵媒体は緩衝容器から容器へと逆流する。緩衝容器を等圧に運転できるためには、緩衝容器に、フレキシブルなカバー、例えば容器について前記したもの、を備えることが可能である。代替的に、ガス遮蔽（Gasueberdeckung）を有する緩衝容器を運転することも可能であり、その際、熱貯蔵媒体での緩衝容器の充填の際にはガスが緩衝容器から取り出され、そして、緩衝容器からの熱貯蔵媒体の取り出しの際には再度ガスが緩衝容器へと流入する。このために、例えば、別個のガス貯蔵器を備えることも可能であり、この貯蔵器は流出するガスを収容し、かつ、ここからガスを再度緩衝容器へと逆流させることができる。代替的に、現在知られているシステムのように、熱貯蔵媒体の体積増加の際にガスを緩衝容器から流出させ、そして、ガスストックから再度ガスを緩衝容器へと返送することも可能である。容器中のガス遮蔽を用いる体積補償と比較した利点は、緩衝容器の体積が極めてより少なく維持されることができ、これによって、極めてより少ない量のガスが必要となることである。更なる利点は、熱貯蔵媒体の熱膨張だけが緩衝される必要があることである。ガス室の熱膨張により及び顕著な蒸気圧を有する熱貯蔵媒体での凝縮により、先行技術のシステムで支配的な緩衝すべき体積変化は、必要でない。

緩衝容器が使用される場合には、好ましくは、熱貯蔵媒体の体積増加の際に熱貯蔵媒体が容器から容器底部の領域へポンプ排出され、そして、緩衝容器へと移される。相応して、容器中の熱貯蔵媒体の体積増加の際には、熱貯蔵媒体は緩衝容器から、同じ導通部を通じて再度容器へと返送される。

緩衝容器の使用は、熱の貯蔵のために使用される容器を、一定体積の熱貯蔵媒体でもって運転することを可能にする。そのつど、体積増加の際に過剰な熱貯蔵媒体を容器から排出することができるようにするために、又は、体積減少の際に必要な量の熱貯蔵媒体を容器中へと移すことができるようにするために、適した体積制御が好ましい。この体積制御は、例えば、熱貯蔵媒体を覆う貯蔵プレート（Lagerblech）の位置記録を用いて行うことができる。貯蔵プレートが低下すると、熱貯蔵媒体が緩衝容器から容器中へと供給され、貯蔵プレートが高められると、液体が容器から緩衝容器中へと排出される。容器への緩衝容器からの、又は、緩衝容器への容器からの、熱貯蔵媒体の供給又は排出は、例えば、交換可能なポンプ装置を備えるポンプシステムにより引き受けられることができる。この場合に、ポンプシステムは、好ましくは、体積制御により調節される。

貯蔵プレートの位置変化は、例えば、適したセンサーを用いて把握されることができる。このために使用できるセンサーは、例えば、位置センサー及び力センサー、例えば秤量技術において使用されるようなもの、である。そして、例えば、標準的な秤量セルが、場合によって、複数の、力測定との並行接続において、ひずみゲージを介して使用されることができる。

使用される熱貯蔵媒体に熱を供給することができるか又は熱貯蔵媒体から熱を取り出すことができるために、これは、第１の実施態様において、その中で熱貯蔵媒体が伝熱体から熱を吸収するか又は熱を伝熱体に放出する、適した熱交換器へと容器から導通される。代替的な一実施態様において、熱貯蔵媒体は直接的に伝熱体として利用される。この場合には、熱貯蔵媒体は、例えば、太陽発電所において熱の貯蔵のために、ソーラーフィールドにおいて加熱され、そして、容器へと導通される。次いで、熱利用のために、熱貯蔵媒体は、例えば、過熱した蒸気の発生のため熱交換器においてタービンの運転のため利用されることができ、これは電流発生のため発電機を駆動させる。熱貯蔵媒体の取り出しには、通常は、熱貯蔵媒体へと突出している浸漬ポンプが使用される。既知のシステムでは、浸漬ポンプは、容器の中央へと中心配置されている。しかし、特に、フレキシブルなカバーを有する容器の使用の際には、このような配置は、浸漬ポンプを取り囲む、追加的なフレキシブルな領域を必要とする。これを回避するために、好ましい一実施態様においては、例えば、浸漬ポンプを、側方で容器へと突出させることが可能である。したがって、この浸漬ポンプは、容器の可動部分を貫通しない。容器への側方の突出部の他に、代替的に、中に浸漬ポンプが配置されている、容器と結合しているチャンバーを備えることもできる。このチャンバーは、この場合に、好ましくは、壁のみによって容器と隔てられ、その結果、容器及びチャンバーは全体として一体となって構成されている。このことは、２つの別個の構造部が遮断されなくてはならないわけでなく、むしろ、容器及びチャンバーのための共通の遮断が十分である、という利点を有する。適したフィードを介して、例えば壁への貫通部を介して、熱貯蔵媒体はチャンバーへと流入し、そして、チャンバーから浸漬ポンプを用いて取り出されることができる。この貫通部は、この場合に、好ましくは下方領域にある。

緩衝容器の使用の際には、浸漬ポンプを同様に側方で容器へと導通させるか又は中に浸漬ポンプが配置されているチャンバーを備えることが可能である。しかし、好ましくは、緩衝容器の使用の際には、先行技術から知られているような浸漬ポンプは、容器中で中心に配置されている。

特に好ましい一実施態様において、熱貯蔵のための装置が、層貯蔵器（変温層貯蔵器（thermokliner Speicher）とも呼ばれる）として、形成されている。層貯蔵器としての熱貯蔵のための装置の構成により、先行技術から知られている第２の空の貯蔵器を断念することが可能である。そのつど、熱貯蔵材料を熱い貯蔵器から冷たい貯蔵器へと又は冷たい貯蔵器から熱い貯蔵器へとポンプ輸送することは、必要でない。

層貯蔵器においては、温度勾配が熱貯蔵媒体において発生する。熱い熱貯蔵媒体は、通常は、冷たい熱貯蔵媒体よりも軽いので、層貯蔵器の上方領域には熱い熱貯蔵媒体が、そして、下方領域には冷たい熱貯蔵媒体が存在する。この作用により、容器中の温度勾配が安定化される。これは、上方領域では熱く、そして、下方領域では冷たい。熱貯蔵媒体の負荷の際には、熱い熱貯蔵媒体が上方領域で層貯蔵器へと供給される。同じ量で、冷たい材料が、層貯蔵器の底部で排出される。相応して、熱貯蔵器の放電の際には、すなわち、熱貯蔵器中に貯蔵された熱の利用のためには、熱貯蔵器の上方領域で熱い熱貯蔵媒体が取り出され、そして、冷たい熱貯蔵媒体が底部に供給される。

特に好ましくは、少ない熱伝導性を有する熱貯蔵媒体の使用の際の層貯蔵器の使用である。高い熱伝導性を有する熱貯蔵媒体では、非対流性伝熱が、層貯蔵器において熱い領域から冷たい領域へと行われ、そして、温度補償が行われる。伝熱性が劣悪な材料では、この作用は強力に有効なわけでなく、そのため、より長期にわたっても、熱の貯蔵のための装置中の温度差が維持されたままである。

層貯蔵器として構成された熱貯蔵装置の断面が小さく保たれている場合には、この装置中で貯蔵される利用可能な熱量は、高く維持され、これによって、効率が改善されることができる。小さい断面の他に、この場合に、容器の高い高さが好ましい。しかし、容器の高さは、容器の壁に負荷する、熱貯蔵媒体の静水圧によって制限されている。熱貯蔵媒体のための、相応して大きな体積は、例えば、層貯蔵器として構成される複数の装置が熱貯蔵のために直列に接続されることにより達成される。この場合に、熱貯蔵媒体の収容のために直列に接続される容器の各々が、体積補償のための手段を備えて構成されていることが特に好ましい。緩衝容器が体積補償のための手段として使用される場合には、しかし、直列に接続した容器の全てが熱貯蔵媒体の吸収のために緩衝容器と結合していることも可能である。

本発明の、熱貯蔵のための装置及び熱貯蔵のための方法は、特に、太陽発電所の運転のために適している。この場合に、熱貯蔵媒体には太陽発電所で作成した熱が供給される。液状熱貯蔵媒体の使用の際には、熱貯蔵媒体を同時に伝熱体としても使用することができる。代替的に、太陽発電所において作成された熱を吸収し、そして次に、この熱を適した熱交換器において熱貯蔵媒体に排出する、伝熱体を使用することもできる。

本発明の装置及び本発明の方法を利用できる太陽発電所は、例えば、パラボラトラフ太陽発電所である。

十分に多くの熱量を吸収することができ、かつ、熱貯蔵のための装置を十分に高い温度、例えば太陽発電所におけるタービンの運転のために十分である温度で運転することができるために、相応する温度で安定である、熱貯蔵媒体を使用することが必要である。熱貯蔵媒体として、例えば、塩溶融物が使用できる。しかし、塩溶融物、特にカリウム又はリチウムを含むものは、極めて高価であり、かつ、必要な多量で相当の投資コストを生じる。加えて、多くの必要量のために、資源が乏しくなることもあり、そのため、代替策が必要である。代替策として、例えば、硫黄を含有する熱貯蔵媒体が使用できる。硫黄は、燃料の脱硫黄化の際に廃棄生成物として発生し、かつ、比較的低いコストで多量に作成することができる。硫黄を含有する熱貯蔵媒体として、特に、元素状硫黄が適している。蒸気圧及び融点を適合させるために、硫黄に少なくとも１のアニオン含有添加剤を添加することが好ましい。

アニオン含有添加剤として、特に、運転温度で硫黄を相応する酸化生成物、例えば酸化硫黄、硫黄ハロゲン化物又は酸化硫黄ハロゲン化物へと酸化しないものが適している。さらに、アニオン含有添加剤が硫黄中で良好に溶解する場合に好ましい。

好ましいアニオン含有添加剤は、一原子又は多原子の、１回又は複数回負に荷電したアニオンを有する、元素の周期表の金属のイオン性化合物である。

このイオン性化合物の金属は、例えば、アルカリ金属、好ましくはナトリウム、カリウム；アルカリ土類金属、好ましくは、マグネシウム、カルシウム、バリウム；元素の周期表の第１３族の金属、好ましくは、アルミニウム；遷移金属、好ましくは、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛である。

この種のアニオンの例は次のとおりである：ハロゲン化物及びポリハロゲン化物、例えばフッ化物、塩化物、臭化物、ヨウ化物、三ヨウ化物；カルコゲン化物及びポリカルコゲン化物、例えば、酸化物、水酸化物、スルフィド、ヒドロゲンスルフィド、ジスルフィド、トリスルフィド、テトラスルフィド、ペンタスルフィド、ヘキサスルフィド、セレン化物、テルル化物；プニコゲン化物（Pnicogenide）、例えば、アミド、イミド、ニトリド、ホスフィド、ヒ化物；擬ハロゲン化物、例えばシアニド、シアナート、チオシアナート；錯体アニオン、例えばホスファート、ヒドロゲンホスファート、ジヒドロゲンホスファート、スルファート、ヒドロゲンスルファート、スルフィット、ヒドロゲンスルフィット、チオスルファート、ヘキサシアノフェラート、テトラクロロアルミナート、テトラクロロフェラート。

アニオン含有添加剤の例は次のとおりである：塩化アルミニウム（ＩＩＩ）、塩化鉄（ＩＩＩ）、硫化鉄（ＩＩ）、臭化ナトリウム、臭化カリウム、ヨウ化ナトリウム、ヨウ化カリウム、チオシアン酸カリウム、チオシアン酸ナトリウム、硫化二ナトリウム（Ｎａ₂Ｓ）、四硫化二ナトリウム（Ｎａ₂Ｓ₄）、五硫化二ナトリウム（Ｎａ₂Ｓ₅）、五硫化二カリウム（Ｋ₂Ｓ₅）、六硫化二カリウム（Ｋ₂Ｓ₆）、四硫化カルシウム（ＣａＳ₄）、三硫化バリウム（ＢａＳ₃）、セレン化二カリウム（Ｋ₂Ｓｅ）、リン化三カリウム（Ｋ₃Ｐ）、ヘキサシアノ鉄酸カリウム（ＩＩ）、ヘキサシアノ鉄酸カリウム（ＩＩＩ）、チオシアン酸銅（Ｉ）、三ヨウ化カリウム、三ヨウ化セシウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化セシウム、酸化ナトリウム、酸化カリウム、酸化セシウム、シアン化カリウム、シアン酸カリウム、四アルミン酸ナトリウム、硫化マンガン（ＩＩ）、硫化コバルト（ＩＩ）、硫化ニッケル（ＩＩ）、硫化銅（ＩＩ）、硫化亜鉛、リン酸三ナトリウム、ジナトリウムヒドロゲンホスファート、ナトリウムジヒドロゲンホスファート、ジナトリウムスルファート、ナトリウムヒドロゲンスルファート、ジナトリウムスルフィット、ナトリウムヒドロゲンスルフィット、ナトリウムチオスルファート、トリカリウムホスファート、ジカリウムヒドロゲンホスファート、カリウムジヒドロゲンホスファート、ジカリウムスルファート、カリウムヒドロゲンスルファート、ジカリウムスルフィット、カリウムヒドロゲンスルフィット、カリウムチオスルファート。

本出願の意味合いにおいてアニオン含有添加剤は、さらに、一原子又は多原子の、正式には１回又は複数回負に荷電したアニオン（好ましくは、非金属原子から構築されたアニオン）を有する、元素の周期表の金属の２以上の化合物の混合物である。この場合、現在の知識水準によれば、個々の成分の量比は重要でない。

好ましくは、本発明の混合物は、そのつど本発明の混合物の全質量に対して、元素状硫黄を、５０〜９９．９９９質量％、好ましくは８０〜９９．９９質量％、特に好ましくは９０〜９９．９質量％の範囲で含有する。

好ましくは、本発明の混合物は、アニオン含有添加剤を、そのつど本発明の混合物の全質量に対して、０．００１〜５０質量％、好ましくは０．０１〜２０質量％、特に好ましくは０．１〜１０質量％の範囲で含有する。

本発明の混合物は、更なる添加物質、例えば、混合物の融点を低下させる添加剤を含有できる。更なる添加物質の割合は、一般に、そのつど混合物の全質量に対して、０．０１〜５０質量％の範囲である。

さらに、一般式
（Ｍ¹ _xＭ² _(1-x)）₂Ｓ_y
［式中、Ｍ¹、Ｍ²＝Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓを意味し、かつ、Ｍ¹とＭ²は同じでなく、並びに、０．０５≦ｘ≦０．９５かつ２．０≦ｙ≦６．０である］
のアルカリポリスルフィドの混合物も使用できる。

本発明の好ましい一実施態様において、Ｍ¹＝ＫかつＭ²＝Ｎａである。

本発明の更なる好ましい一実施態様において、０．２０≦ｘ≦０．９５である。本発明の特に好ましい一実施態様において、０．５０≦ｘ≦０．９０である。

本発明の更なる好ましい一実施態様において、３．０≦ｘ≦６．０である。本発明の特に好ましい一実施態様において、ｙ＝４．０、５．０又は６．０である。

本発明の特に好ましい一実施態様において、Ｍ¹＝Ｋ、Ｍ²＝Ｎａ、０．２０≦ｘ≦０．９５かつ３．０≦ｙ≦６．０である。

本発明の特にとりわけ好ましい一実施態様において、Ｍ¹＝Ｋ、Ｍ²＝Ｎａ、０．５０≦ｘ≦０．９０かつｙ＝４．０、５．０又は６．０である。

同様に適しているのは、一般式
（（Ｍ¹ _xＭ² _(1-x)）₂Ｓ_y）_m（Ｍ³ _zＭ⁴ _(1-z)ＳＣＮ）_(1-m)
［式中、Ｍ¹、Ｍ²、Ｍ³、Ｍ⁴＝Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓを意味し、かつ、Ｍ¹とＭ²は同じでなく、Ｍ³とＭ⁴は同じでなく、並びに、０．０５≦ｘ≦１、０．０５≦ｚ≦１、２．０≦ｙ≦６．０であり、かつ、ｍは０．０５≦ｍ≦０．９５を有する物質量割合である］
に応じたアルカリポリスルフィド及びアルカリチオシアナートの混合物である。

本発明の好ましい一実施態様において、Ｍ¹及びＭ³＝ＫかつＭ²及びＭ⁴＝Ｎａである。

本発明の更なる好ましい一実施態様において、０．２０≦ｘ≦１である。本発明の特に好ましい一実施態様において、０．５０≦ｘ≦１である。

本発明の更なる好ましい一実施態様において、３．０≦ｘ≦６．０である。本発明の特に好ましい一実施態様において、ｙ＝４．０、５．０又は６．０である。

本発明の更なる好ましい一実施態様において、０．２０≦ｚ≦１である。本発明の特に好ましい一実施態様において、０．５０≦ｚ≦１である。

本発明の更なる好ましい一実施態様において、０．２０≦ｍ≦０．８０である。本発明の特に好ましい一実施態様において、０．３３≦ｍ≦０．８０である。

本発明の特に好ましい一実施態様において、Ｍ¹及びＭ³＝Ｋ、Ｍ²及びＭ⁴＝Ｎａ、０．２０≦ｘ≦１、０．２０≦ｚ≦０．９５、３．０≦ｙ≦６．０かつ０．２０≦ｍ≦０．９５である。

本発明の特にとりわけ好ましい一実施態様において、Ｍ¹及びＭ³＝Ｋ、Ｍ²及びＭ⁴＝Ｎａ、０．５０≦ｘ≦１．０、５０≦ｚ≦０．９５、ｙ＝４．０、５．０又は６．０かつ０．３３≦ｍ≦０．８０である。

本発明の更なる特に好ましい一実施態様において、Ｍ¹及びＭ³＝Ｋ、ｘ＝１、ｚ＝１、ｙ＝４．０、５．０又は６．０かつ０．３３≦ｍ≦０．８０である。

本発明の更なる特に好ましい一実施態様において、Ｍ¹及びＭ³＝Ｋ、ｘ＝１、ｚ＝１、ｙ＝４かつｍ＝０．５である。

本発明の更なる特に好ましい一実施態様において、Ｍ¹及びＭ³＝Ｋ、ｘ＝１、ｚ＝１、ｙ＝５かつｍ＝０．５である。

本発明の更なる特に好ましい一実施態様において、Ｍ¹及びＭ³＝Ｋ、ｘ＝１、ｚ＝１、ｙ＝６かつｍ＝０．５である。

酸化感受性であり、かつ、高い蒸気圧を有する熱貯蔵媒体は、特に好ましくは、層貯蔵器において運転される。

体積補償のための緩衝容器の使用では、無視できない蒸気圧を有する熱貯蔵媒体が使用される場合には、緩衝容器を冷間で運転し、かつ、不活性ガスで覆うことが好ましい。緩衝容器の冷間運転により、緩衝容器中で熱貯蔵媒体が蒸発することが大幅に回避される。緩衝容器の冷間運転は、この場合に、緩衝容器中の温度が、熱貯蔵媒体の沸騰温度を大幅に下回ることを意味する。緩衝容器の冷間運転により、排ガスへと侵入するガス状熱貯蔵媒体の分離のための手間のかかる設備を断念するか、又は、これを極めて簡素化して備えることが可能である。

特に、緩衝容器中の界面を熱貯蔵媒体の沸騰温度を大幅に下回る温度に維持することが必要である。「沸騰温度を大幅に下回る」とは、本発明の範囲では、この温度が、沸騰温度（ケルビンで）の最大７０％、好ましくは最大６０％であることを意味する。

緩衝容器中の冷たい界面は、例えば、複数の層貯蔵器の直列接続でそれぞれ完全に充填された容器が利用され、そして、最も低い温度を有する熱貯蔵媒体が含まれている最後の容器が、緩衝容器として利用されることにより、達成されることができる。代替的に、それぞれ最後の緩衝容器まで完全に充填されている、複数の緩衝容器を備えることも可能である。最後の緩衝容器がガスに対する界面を含む、複数の直列接続した緩衝容器の使用の利点は、この容器からの熱損失が少なく維持できることである。緩衝容器の大きさは、熱貯蔵媒体の膨張係数及び使用される熱貯蔵媒体に応じた作業温度差に依存して選択される。硫黄含有熱貯蔵媒体及び２９０〜３９０℃の作業温度の使用では、緩衝容器の大きさは、例えば、熱貯蔵媒体の収容のための容器の体積の少なくとも１００分の３．５である。

緩衝容器の使用では、より冷たい緩衝容器への熱い熱貯蔵媒体の侵入の際に、この熱い相対的により軽い熱貯蔵媒体が対流を介して上方領域に達することがあり、そして、冷たい界面の形成を妨げることが可能である。この障害となる対流は、例えば、そのつど熱い熱貯蔵媒体が緩衝容器の上方領域に供給されるか又は排出され、そして、そのつど冷たい熱貯蔵媒体が緩衝容器の下方領域へ供給されるか又は排出されることにより妨げられることができる。この場合に、一方では、相互に隔てられた緩衝容器を備えるか又は代替的に内部構造体を緩衝容器内に備えることが可能になり、これはそれぞれ開口部を下方領域に含み、冷たい熱貯蔵媒体の輸送を可能にするか、又は代替的に、上方領域に開口部を含み、温かい熱貯蔵媒体の輸送を可能にする。特に、冷たい界面が存在する緩衝容器中の結合にとっては、下方領域において供給部及び排出部を備えること、そして、この結合をこの前接続した緩衝容器の下方領域へと導くことが好ましい。これによって、冷たい熱貯蔵媒体は前にある緩衝容器から界面を有する緩衝容器へと導通されるか、又は、冷たい熱貯蔵媒体は界面を有する緩衝容器から前にある緩衝容器へと導通される。

熱貯蔵媒体の蒸発が回避できる界面の温度を達成するのに冷却が十分でない場合には、例えば、内部にある熱交換器を備えることもでき、これによって、界面を有する緩衝容器中の熱貯蔵媒体は冷却されることができる。このようにして、熱貯蔵媒体の蒸発は減少される。

更なる好ましい一実施態様において、緩衝容器は、緩衝容器中の界面が、熱貯蔵媒体の収容のための容器中の液体表面と類似の静水高さにあるように配置される。これによって、供給又は排出ポンプの停止状態であっても、わずかだけの静水力が、熱貯蔵媒体の収容のための容器及び緩衝容器に及ぼされる。加えて、ポンプを運転するためのエネルギーに関する出費が最小限だけ必要となり、というのも、両方の方向で、すなわち、緩衝容器から容器への熱貯蔵媒体の供給のためにも、また同様に、容器から緩衝容器への熱貯蔵媒体の供給のためにも、熱貯蔵媒体の静水圧が作用するからである。

更なる好ましい一態様において、緩衝容器は大きな断面積を備えて構成されている。大きな断面積によって、温度変化により、熱貯蔵媒体の不可避の体積変化は、緩衝容器中の液体表面の静水高さのわずかな変化だけを引き起こす。これによって、作用する静水力の結果は少なく維持されることができる。

以下、本発明の実施例が、図面に基づいて示され、かつ、以下の説明において詳説される。

図面は、以下のことを示す。

図１．１は、冷たい熱貯蔵媒体を有する、フレキシブルなカバーを有する、熱貯蔵媒体の収容のための容器を示す図である。 図１．２は、熱い熱貯蔵媒体を有する、フレキシブルなカバーを有する、熱貯蔵媒体の収容のための容器を示す図である。 図２は、第１の実施態様において、浸漬ポンプを有する、フレキシブルなカバーを有する、熱貯蔵媒体の収容のための容器を示す図である。 図３は、第２の実施態様において、浸漬ポンプを有する、フレキシブルなカバーを有する、熱貯蔵媒体の収容のための容器を示す図である。 図４は、緩衝容器を有する、熱貯蔵のための装置を示す図である。 図５は、直列層貯蔵器としての、熱貯蔵媒体の収容のための容器を示す図である。 図６は、層貯蔵器として構成されている、熱貯蔵媒体の収容のための容器を示す図である。 図７は、平面図において、例えば図６に応じた層貯蔵器において使用されるような、マニホールド（Sammler）を示す図である。 図８は、２つの、直列接続した緩衝容器を示す図である。 図９は、一体となって緩衝容器と組み合わされている、熱貯蔵媒体の収容のための容器を示す図である。 図１０は、更なる実施態様において、緩衝容器を有する、熱貯蔵媒体の収容のための容器を示す図である。

図１．１においては、冷たい熱貯蔵媒体を有する、フレキシブルなカバーを有する、熱貯蔵媒体の収容のための容器が示されている。容器１は、熱貯蔵媒体３で充填されている。熱貯蔵媒体として、熱を吸収し、かつ、貯蔵できる、任意の全ての媒体が適している。通常は、使用される熱貯蔵媒体は、例えば塩溶融物である。特に好ましくは、図１に示された容器は、硫黄含有熱貯蔵媒体の収容のために適する。

熱貯蔵媒体が、例えば太陽発電所の運転のために熱を放出した後、これは、熱貯蔵媒体により貯蔵されるべき熱の吸収後に比較してより低温を有する。この場合に、この冷却した熱貯蔵媒体３は、図１．２に示されるとおり、温められた熱貯蔵媒体３に比較して、より少ない体積を有する。

容器中で過剰に高い加圧が発生することを回避するために、容器中にガスが含まれていないか又はわずかな量だけ含まれていることが好ましい。このために、容器１は、カバー５でカバーされる。特に、酸化感受性熱貯蔵媒体３の場合に、カバー５の更なる作用は、熱貯蔵媒体３と、マニホールド貯蔵媒体３の上方の雰囲気中に含まれているガスとの反応が、回避されることである。カバー５と熱貯蔵媒体３との間には、好ましくは、ギャップが形成されない。

熱貯蔵媒体３の体積変動を補償するために、カバー５はフレキシブルに構成されている。このため、例えば、図１．１及び１．２に示されるとおり、カバー５にフレキシブルな領域７が形成されている。図１．１及び１．２に示された実施態様の代わりに、全てのカバー５をフレキシブルに構成することもできる。フレキシブルな領域７は、例えば補償器の形で、例えばじゃばらの形で、構成されていてよい。フレキシブルな領域７でもって、図１．１及び１．２に示された実施態様中のカバー５は、容器１の壁９に固定されている。容器１の壁９への、フレキシブルな領域７でのカバー５の固定は、この場合に、好ましくは、形状結合的（formschluessig）に、例えば溶接方法により行われる。これによって、容器１の壁９とカバー５との間の漏れを介して、熱貯蔵媒体３が漏出しうるか又はガスが容器１中に侵入しうることが回避される。

フレキシブルな領域７に基づき、カバー５は、図１．１に示したような冷たい熱貯蔵媒体３の場合にも、また同様に、図１．２に示したような熱い熱貯蔵媒体３の場合にも、熱貯蔵媒体３に対して同一平面上に載っていることができる。熱貯蔵媒体３の加熱に基づく膨張によって、カバー５は熱貯蔵媒体３から持ち上げられる。フレキシブルな領域７は、容器１のシール性を損なうことなく、カバー５の持ち上げを可能にする。

熱貯蔵媒体３は熱を吸収できるので、例えば、熱吸収媒体３を容器１から取り出し、そして、熱交換器（その中で熱貯蔵媒体３が熱を吸収する）を介して導通することが可能である。引き続き、熱貯蔵媒体３は、再度、容器１へと導入されることができる。これによって、連続的に、同じ質量の熱貯蔵媒体３が容器１中に含まれている。相応して、熱貯蔵媒体３の熱放出のために、熱交換器を介して熱が他の媒体へと放出される。

熱の吸収のために、熱貯蔵媒体３は例えば太陽発電所のソーラーフィールドへ導通され、そして、この中で熱を吸収することもできる。

代替的に、例えば容器１中に熱交換器を収容させ、これを介して熱貯蔵媒体に熱を放出するか、又は、これを介して熱貯蔵媒体３が、熱交換器を貫流する伝熱体に熱を放出することもできる。

熱貯蔵媒体３が、容器１の外側に配置されている熱交換器へ輸送される場合には、このために、例えば浸漬ポンプが使用される。浸漬ポンプの可能性のある配置は、図２及び３に示されている。図２は、この場合に、第１の実施態様において、浸漬ポンプを有する、フレキシブルなカバーを有する、熱貯蔵媒体の収容のための容器を示す。

容器１は、この場合に、その構造において、図１．１及び１．２に示された容器に相応する。

カバー５の障害のない動きを可能にするために、浸漬ポンプ１１は側方の壁９を介して容器１へと導通される。浸漬ポンプ１１は、この場合に、浸漬ポンプ１１の吸引領域１３が容器１の底部に配置されているように構成されている。浸漬ポンプ１１を用いて、今や熱貯蔵媒体３が容器１から取り出されることができる。

図３には、第２の実施態様において、浸漬ポンプを有する、フレキシブルなカバーを有する、熱貯蔵媒体の収容のための容器が示されている。

図２に示された実施態様とは異なり、図３に示された実施態様では、チャンバー１５が、容器１の側方に取り付けられている。浸漬ポンプ１１は、この場合に、チャンバー１５内に存在する。このことは、浸漬ポンプ１１が、容器１の壁９を突き抜けなくてよい利点を有する。

図２及び図３に示されていないフィードを介して、こうして、同じ量で熱貯蔵媒体が容器１へと返送され、これによって、一定の質量の熱貯蔵媒体が容器１に含まれている。

チャンバー１５を熱貯蔵媒体３で充填し、これによって、熱貯蔵媒体を容器１から浸漬ポンプ１１を用いて取り出すことができるようにするために、好ましくは、容器壁１７（チャンバー１５を容器１から隔てる）の下方領域において、開口部１９が構成されており、これを通じて、熱貯蔵媒体３が容器１からチャンバー１５へと流入できる。次に、浸漬ポンプ１１を用いて、容器１から熱貯蔵媒体が取り出されることができ、そして、やはり図３には示していないフィードを介して、温められたか又は冷却された熱貯蔵媒体が容器１に供給されることができ、こうして、容器１中の熱貯蔵媒体３の質量を一定に維持することができる。この冷却されたか又は温められた熱貯蔵媒体は、容器１に、この場合に好ましくは、上方領域に供給される。

例えば図２及び３に示されるような浸漬ポンプ１１の配置により、浸漬ポンプ１１を、これらが容器１中の熱貯蔵媒体３の体積補償の場合にカバー５を妨げないように配置することが可能である。

図４には、緩衝容器を有する、熱貯蔵のための装置が示されている。

図１．１〜１．２に示されている実施態様（容器１が、フレキシブルな領域７を有するカバー５でカバーされており、この結果、カバー５によって、熱貯蔵媒体３の体積変動が補償されることができる）の代わりに、緩衝容器２１を備えることも可能である。

体積変動の補償のために、熱貯蔵媒体の体積増加の際に、熱貯蔵媒体の一部が緩衝容器２１へと導通される。これによって、容器１中に、一定の体積の熱貯蔵媒体３を維持することが可能である。緩衝容器２１中では、例えば、熱貯蔵媒体の体積変化に基づき発生する充填差を補償するために図１．１〜３に示したようなフレキシブルなカバーを備えることが可能である。しかし、緩衝容器２１中でガスカバーを備えることが、代替的であり、かつ、好ましい。このために、緩衝容器２１中の充填量減少の際には、ガスが、ガス導通部２３を介して緩衝容器２１へと導通される。緩衝容器２１へと導通されるガスは、この場合に、熱貯蔵媒体３とガスとの反応を妨げるために、熱貯蔵媒体３に対して不活性なガスである。ガスとして、特に窒素が適する。しかし、例えば、希ガスも使用できる。しかし、好ましくは、窒素の使用である。ガスの供給及び排出装置は、緩衝貯蔵器中のガス圧及び／又は容器１中の体積を一定に維持する、制御区画の要素であってよい。

熱貯蔵媒体の体積増加に基づいて熱貯蔵媒体が緩衝容器２１に導通され、こうして、緩衝容器２１中の充填状態が増加する場合には、ガスは、緩衝容器２１からガス排出部２５を介して取り出される。この場合に、一方では、例えば窒素の使用の場合に好ましいように、ガスを周囲に放出するか、又は代替的に、ガス貯蔵器に導通することができる。特に、窒素と異なるガスでは、ガス貯蔵器への返送が好ましい。

熱を貯蔵するために、容器１からは、容器１の底部の領域にある下方導通部２７を介して、熱貯蔵媒体が取り出される。熱貯蔵媒体の取り出しのためには、ポンプ２９が使用される。ポンプ２９を介して、熱貯蔵媒体は熱交換器３１へと導通される。熱交換器３１中では、熱貯蔵媒体３は熱を吸収する。引き続き、こうして加温された熱貯蔵媒体３は、上方導通部３３を介して容器１へと返送される。容器１中には、この場合に、温度勾配が調節され、その際、熱い熱貯蔵媒体３は上方領域に、そして、冷たい熱貯蔵媒体は容器１の下方領域にある。上方導通部３３は、この場合に、容器１の上方領域で容器へと、好ましくは、容器を上側で制限するカバー３５のすぐ下に導通する。

熱貯蔵器から再度熱を取り出すことができるためには、熱貯蔵媒体３を、上方導通部３３を介して容器１から取り出し、そして、熱交換器３１に導通する。次いで、熱交換器３１中で、熱貯蔵媒体は、例えば伝熱体に、熱を排出する。この場合に、熱貯蔵媒体３は冷却される。冷却された熱貯蔵媒体は、次いでポンプ２９を用いて、下方導通部２７を介して容器１へと返送される。ここに示した実施態様（同じ循環を介して熱が供給されるか又は熱が排出される）の代わりに、第１の熱交換器（これを介して熱貯蔵媒体３が加熱される）及び第２の熱交換器（この中で熱貯蔵媒体３は再度熱を放出する）を備えることも可能である。このために、こうして、例えば第２の循環が使用可能である。

容器１の上方領域中の熱い熱貯蔵媒体の供給及び下方領域からの冷たい熱貯蔵媒体の排出のために、熱層が形成され、そのため、この装置は層貯蔵器として構成されている。

図５には、直列層貯蔵器としての熱貯蔵媒体の収容のための容器が示されている。

１つの容器のみを有する、図４に示された実施態様の代わりに、例えば、直列層貯蔵器を使用することもできる。直列層貯蔵器は、任意に、４つの容器を含むことができる。図５に示されている実施態様において、直列層貯蔵器３７は３つの容器を含む。直列層貯蔵器３７の使用により、断面積を減少させることができる。このようにして、熱貯蔵媒体内の熱伝導により発生する損失が更に減少されることができる。そして、例えば、利用可能な熱の損失は、容器の高さの増加とともに減少する。容器の増加する高さは、直列層貯蔵器３７によりシミュレーションできる。直列層貯蔵器の使用は、個々の容器がさほど高く構成される必要が無く、したがって、より少ない圧力が、特に下方領域において容器の壁に対して作用する、という利点を有する。したがって、容器は、より少ない安定性で製造できる。

直列層貯蔵器の運転のために、個々の容器１は導通部３９、４１を介して相互に結合される。この場合に、第１の導通部断面４３はそれぞれ容器１（より温かい熱貯蔵媒体を含む）の底部の領域へと突出し、そして、第２の導通部断面４５は容器１（いくらかより冷たい熱貯蔵媒体を含む）の上方領域へと突出する。この場合に、容器（より温かい熱貯蔵媒体３を含む）の下方領域中の熱貯蔵媒体の温度が、容器１（いくらかより冷たい熱貯蔵媒体を含む）の上方領域中の熱貯蔵媒体３の温度とおおよそ同じであることが特に好ましい。２以上の容器１の直列接続により、容器の上方領域と底部の間の温度差は、１の容器のみを使用する場合よりもより少ない。

直列層貯蔵器３７を運転することができるためには、熱い熱貯蔵媒体が最も熱い容器の上方領域へ供給され、そして、冷たい熱貯蔵媒体が最も冷たい容器の底部から取り出されるか、又は、冷たい熱貯蔵媒体が最も冷たい容器の底部に供給され、そして、熱い熱貯蔵媒体が最も熱い容器の上方領域から取り出される。熱貯蔵媒体が直列層貯蔵器３７の容器から取り出されるのと同じ程度で、容器１中の体積変化を補償するために、導通部３９、４１を介して熱貯蔵媒体が容器から隣の容器へとポンプされる。

図６には、層貯蔵器として構成されている、熱貯蔵媒体の収容のための容器が示されている。層貯蔵器４７として構成された、熱貯蔵媒体３の収容のための容器においては、既に前述のとおり、この容器の上方領域４９に熱い熱貯蔵媒体３が、そして、下方領域５１により冷たい熱貯蔵媒体が存在する。層貯蔵器４７中には、温度境界５３が形成されており、これは冷たい熱貯蔵媒体の取り出し及び熱い熱貯蔵媒体の供給の際に下方へと移動し、そして、熱い熱貯蔵媒体の取り出し及び冷たい熱貯蔵媒体の供給の際に上方へと移動する。容器１中で熱貯蔵媒体の供給の際に対流が発生することを回避するために、適したマニホールド／分配器５５が使用される。熱い熱貯蔵媒体の取り出しの際には、この上方のマニホールド／分配器５５が熱貯蔵媒体の取り出しのためのマニホールドとして、そして、下方のマニホールド／分配器５５が分配器として作用し、これを介して熱貯蔵媒体が容器１へと供給される。相応して、下方のマニホールド／分配器５５は、冷たい熱貯蔵媒体の取り出しの際にマニホールドとして、そして、上方のマニホールド／分配器５５は分配器として利用される。このマニホールド／分配器５５は、この場合に、そのつど導通部５７と結合しており、これは例えば熱交換器へと導通する。

マニホールド／分配器のための適した形態は、図７に示されている。ここに示した実施態様においては、マニホールド／分配器５５は３つの同心環５９を含み、これはそれぞれ導通部５７の一箇所と結合している。図７に示されているような、３つの同心環５９を有する構成の他に、３より多いか又は３より少ない環も備えられていることができる。熱貯蔵媒体の同程度の供給又は取り出しを可能にする、任意の他の構成も、可能である。

同程度に熱貯蔵媒体を供給できるか又は取り出すことができるようにするために、同心環５９の各々中には開口部６１が形成されている。開口部６１を介して、熱貯蔵媒体は容器１から取り出されるか又は容器１へと供給されることができる。

図４に示されているような、１の緩衝容器のみを有する実施態様の他に、代替的に、１より多くの緩衝容器、例えば２の緩衝容器を備えることもできる。これは例示的に図８に示されている。図８に示されているような、２つの緩衝容器を有する実施態様の他に、２よりも多い緩衝容器も直列に接続されることができる。少なくとも２の緩衝容器の利点は、第１の緩衝容器６３への熱い熱貯蔵媒体の供給の際に熱い熱貯蔵媒体の対流が冷たい界面で行われることができないことであり、これによって、冷たい界面の形成が妨げられるはずである。障害となる対流を妨げるために、図８に示されているように熱い熱貯蔵媒体が第１の緩衝容器６３の上方領域に供給される場合に好ましい。第１の緩衝容器６３内では、温度は底部６５に向かって減少する。冷たい熱貯蔵媒体は第１の緩衝容器６３の底部６５から、次に第２の緩衝容器６７へと導通される。第２の緩衝容器６７においては、冷たい界面６９が形成される。冷たい界面６９の形成は、第２の緩衝容器６７における熱交換器７１の使用により支持されることができる。熱交換器７１の使用により、第２の緩衝容器６７において温度を低く維持すること、ひいては、緩衝容器６７における蒸気圧も可能な限り低く維持すること、が可能である。

代替的にさらに、図９に示されているとおり、内部構造体７３により個々の領域に分かれている１つの容器のみを備えることが可能である。好ましくは容器内で垂直の壁として構成されている内部構造体７３により、この容器は、異なる温度を有する個々の領域に分割される。この場合に、そのつど、温度層を有する２つの領域７７の間に、実質的に等温である領域７７が形成されている場合に、特に好ましい。この等温である領域７７は、そのつど、底部の近傍に開口部７９を、温度層を有するより温かい領域へと、そして、上方の開口部８１を、温度層を有するより冷たい領域７５へと備えている。温度層を有する最も冷たい領域７５は、開口部７９を介して、界面６９が存在する冷たい区域８３と結合している。図８に示される実施態様のように、第２の緩衝容器６７において、界面６９を実質的に一定の温度に維持するために、冷たい区域８３に熱交換器７１が収容されていてよい。壁７３は、絶縁して構成されていることもできる。

場合によって熱貯蔵媒体に含まれるガスを取り出すことができるようにするために、個々の領域７５にはそのつど脱気部８５を備えている。

相応する脱気部８５は、好ましくは、図８に示される実施態様の第１の緩衝容器６３を有してもよい。

第２の実施態様において、緩衝容器を有する、熱貯蔵媒体の収容のための容器が図１０に示されている。

図４に示されている実施態様とは異なり、図１０に示されている実施態様には、緩衝容器中の界面６９が、容器１中の熱貯蔵媒体３の界面８７と類似の静水高さにあるように緩衝容器２１が配置されている。容器１中の可能性のある体積変動を補償することができるために、熱貯蔵媒体３は好ましくはカバー８９でカバーされている。カバー８９は、この場合に、容器１とガス密に結合している。図１０の矢印では、カバー８９の弾性限度内でのわずかな動きが象徴化されており、これは、把握でき、かつ、熱貯蔵媒体が緩衝容器２１へと導通されるか又は緩衝容器２１から容器１へと導通されることにより、体積制御を介して逆転される。これに関して、カバー８９の持ち上げを把握する際に、熱貯蔵媒体が容器１から緩衝容器２１へと導通され、そして、カバー８９の低下の際に熱貯蔵媒体が緩衝容器２１から容器１へと導通される。このようにして、実質的に等しいままの体積が容器１中で実現される。

界面６９が、容器１中の熱貯蔵媒体３の界面８７と類似の静水高さにあるように緩衝容器２１の位置決めをする利点は、供給ポンプ及び排出ポンプの停止状態でも、わずかな静水力のみが貯蔵器に作用することである。加えて、体積補償のためのポンプの運転は、最小限のエネルギー出費しか必要としない。

さらに、図１０に示されるように、緩衝容器２１が大きな断面積を有することが好ましい。大きな断面積のために、温度変化により熱貯蔵媒体の液相の不可避の体積変化は、緩衝貯蔵器２１中の液体表面６９の静水高さのわずかな変化のみを引き起こす。この結果として、静水力の結果はわずかなままである。

１ 容器
３ 熱貯蔵媒体
５ カバー
７ フレキシブルな領域
９ 容器１の壁
１１ 浸漬ポンプ
１３ 吸引領域
１５ チャンバー
１７ 壁
１９ 開口部
２１ 緩衝容器
２３ ガス供給部
２５ ガス排出部
２７ 下方導通部
２９ ポンプ
３１ 熱交換器
３３ 上方導通部
３５ カバー
３７ 直列層貯蔵器
３９ 導通部
４１ 導通部
４３ 第１の導通部断面
４５ 第２の導通部断面
４７ 層貯蔵器
４９ 上方領域
５１ 下方領域
５３ 温度境界
５５ マニホールド／分配器
５７ 導通部
５９ リング
６１ 開口部
６３ 第１の緩衝容器
６５ 底部
６７ 第２の緩衝容器
６９ 冷たい界面
７１ 熱交換器
７３ 内部構造体
７５ 温度層を有する領域
７７ 等温領域
７９ 開口部
８１ 上方開口部
８３ 冷たい区域
８５ 脱気部
８７ 界面
８９ カバー

Claims (11)

1. 熱貯蔵のために熱を吸収し、かつ、貯蔵された熱の利用のために熱を放出する熱貯蔵媒体、並びに、熱貯蔵媒体の収容のための容器、を含み、前記容器がガス密なカバーで閉鎖されている熱貯蔵装置において、温度上昇に基づく熱貯蔵媒体（３）の体積増加及び温度下降に基づく体積減少を補償するために、体積補償のための手段を含んでいることを特徴とする熱貯蔵装置。
2. 体積補償のための手段が、容器（１）のフレキシブルなカバー（５）を含むことを特徴とする請求項１記載の装置。
3. フレキシブルなカバー（５）が、熱貯蔵媒体（３）の体積増加の際に高められ、そして、熱貯蔵媒体（３）の体積減少の際に低められる、フレキシブルな領域（７）を含むことを特徴とする請求項２記載の装置。
4. 体積補償のための手段が緩衝容器（２１；６３、６７）を含み、その中へと熱貯蔵媒体（３）の体積増加の際に熱貯蔵媒体（３）の一部が流入できることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の装置。
5. 熱貯蔵装置が層貯蔵器（４７）として構成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の装置。
6. 熱貯蔵媒体（３）が硫黄を含むことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載の装置。
7. 熱貯蔵のために熱が熱貯蔵媒体に移されるか又は熱利用のために熱が熱貯蔵媒体から伝熱体に排出され、その際、前記熱貯蔵媒体は、ガス密なカバーで閉鎖されている容器内に収容されている、熱を貯蔵する方法において、熱貯蔵媒体（３）の体積膨張は、容器（１）の体積拡大により又は容器（１）から緩衝容器（２１；６３、６５）への熱貯蔵媒体（３）の流入により補償され、かつ、熱貯蔵媒体（３）の体積減少は、容器（１）の体積縮小により又は緩衝容器（２１；６３、６５）から容器（１）への熱貯蔵媒体（３）の流入により補償されることを特徴とする方法。
8. 容器（１）の体積拡大は、フレキシブルなカバー（５）のフレキシブルな領域（７）が膨張することにより達成されることを特徴とする請求項７記載の方法。
9. 容器（１）に、温かい熱貯蔵媒体（３）が上方領域へ供給され、かつ、冷たい熱貯蔵媒体（３）が下方領域で取り出されることを特徴とする請求項７又は８記載の方法。
10. 熱貯蔵媒体（３）に太陽発電所の熱が供給されることを特徴とする請求項７から９のいずれか１項記載の方法。
11. 太陽発電所がパラボラトラフ太陽発電所であることを特徴とする請求項１０記載の方法。

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