JP2013533455A - 太陽熱発電所のための高温蓄熱器 - Google Patents
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Abstract
Description
Claims (42)
- 高温熱の形態の熱エネルギーを蓄熱する方法であって、熱はたとえば水蒸気、水、熱媒体油、および/または液体の塩もしくは塩混合物のような媒体を介して熱交換器(3)により空気に放出され、この加熱された空気が熱を蓄熱媒体(6)まで運び、そこで蓄熱媒体(6)に熱を放出する、そのような方法において、蓄熱媒体(6)の充熱のために周囲空気が利用されることを特徴とする方法。
- 請求項1に記載の方法であって、空気は蓄熱媒体(6)を通るように案内され、その際に熱を吸収し、この加熱された空気が熱交換器(3)へと案内され、そこで熱がたとえば水蒸気、水、熱媒体油、および/または液体の塩もしくは塩混合物のような媒体へ再び放出される、そのような方法において、蓄熱媒体(6)の放熱のために周囲空気が利用されることを特徴とする方法。
- ハウジング(16)を備える蓄熱モジュール(29)と、前記ハウジング(16)の外部に配置された少なくとも1つの熱交換器(3)と、送風機(4)と、少なくとも1つの供給配管(17)と、少なくとも1つの排出配管(18)とを含んでいる高温蓄熱器。
- 前記ハウジング(16)は少なくとも部分的に蓄熱媒体(6)で充填されており、特に2から80mmの平均直径をもつ砂、砂利、石、コランダム、および/またはグラファイトで充填されていることを特徴とする、請求項3に記載の高温蓄熱器。
- 前記蓄熱媒体(6)は水平または垂直に積層されており、各々の層は蓄熱媒体の異なる平均直径および/または各々の層の異なる材料を有することができることを特徴とする、請求項3または4に記載の高温蓄熱器。
- 前記蓄熱媒体(6)は、複数の個別容積に配分されており、これらは、相並んで、あるいは上下に配置することができ、またはカスケード配置することができることを特徴とする、請求項3から5に記載の高温蓄熱器。
- 前記蓄熱媒体(6)は金属のネット、穴付き板(7)、および/または不織布により統合されており、これを通して空気を前記蓄熱媒体(6)へ案内することもできることを特徴とする、請求項3から6に記載の高温蓄熱器。
- 空気はスリット開口部およびまたは穴開口部を備えるランスを介して前記蓄熱媒体(6)へ取り込まれることを特徴とする、請求項3から7に記載の高温蓄熱器。
- 空気は穴またはスリットのある平板を介して前記蓄熱媒体に運び込まれることを特徴とする、請求項3から8に記載の高温蓄熱器。
- 1つの熱交換器(3)だけが熱の取込みと取出しのために用いられることを特徴とする、請求項3から9に記載の高温蓄熱器。
- 前記熱交換器(3)は必要な場合にわずかに改変されるガスタービン設備の廃熱ボイラであることを特徴とする、請求項3から10に記載の高温蓄熱器。
- 前記システムまたは前記熱交換器(3)は石油や天然ガスのような従来型の燃料のための追加燃焼装置(14)を備えるように構成されていることを特徴とする、請求項3から11に記載の高温蓄熱器。
- 空気流が分割され、制御可能なフラップ(8,9,10,11,12,13,15)を介して前記蓄熱モジュール(29)にある前記蓄熱媒体(6)へ供給されることを特徴とする、請求項3から12に記載の高温蓄熱器。
- 前記熱交換器(3)は少なくとも280°の動作温度を有していることを特徴とする、請求項3から13に記載の高温蓄熱器。
- 第1の供給配管(17)を前記熱交換器(3)の高温側と接続可能であることを特徴とする、請求項3から14に記載の高温蓄熱器。
- 第2の排出配管(17)を前記熱交換器(3)の低温側と接続可能であることを特徴とする、請求項3から15に記載の高温蓄熱器。
- 第2の供給配管(19)と第2の排出配管(20)の間にバイパス配管(21)が設けられていることを特徴とする、請求項3から16に記載の高温蓄熱器。
- (配管22の中の)空気流は、蓄熱器を充熱するときの前記熱交換器(3)での熱放出の後に、第2の熱交換器を介して、第2の配管(21)の中を流れる空気に残留熱を放出することを特徴とする、請求項3から17に記載の高温蓄熱器。
- (配管22の中の)空気流は放熱のときに、前記送風機(4)の後で第2の供給配管(19)またはバイパス配管(21)の中を流れる空気に残留熱を放出することを特徴とする、請求項3から18に記載の高温蓄熱器。
- 第2の供給配管(19)に配管(24)が連通しており、前記配管(24)を通して高温空気、特に太陽光で生成された高温空気、または高温の排出ガス、特にガスタービンの排出ガスを第2の供給配管(19)へ送出可能であることを特徴とする、請求項3から19に記載の高温蓄熱器。
- 前記配管(24)は前記送風機(4)の下流側で第2の供給配管(19)に連通することを特徴とする、請求項20に記載の高温蓄熱器。
- 前記配管(24)には制御可能なフラップ(23)が設けられていることを特徴とする、請求項20または21に記載の高温蓄熱器。
- 前記蓄熱モジュール(29)の1つの蓄熱区域または蓄熱層は相転移物質(PCM)で充填された球で充填されていることを特徴とする、請求項3から22に記載の高温蓄熱器。
- 前記蓄熱モジュール(29)の1つの蓄熱区域または蓄熱層はたとえばゼオライトもしくは金属水酸化物の球またはたとえばCaOやCa(OH)2などの材料等の熱化学的な蓄熱部材と蓄熱材で充填されていることを特徴とする、請求項3から23に記載の高温蓄熱器。
- 各々の蓄熱層(31)は入口面(37)と出口面(39)を有しており、前記蓄熱層(31)は前記入口面(37)および/または前記出口面(39)のところでネット、格子、穴付き板、および/または不織布により仕切られていることを特徴とする、請求項3から24に記載の高温蓄熱器。
- 少なくとも1つの蓄熱面(31)は前記入口面(37)と前記出口面(39)の領域に支持構造を有していることを特徴とする、請求項25に記載の高温蓄熱器。
- 前記蓄熱層(31)は、直方体、平行六面体、円筒、中空円筒、または螺旋状の底面をもつ壁の形態で、垂直または水平の壁として構成されていることを特徴とする、先行請求項のうちいずれか1項に記載の高温蓄熱器。
- 前記蓄熱面(31)は複数の薄板(47)で包囲もしくは仕切られており、前記薄板(47)は垂直方向で相上下して配置されていることを特徴とする、請求項27に記載の高温蓄熱器。
- 前記薄板(47)は特に垂直方向の前記入口面(37)と前記出口面(39)の領域で水平に対して傾いていることを特徴とする、請求項28に記載の高温蓄熱器。
- 少なくとも1つの前記蓄熱面(31)は前記入口面(37)と前記出口面(39)を除いて気密な壁(35,16,41,43)で区切られていることを特徴とする、先行請求項のうちいずれか1項に記載の高温蓄熱器。
- 気密な前記壁(35,16,41,43)は、少なくとも1つの前記蓄熱面(31)を迂回する供給配管(17)と排出配管(18)の間の短絡を防止することを特徴とする、先行請求項のうちいずれか1項に記載の高温蓄熱器。
- 前記蓄熱材は水平または垂直に積層されており、各々の層は蓄熱材の異なる平均直径および/または異なる蓄熱材を有していることを特徴とする、先行請求項のうちいずれか1項に記載の高温蓄熱器。
- 前記蓄熱材が時間とともに圧縮されて前記蓄熱材による圧力損失が増加しないことを保証するために、前記蓄熱面(31)の内部には小さい小管、ラシヒリング、三次元の格子網、またはその他の充填物からなる空間格子を形成する構造が貫通していることを特徴とする、先行請求項のうちいずれか1項に記載の高温蓄熱器。
- 引込配管(17)および/または排出配管(18)には閉止機構(13,9)、特にフラップが設けられており、それによりモジュールの充熱および放熱のときの貫流を制御することができることを特徴とする、先行請求項のうちいずれか1項に記載の高温蓄熱器。
- 複数の円筒状の蓄熱壁(31.1,31.2,31.3)が互いに同心的に配置されていることを特徴とする、請求項34に記載の高温蓄熱器。
- 前記ハウジング(16)は少なくとも1つの側方の供給配管(17)または少なくとも1つの側方の排出配管(18)を熱媒体のために有していることを特徴とする、先行請求項のうちいずれか1項に記載の高温蓄熱器。
- 前記ハウジング(16)は底面(41)および/または天井(43)に少なくとも1つの供給配管(17)または少なくとも1つの排出配管(18)を熱媒体のために有していることを特徴とする、先行請求項のうちいずれか1項に記載の高温蓄熱器。
- 前記ハウジング(16)は断熱されていることを特徴とする、先行請求項のうちいずれか1項に記載の高温蓄熱器。
- 前記ハウジング(16)は内面で蓄熱材の層により覆われていることを特徴とする、先行請求項のうちいずれか1項に記載の高温蓄熱器。
- 複数の蓄熱モジュール(29)を直列回路または並列回路に配置することができることを特徴とする、先行請求項のうちいずれか1項に記載の高温蓄熱器。
- 前記ハウジング(16)は標準コンテナサイズおよび/またはタンクコンテナサイズのモジュール形式のコンテナ設計形態で施工されていることを特徴とする、先行請求項のうちいずれか1項に記載の高温蓄熱器。
- 少なくとも1つの蓄熱面(31)は、円筒状の蓄熱壁(31.1,31.2,31.3)として、螺旋状の蓄熱壁として、直方体として、または平行六面体として構成されていることを特徴とする、先行請求項のうちいずれか1項に記載の高温蓄熱器。
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