PT2220343E - Aparelho d e armazenamento de energia e método para armazenar energia - Google Patents

Aparelho d e armazenamento de energia e método para armazenar energia Download PDF

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PT2220343E
PT2220343E PT88064811T PT08806481T PT2220343E PT 2220343 E PT2220343 E PT 2220343E PT 88064811 T PT88064811 T PT 88064811T PT 08806481 T PT08806481 T PT 08806481T PT 2220343 E PT2220343 E PT 2220343E
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PT88064811T
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James Macnaghten
Jonathan Sebastian Howes
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Isentropic Ltd
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Description

DESCRIÇÃO
«APARELHO DE ARMAZENAMENTO DE ENERGIA E MÉTODO PARA ARMAZENAR ENERGIA» [0001] A presente invenção diz respeito a um dispositivo para armazenamento de energia.
[0002] As técnicas actuais de armazenamento de energia sao dispendiosas ou apresentam reduzidas eficiências de carga/descarga ou têm consequências ambientais indesejadas devido ao tipo de agentes químicos envolvidos ou tipo de afectação dos solos.
[0003] As técnicas de armazenamento actualmente disponíveis que nao usam agentes químicos são: armazenamento hidrobombeado; armazenamento por volante de inércia; e armazenamento de ar comprimido (CAES). Estas técnicas têm algumas vantagens e desvantagens: [0004] Hidrobombeado - requer uma certa preparação geológica e tem uma capacidade de armazenamento limitada. Para aumentar o armazenamento é necessária uma grande área de solo por unidade de energia guardada.
[0005] Volante - boa eficiência de carga/descarga, mas armazenamento de energia limitado por unidade de massa e dispendioso.
[0006] Armazenamento de ar comprimido - o principal inconveniente do CAES é a sua dependência de estruturas geológicas: a ausência de cavernas subterrâneas adequadas limita substancialmente a usabilidade deste método de armazenamento. Contudo, para os locais onde tal é adequado, pode fornecer uma opção viável para armazenamento de grandes quantidades de energia por longos períodos. Armazenar ar comprimido em recipientes pressurizados artificiais é problemático já que são habitualmente necessárias grandes 1 espessuras de parede. Isto significa que não há economias de escala que usem recipientes pressurizados fabricados. Adicionalmente, a eficiência de carga/descarga não é elevada.
[0007] A publicação WO 2008/148962 divulga outra técnica de armazenamento de energia que usa dois meios de armazenamento de calor colocados num ciclo para produzir uma reserva de calor e de frio. Assim, existe a necessidade de fornecer uma forma melhorada de armazenamento de energia que ultrapassa ou pelo menos alivia alguns dos problemas associados à arte anterior. Em particular, existe a necessidade de fornecer uma alternativa económica, eficiente, relativamente compacta e ambientalmente inerte, às técnicas actuais.
Armazenamento de energia usando armazenamento quente e frio combinado [0008] De acordo com um primeiro aspecto da presente invenção, é fornecido um aparelho para armazenar energia como descrito na reivindicação 1 abaixo.
[0009] Deste modo, é fornecido um aparelho de armazenamento de energia no qual o primeiro e o segundo meios de armazenamento de calor são colocados dentro de um ciclo de bomba de calor para produzir uma reserva de calor e de frio respectivamente durante o carregamento. A energia é então recuperável num modo de descarga fazendo passar o gás através do segundo meio arrefecido de armazenamento de calor, comprimindo gás arrefecido pelo segundo meio de armazenamento de calor, aquecendo o gás comprimido arrefecido por exposição do gás ao primeiro meio de armazenamento de calor aquecido, e permitindo que o gás aquecido se expanda ao efectuar trabalho no gerador.
[0010] O gás pode ser ar da atmosfera envolvente. Vantajosamente, o uso de ar atmosférico como fluido de trabalho significa que não há necessidade de usar fluidos refrigerantes potencialmente poluentes. Em alternativa, o gás pode ser nitrogénio ou um gás nobre (e.g. 2 árgon ou hélio).
[0011] A pressão base do sistema (e.g. a pressão no segundo meio de armazenamento de calor) pode variar de sub-atmosférica a supra-atmosférica. Se a pressão base do sistema se elevar acima da pressão atmosférica, então a pressão de pico será aumentada para um intervalo de temperaturas definido e os meios de pistão de expansão e compressão serão mais compactos. Há um compromisso na medida em que os recipientes de armazenamento se tornam mais dispendiosos para poderem aguentar pressões mais elevadas. Inversamente, se a pressão do sistema é sub-atmosférica, então as pressões de pico serão menores e os recipientes de armazenamento tornar-se-ão menos dispendiosos com o aumento de tamanho dos meios de pistão de compressão e expansão.
[0012] A compressão pode ser substancialmente isentrópica ou adiabática. A transferência de calor do gás para o primeiro meio de armazenamento de calor pode ser substancialmente isobárica. A expansão pode ser substancialmente isentrópica ou adiabática. A transferência de calor do segundo meio de armazenamento de calor pode ser substancialmente isobárica. Na realidade, não é possível obter processos isentrópicos perfeitos, uma vez que irá ocorrer irreversibilidade no processo e transferência de calor durante o processo. Assim, deve ser referido que quando um processo é designado de isentrópico, deve ser entendido como sendo quase ou substancialmente isentrópico.
[0013] Vantajosamente, o uso de um expansor/compressor alternativo de pistão pode oferecer uma eficiência significativamente melhor do que os expansores/compressores aerodinâmicos rotativos convencionais.
[0014] Pelo menos um dos primeiros e segundos meios de armazenamento de calor podem compreender uma câmara para receber gás, e material particulado (e.g. um leito de material particulado) alojado na câmara. O material particulado pode compreender partículas sólidas 3 e/ou fibras empacotadas (e.g. aleatoriamente) para formar uma estrutura permeável ao gás. As partículas sólidas e/ou fibras podem ter uma reduzida inércia térmica. Por exemplo, as partículas sólidas e/ou fibras podem ser metálicas. Noutra modalidade, as partículas sólidas e/ou fibras podem compreender um mineral ou cerâmica. Por exemplo, as partículas sólidas podem compreender gravilha.
[0015] 0 aparelho pode ainda compreender meios de gerador para recuperar energia guardada no primeiro e segundo meio de armazenamento de calor. 0 gerador pode ser acoplado a um ou ambos os meios de pistão de compressão e meios de pistão de expansão. Um ou ambos os meios de pistão de compressão e meios de pistão de expansão podem ser configuráveis para operar em reverso durante a descarga (e.g. ao descarregar, os meios de pistão de expansão podem ser configuráveis para comprimir gás arrefecido e os meios de pistão de compressão podem ser configuráveis para permitir a expansão de gás aquecido) .
[0016] É ainda fornecido um método como descrito na reivindicação 17 abaixo.
Aparelho de armazenamento intermediário de energia [0017] De acordo com um segundo aspecto da presente invenção, é fornecido um aparelho para transmitir energia mecânica de um dispositivo de entrada para um dispositivo de saída como apresentado na reivindicação 12 abaixo.
[0018] Deste modo, é fornecido um sistema de transmissão termodinâmica no qual a energia pode ser guardada num "armazenamento intermédio" num primeiro modo de funcionamento, quando a saída de energia do sistema é inferior à energia fornecida e é automaticamente recuperada num segundo modo de funcionamento quando a energia necessária proveniente do sistema se eleva acima da energia fornecida. A comutação entre o primeiro e o segundo modos de 4 funcionamento pode ocorrer automaticamente. Por exemplo, o aparelho pode ser configurado para reagir automaticamente a um desequilíbrio nas energias de entrada e saída. Quando a energias fornecida e a energia usada estão equilibradas, o sistema automaticamente contorna o primeiro e segundo meios de armazenamento de calor.
[0019] 0 gás pode ser ar da atmosfera envolvente.
[0020] A compressão fornecida pelo primeiro e segundo pistão de compressão pode ser substancialmente isentrópica ou adiabática. A transferência de calor do gás para o primeiro meio de armazenamento de calor pode ser substancialmente isobárica. A expansão fornecida pelo primeiro e segundo meios de pistão de expansão pode ser substancialmente isentrópica ou adiabática. A transferência de calor do segundo meio de armazenamento de calor para o gás pode ser substancialmente isobárica.
[0021] Pelo menos um dos primeiros e segundos meios de armazenamento de calor podem compreender uma câmara para receber gás, e material particulado (e.g. um leito de material particulado) alojado na câmara. 0 material particulado pode compreender partículas sólidas e/ou fibras empacotadas (e.g. aleatoriamente) para formar uma estrutura permeável ao gás. As partículas sólidas e/ou fibras podem ter uma reduzida inércia térmica. Por exemplo, as partículas sólidas e/ou fibras podem ser metálicas. Noutra modalidade, as partículas sólidas e/ou fibras podem compreender um mineral ou cerâmica. Por exemplo, as partículas sólidas podem compreender gravilha.
[0022] Serão agora descritas modalidades da presente invenção, apenas a título de exemplo, fazendo referência aos desenhos anexos, nos quais: A Figura 1 é uma ilustração esquemática do aparelho de armazenamento de energia de acordo com o primeiro aspecto da presente invenção; 5 A Figura 2 mostra um diagrama P-v que modela um ciclo tipico do aparelho da Figura 1 durante a descarga; a Figura 3 mostra um diagrama P-V que modela um ciclo tipico do aparelho da Figura 1 durante carga; e A Figura 4 é uma ilustração esquemática do aparelho de transmissão que incorpora um aparelho de armazenamento de energia de acordo com o primeiro aspecto da presente invenção.
[0023] A Figura 1 mostra um arranjo no qual os meios de armazenamento térmico são inseridos num ciclo de bomba de calor/motor térmico. 0 ciclo usado tem duas etapas diferentes que podem ser efectuadas em dispositivos separados ou combinadas num único dispositivo.
Armazenamento quente e frio combinado (Figura 1) [0024] A Figura 1 mostra um dispositivo para o ciclo combinado que emprega compressão substancialmente isentrópica, usando um compressor, neste caso um dispositivo reciprocante, que eleva a temperatura e pressão do fluido de trabalho (e.g. ar) . 0 fluido de trabalho então passa por um meio de armazenamento térmico particulado (potencialmente gravilha ou grânulos metálicos) onde é arrefecido. Este é então expandido para arrefecer e baixar a pressão, antes de passar através de outra reserva de partículas, em que é aquecido de volta à temperatura ambiente e depois de volta ao passo um.
[0025] Para descarregar, o fluido de trabalho passa através do segundo armazenamento de calor para 2, é comprimido para 3, aquece via o primeiro armazenamento de calor para 4, expande de volta a 1.
[0026] Este dispositivo tem automaticamente a vantagem de evitar a necessidade de qualquer compressão ou expansão isotérmica. Isto significa que podem ser evitadas perdas inevitáveis associadas à carga/descarga dos dispositivos apenas quente ou apenas frio. Isto é 6 inerentemente mais eficiente.
Análise do ciclo
Ciclo/energia mecânica: (em carga)
Compressão isentrópica : [0027] = PxV^ (V,1-* -Vi1'*)
Arrefecimento de 2 para 3: e«-2 = P\Viy (V,1*7 -Vi1'7) Τ=Ύ~ Ε2-·3 = P2 (v3 -V2)
Em que: v, = Vj (p2/pl) -1/7 v3 = v2 (T3/T2) 1/u-7) T2 = Tx (V2/Vx) l'7 T3 aprox. = ip
Expandir de 3 para 4: 7 ε3^ = p2v3T (νΛ1 -Vj1"1) 1-7 em que v4 = v3T (p4/p3) '1/γ
Aquecer de 4 a 1: E4-i = Pi(Vx-V4)
Massa de fluidos envolvidos por ciclo: M= pV/RT (equação de estado)
Energia térmica guardada:
Et(2-»3) = M.Cp (T2 —T3)
Et(i-^) = M.Cp (Ti — T4)
Razão de armazenamento mecânico para térmico; = Ew2 + E2-*3 + E3^4 + E4„i
Et(2-.3) + ET(1<4) [0028] Como este ciclo é teoricamente reversível, devem ser alcançáveis eficiências elevadas.
Usos do conceito [0029] Na Figura 4, o aparelho é representado a ligar duas máquinas termodinâmicas com uma reserva de energia, de forma que a acção da entrada de energia é completamente independente da acção da saída. 8
Isto transforma o dispositivo numa forma de transmissão termodinâmica com a capacidade de armazenar uma quantidade significativa de energia.
[0030] Na modalidade ilustrada, toda a tubagem deve ser altamente isolada com a excepção dos tubos Ta que devem estar expostos para manter o ponto de referência.
[0031] Esta preparação contorna automaticamente a massa de armazenamento se a energia fornecida equivaler à energia removida, qualquer desequilíbrio produz transferência de energia contínua e automática de e para o armazenamento intermediário.
[0032] 0 princípio chave é que a adiçao ou remoção de energia é unicamente função das taxas relativas de fluxo de gás pelos dispositivos de entrada e saída. Se estes forem iguais, então não entra nem sai qualquer energia da reserva, se o fluxo de entrada for superior, então a energia é guardada, se o fluxo de saída for superior, a energia deixa a reserva.
[0033] Para evitar uma subida geral na entropia do sistema é necessário arrefecer pelo menos um fluxo ambiente. Isto pode ser conseguido abrindo a extremidade Ta (ambiente) do segundo armazenamento de calor à atmosfera de forma que o lado frio está então à pressão ambiente. Se todo o dispositivo é trabalhado a uma pressão elevada pode ser tornado mais compacto, isto pode ter aplicação no transporte de veículos híbridos e similares.
[0034] Para armazenamento em bloco de energia será desejável proceder ao armazenamento à pressão ambiente, o que pode ser conseguido passando os fluxos pressurizados da maquinaria pelos permutadores de calor nas extremidades das massas de armazenamento e ventilando ar à pressão ambiente através das reservas via estes permutadores de calor. 9 [0035] Quando é usado um permutador de calor e reserva não pressurizada, é provável que haja uma queda da temperatura associada a cada fase da transferência. Por exemplo, o ar pode deixar o compressor quente a 500 °C. Este ar será corrido pelo permutador de calor e pode entrar na reserva quente não pressurizada a cerca de 450 °C. Quando o sistema é revertido, a temperatura do ar apenas será aquecida para aproximadamente 400 °C.
Nesta situação, pode ser benéfico suplementar o calor na reserva não pressurizada com alguma fonte de calor externa, como electricidade ou gás.
[0036] Como este calor é adicionado a uma temperatura elevada, há um beneficio significativo em termos de aumento da densidade de energia da reserva e da energia recuperável aquando da descarga. Por exemplo, no exemplo apresentado a reserva pode ser aquecida até 550 °C e o fluxo de retorno de ar durante o ciclo de descarga seria reaquecido para a sua temperatura original de 500 °C.
[0037] Adicionalmente, este aquecimento pode ser usado para manter a temperatura da reserva se for deixado sem descarga por longos periodos de tempo. Isto tem uma aplicação particular em UPS ou unidades de alimentação em espera.
[0038] 0 armazenamento pressurizado em bloco pode ser conseguido pela colocação dos volumes de armazenamento subterraneamente a profundidades significativas, por exemplo podem ser usadas minas antigas. A massa da terra acima pode então ser usada para equilibrar as pressões de gás elevadas dentro da reserva.
[0039] Ciclos adicionais em que pode ser inserido no ciclo de bomba de calor/motor térmico.
Descrição detalhada das Figuras Figura 1 10 [0040] A Figura 1 mostra um sistema de armazenamento de energia 10 compreendendo: um meio compressor/expansor 20, que inclui um compressor 21, um expansor 22, e um meio de entrada/saída de energia 40; um primeiro meio de armazenamento de calor 50, um segundo meio de armazenamento de calor 60, um meio de transferência de pressão elevada 70, 71 e um meio de transferência de pressão reduzida 80, 81. Neste diagrama, o compressor/expansor 20 é representado como uma unidade singular.
[0041] O compressor 21 compreende: meio de entrada de pressão reduzida 23; uma câmara de compressão 24; pistão de compressão 25; e meio de escape da pressão elevada 26. Neste exemplo, o meio compressor 21 é configurado para executar em reverso e operar como um meio expansor na fase de descarga do ciclo. Há duas outras vias alternativas de conseguir a expansão na fase de descarga: (1) comutar os fluxos quando o sistema é revertido de modo a que o compressor 21 seja usado apenas para comprimir gás e o expansor 22 para expandir gás, mas isto tem a desvantagem de dimensionamento incorrecto do cilindro; e (2) fornecer um compressor/expansor separado para a parte de descarga do ciclo com comutação adequada do fluxo.
[0042] O expansor 22 compreende: Um meio de entrada de pressão elevada 27; uma câmara de expansão 28; um pistão de expansão 29; e um meio de escape de pressão reduzida 30. Neste exemplo, o expansor 22 é configurado para executar em reverso e operar como um meio compressor na fase de descarga do ciclo. Há duas outras vias de conseguir a expansão na fase de descarga: (1) comutar os fluxos quando o sistema é revertido de modo a que o compressor 21 apenas seja usado para comprimir gás e o expansor 22 para expandir gás, mas com a desvantagem de dimensionamento incorrecto do cilindro; e (2) fornecer um compressor/expansor separado para a parte de descarga do ciclo com comutação adequada do fluxo.
[0043] O meio de entrada/saída de energia 40 compreende uma 11 ligação mecânica de uma fonte/demanda energética 41, um mecanismo motor para o compressor 42, e um mecanismo motor para o expansor 43. A fonte/demanda energética 41 é uma fonte de energia quando usada no modo de entrada de energia ou uma demanda energética quando usada no modo de saida de energia.
[0044] 0 primeiro meio de armazenamento de calor 50 compreende um primeiro recipiente de pressão hermético 51 adequado para a pressão elevada, uma entrada/saida de pressão elevada 52, uma primeira reserva térmica 53 e uma entrada/saida de pressão elevada 54.
[0045] 0 segundo meio de armazenamento de calor 60 compreende um segundo recipiente de pressão hermético 61 adequado para a pressão reduzida, uma entrada/saida de pressão reduzida 62, uma segunda reserva térmica 63 e uma entrada/saida de pressão reduzida 64.
[0046] Para carregar o sistema 10, um gás de pressão reduzida no meio de transferência de pressão reduzida 80 entra no compressor 21 pelo meio de entrada de pressão reduzida 23 e é deixado passar para dentro da câmara de compressão 24. Quando o gás tiver entrado na câmara de compressão 24, o meio de entrada de pressão reduzida 23 é selado e o pistão de compressão 25 é então accionado pelo mecanismo motor 42. Quando o gás contido na câmara de compressão 24 tiver sido comprimido pelo pistão de compressão 25 até aproximadamente ao nível no meio de transferência de pressão elevada 70, o gás é transferido para o meio de transferência de pressão elevada 70 abrindo o meio de escape de pressão elevada 26.
[0047] O gás é transferido pelo meio de transferência de pressão elevada 70 para o primeiro meio de armazenamento de calor 50. O gás entra no primeiro meio de armazenamento de calor 50 através do meio de entrada/saida de pressão elevada 52 e passa pela primeira reserva térmica 53, que é englobada dentro do primeiro recipiente de pressão hermético 51. Como o gás passa através da primeira reserva térmica 53 transfere energia térmica para a primeira reserva 12 térmica 53 e sai do primeiro meio de armazenamento de calor 50 através do meio de entrada/saída de pressão elevada 54. O gás agora passa através do meio de transferência de pressão elevada 71 e entra no expansor 22 através do meio de entrada de pressão elevada 27 .
[0048] O gás de pressão elevada que entra no expansor 22 por via do meio de entrada de pressão elevada 27 é deixado passar para dentro da câmara de expansão 28. Quando o gás tiver entrado na câmara de expansão 28, o meio de entrada de pressão elevada 27 é selado e o pistão de expansão 29 é então accionado pelo mecanismo motor 43. Quando o gás contido na câmara de expansão 28 tiver sido expandido pelo pistão de expansão 29 até aproximadamente ao nivel no meio de transferência de pressão reduzida 81, o gás é transferido para o meio de transferência de pressão reduzida 81 através da abertura do meio de escape de pressão reduzida 30.
[0049] O gás é transferido pelo meio de transferência de pressão reduzida 81 para o segundo meio de armazenamento de calor 60. O gás entra no segundo meio de armazenamento de calor 60 através do meio de entrada/saida de pressão reduzida 62 e passa através da segunda reserva térmica 63, que está dentro do segundo recipiente de pressão hermético 61. Como o gás passa através da segunda reserva térmica 63 transfere energia térmica para a segunda reserva térmica 63 e sai do segundo meio de armazenamento de calor 60 através do meio de entrada/saída de pressão reduzida 64. O gás passa agora pelo meio de transferência de pressão reduzida 80 e está disponível para entrar no compressor 21 através do meio de entrada de pressão reduzida 23.
[0050] Este processo pode ser realizado até ao primeiro e segundo meios de armazenamento de calor 50, 60 serem plenamente carregados, após o que não é possível armazenar mais energia no sistema. Para descarregar o sistema, o processo é revertido e o compressor 21 opera como um expansor e o expansor 22 opera como um compressor. Os 13 fluxos que atravessam o sistema são revertidos e uma vez descarregado o sistema, as temperaturas por todo o sistema serão aproximadamente devolvidas às temperaturas iniciais.
[0051] Se o gás for ar e a pressão reduzida for definida como pressão atmosférica, então é provável que haja uma ventilação 90 ou 91 localizada dentro do meio de transferência de pressão reduzida 80. A ventilação 90 permite que o ar ambiente entre e saia do sistema conforme necessário e evita um aumento da entropia do sistema. Se o gás não for ar e/ou a pressão reduzida não for pressão atmosférica, então a ventilação 91 conduzirá a um reservatório do gás 92 que pode ser mantido a uma temperatura estável por meio de um permutador de calor 93. Se não for usado qualquer permutador de calor e/ou o gás não for ventilado para a atmosfera, então haverá um aumento contínuo da entropia (e assim temperatura) do sistema.
Figura 2 Descarga do Sistema na Figura 1 [0052] A Figura 2 mostra um diagrama P-V (pressão versus volume) idealizado para reserva de energia 10 na fase de descarga. A porção recta 180' representa o arrefecimento isobárico do fluxo de gás a partir de, neste exemplo, temperatura e pressão ambiente, à medida que passa através do segundo meio de armazenamento de calor 60; a curva 170' no lado esquerdo do diagrama representa uma compressão isentrópica no expansor 22; a porção recta 160' representa o aquecimento isobárico do fluxo, à medida que este passa através do primeiro meio de armazenamento de calor 50; e a curva 150' no lado direito do diagrama representa uma expansão isentrópica do gás no compressor 21. O trabalho recuperável é igual à área sombreada dentro das linhas. Naturalmente, é provável que o diagrama P-V real exiba algumas diferenças em relação ao ciclo idealizado devido a processos irreversíveis que ocorrem no ciclo real. Adicionalmente, como foi previamente mencionado, a parte de pressão reduzida do ciclo pode estar acima ou abaixo da pressão atmosférica, o gás não tem de ser ar e a temperatura reduzida (Tl) pode também ser definida 14 acima ou abaixo da temperatura ambiente.
Figura 3 Sistema de carga na Figura 1 [0053] A Figura 3 mostra um diagrama P-V (pressão versus volume) idealizado para a reserva de energia 10 na fase de carga. A curva 150 no lado direito do diagrama representa uma compressão isentrópica do fluxo de gás no compressor 21 a partir de, neste exemplo, temperatura e pressão ambiente; a porção recta 160 representa o arrefecimento isobárico do fluxo, quando este passa através do primeiro meio de armazenamento de calor 50; a curva 170 no lado direito do diagrama representa uma expansão isentrópica de volta à pressão atmosférica no expansor 22; e a porção recta 180 representa aquecimento isobárico do fluxo, quando este passa pelo segundo meio de armazenamento de calor 60 de volta ao expansor de temperatura ambiente. O trabalho realizado e, por conseguinte, o trabalho mecânico guardado é igual à área sombreada dentro das linhas. Naturalmente, é provável que o diagrama P-V real exiba algumas diferenças em relação ao ciclo idealizado devido a processos irreversíveis que ocorrem dentro do ciclo real. Adicionalmente, tal como foi previamente mencionado, a parte de pressão reduzida do ciclo pode estar acima ou abaixo da pressão atmosférica, o gás não tem de ser ar e a temperatura reduzida (Tl) pode ser definida acima ou abaixo da temperatura ambiente.
Figura 4 - Armazenamento de energia e transmissão [0054] A Figura 4 mostra um sistema de armazenamento de energia 10' que compreende: um primeiro meio compressor/expansor 20' que inclui um primeiro compressor 21' e um primeiro expansor 22'; um segundo meio compressor/expansor 120 que inclui um segundo expansor 121 e segundo compressor 122; um meio de entrada de energia 40; um meio de saída de energia 140; um primeiro meio de armazenamento de calor 50'; um segundo meio de armazenamento de calor 60'; um meio de transferência de pressão elevada 70', 71', 72 e73; e um 15 82 e 83. meio de transferência de pressão reduzida 80', 81 [0055] O primeiro compressor 21' compreende: um meio de entrada de pressão reduzida 23'; uma primeira câmara de compressão 24'; um primeiro pistão de compressão 25' ; e um meio de escape de pressão elevada 26'.
[0056] O primeiro expansor 22' compreende: um meio de entrada de pressão elevada 27'; uma primeira câmara de expansão 28'; um primeiro pistão de expansão 29'; e um meio de escape de pressão reduzida 30'.
[0057] 0 segundo expansor 121 compreende: um meio de saída de pressão reduzida 123; uma segunda câmara de expansão 124; um segundo pistão de expansão 125; e um meio de entrada de pressão elevada 126.
[0058] 0 segundo compressor 122 compreende: um meio de saída de pressão elevada 127; uma segunda câmara de compressão 128; um segundo pistão de compressão 129; e um meio de entrada de pressão reduzida 130.
[0059] 0 meio de entrada de energia 40' compreende: uma ligaçao mecânica a partir de uma fonte de energia 41'; um mecanismo motor 42' para o primeiro pistão de compressão 25'; e um mecanismo motor 43' para o primeiro pistão de expansão 29' .
[0060] 0 meio de saída de energia 140 compreende: uma ligaçao mecânica de uma demanda de energia 141; um mecanismo motor 142 para o segundo pistão de expansão 125; e um mecanismo motor 143 para o segundo pistão de compressão 129.
[0061] 0 primeiro meio de armazenamento de calor 50' compreende um primeiro recipiente de pressão hermético 51' adequado para a pressão elevada, um meio de entrada de pressão elevada 52' , 56, um meio 16 de saída de pressão elevada 54' e 55, uma câmara de distribuição de calor 57, uma primeira câmara de distribuição ambiente 58 e uma primeira reserva térmica 53'.
[0062] 0 segundo meio de armazenamento de calor 60' compreende um segundo recipiente de pressão hermético 61' adequado para a pressão reduzida, um meio de entrada de pressão reduzida 62', 66, um meio de saída de pressão reduzida 64' e 65, uma câmara de distribuição fria 67, uma segunda câmara de distribuição ambiente 68 e uma segunda reserva térmica 63' .
[0063] Assumindo que há energia suficiente guardada no primeiro e no segundo meios de armazenamento de calor 50' e 60', então há apenas cinco modos de funcionamento possíveis: 1. Apenas carregamento. Se não está a ser extraída energia pelo meio de saída de energia 140 e a energia está a ser adicionada pelo meio de entrada de energia 40' , então o fluxo irá carregar o primeiro e o segundo meios de armazenamento de calor 50' e 60' . 2. Parte Carga e Parte Fluxo Directo. Se estiver a ser extraída menos energia pelo meio de saída de energia 140 do que a que está a ser fornecida pelo meio de entrada de energia 40' então o fluxo irá dividir com fluxo suficiente destinado a fornecer os requisitos de produção de energia do meio compressor/expansor 120 e o fluxo remanescente irá carregar o primeiro e o segundo meios de armazenamento de calor 50' e 60'. Isto pode ser analisado como combinação de (1) e (3) . 3. Fluxo Directo. Se a mesma energia estiver a ser extraída pelo meio de saída de energia 140 como é fornecida pelo meio de entrada de energia 40' então quase todo o fluxo irá desviar-se do primeiro e segundo meios de armazenamento de calor 50' e 60' e passar directamente do compressor 21' para o expansor 121 e 17 também do expansor 22' para o compressor 122. 4. Parte Fluxo Directo e Parte Descarga. Se estiver a ser extraída mais energia pelo meio de saída de energia 140 do que a que está a ser fornecida pelo meio de saída de energia 40', então o fluxo do meio compres sor/expansor 20' irá passar directamente pelo sistema como no caso (3) e haverá um fluxo adicional que será extraído do primeiro e segundo meio de armazenamento de calor 50' e 60'. Este fluxo adicional deve combinar-se ao fluxo directo para igualar a produção de energia necessária. Isto pode ser analisado como uma combinação de (3) e (5) . 5. Descarga apenas. Se não estiver a ser fornecida energia pelo meio de entrada de energia 40' então toda energia para accionar o meio compressor/expansor 120 deve ser extraída do primeiro e segundo meios de armazenamento de calor 50' e 60' .
Se o primeiro e segundo meios de armazenamento de calor 50' e 60' estiverem vazios então as únicas opções disponíveis são (1) a (3) até ser adicionada alguma carga ao sistema.
Modo (1) - Apenas carga [0064] Neste cenário, a entrada de energia está a ser usada puramente para carregar o primeiro e segundo meios de armazenamento de calor 50' e 60'.É idêntico à situação de carga do dispositivo representada na Figura 1. Nesta configuração, a energia está a ser apenas introduzida e não há, assim, necessidade de considerar qualquer fluxo pelo segundo compressor 121 e do segundo expansor 122.
[0065] Em uso, um gás de pressão reduzida no meio de transferência de pressão reduzida 80' entra no primeiro compressor 21' através do meio de entrada de pressão reduzida 23' e é deixado passar para dentro da primeira câmara de compressão 24' . Quando o gás tiver entrado na primeira câmara de compressão 24', o meio de entrada de 18 pressão reduzida 23' é selado e primeiro pistão de compressão 25' é então accionado pelo mecanismo motor 42' . Quando o gás contido na câmara de compressão 24' tiver sido comprimido pelo pistão de compressão 25' até aproximadamente ao nivel no meio de transferência de pressão elevada 70', o gás é transferido para o meio de transferência de pressão elevada 70' abrindo o meio de escape de pressão elevada 26' .
[0066] O gás é transferido pelo meio de transferência de pressão elevada 70' para a câmara de distribuição quente 57. O gás entra na câmara de distribuição quente 57 através do meio de entrada de pressão elevada 52'. O gás sai da câmara de distribuição quente 57 e passa através da primeira reserva térmica 53' , que está incluída dentro do primeiro recipiente de pressão hermético 51'. À medida que o gás passa através da primeira reserva térmica 53' transfere energia térmica para a primeira reserva térmica 53' e entra na primeira câmara de distribuição ambiente 58. Sai então da primeira câmara de distribuição ambiente 58 através do meio de saída de pressão elevada 54' . O gás passa então pelo meio de transferência de pressão elevada 71' e entra no primeiro expansor 22' através do meio de entrada de pressão elevada 27' .
[0067] 0 gás de pressão elevada que entra no primeiro expansor 22' por via do meio de entrada de pressão elevada 27' é deixado passar para dentro da primeira câmara de expansão 28' . Quando o gás tiver entrado na primeira câmara de expansão 28' , o meio de entrada de pressão elevada 27' é selado e o primeiro pistão de expansão 29 ' é então accionado pelo mecanismo motor 43'. Quando o gás contido na primeira câmara de expansão 28' tiver sido expandido pelo primeiro pistão de expansão 29' até aproximadamente ao nível no meio de transferência de pressão reduzida 81', o gás é transferido para o meio de transferência de pressão reduzida 81' abrindo o meio de escape de pressão reduzida 30' .
[0068] 0 gás é transferido pelo meio de transferência de pressão 19 reduzida 81' para o segundo meio de armazenamento de calor 60' . O gás entra na câmara de distribuição fria 67 através do meio de entrada de pressão reduzida 62' e passa através da segunda reserva térmica 63', que está incluida dentro do segundo recipiente de pressão hermético 61' . À medida que o gás passa através da segunda reserva térmica 63', recebe energia térmica da segunda reserva térmica 63' e então entra na segunda câmara de distribuição ambiente 68. O gás sai então da segunda câmara de distribuição ambiente 68 através do meio de saída de pressão reduzida 64'. O gás passa agora pelo meio de transferência de pressão reduzida 80' e está disponível para entrar no primeiro expansor 21' através do meio de entrada de pressão reduzida 23' .
[0069] Se o gás for ar e a pressão reduzida for definida como pressão atmosférica, então é provável que haja uma ventilação 90' ou 91' localizada dentro do meio de transferência de pressão reduzida 80' . A ventilação 90' permite que o ar ambiente entre e saia do sistema conforme necessário e evita um aumento da entropia do sistema. Se o gás não for ar e/ou a pressão reduzida não for pressão atmosférica, então a ventilação 91' conduzirá a um reservatório do gás 92' que pode ser mantido a uma temperatura estável por meio de um permutador de calor 93'. Se não for usado um permutador de calor e/ou o gás não for ventilado para a atmosfera, então haverá um aumento contínuo da entropia (e assim temperatura) do sistema.
Modo (3) - Fluxo Directo [0070] Neste cenário, a entrada de energia está a ser usada para conduzir directamente a saída de energia sem quaisquer fluxos significativos pelos primeiro e segundo meios de armazenamento de calor 50' e 60' .
[0071] Em uso, um gás de pressão reduzida no meio de transferência de pressão reduzida 80' entra no primeiro compressor 21' através do meio de entrada de pressão reduzida 23' e é deixado passar para 20 dentro da primeira câmara de compressão 24' . Quando o gás tiver entrado na primeira câmara de compressão 24', o meio de entrada de pressão reduzida 23' é selado e primeiro pistão de compressão 25' é então accionado pelo mecanismo motor 42' . Quando o gás contido na câmara de compressão 24' tiver sido comprimido pelo pistão de compressão 25' até aproximadamente ao nível no meio de transferência de pressão elevada 70', o gás é transferido para o meio de transferência de pressão elevada 70' abrindo o meio de escape de pressão elevada 26'.
[0072] 0 gás é transferido pelo meio de transferência de pressão elevada 70' para a câmara de distribuição quente 57. O gás entra na câmara de distribuição quente 57 através do meio de entrada de pressão elevada 52' . O gás sai da câmara de distribuição quente 57 e passa através da saída de pressão elevada 55 para dentro do meio de transferência de pressão elevada 72. O gás passa agora pelo meio de transferência de pressão elevada 72 e entra no segundo expansor 121 através do meio de entrada de pressão elevada 126.
[0073] 0 gás de pressão elevada que entra no segundo expansor 121 por via do meio de entrada de pressão elevada 126 é deixado passar para dentro da segunda câmara de expansão 124. Quando o gás tiver entrado na segunda câmara de expansão 124, o meio de entrada de pressão elevada 126 é selado e o segundo pistão de expansão 125 é então accionado pelo mecanismo motor 142. Quando o gás contido na segunda câmara de expansão 124 tiver sido expandido pelo segundo pistão de expansão 125 até aproximadamente ao nível no meio de transferência de pressão reduzida 82, o gás é transferido para o meio de transferência de pressão reduzida 82 através da abertura do meio de escape de pressão reduzida 123.
[0074] O gás é transferido pelo meio de transferência de pressão reduzida 82 para o segundo meio de armazenamento de calor 60' . O gás entra na segunda câmara de distribuição ambiente 68 através do meio de entrada de pressão reduzida 66 e sai imediatamente pela 21 saída de pressão reduzida 64' . 0 gás passa então pelo meio de transferência de pressão reduzida 80' e está disponível para entrar no primeiro compressor 21' através do meio de entrada de pressão reduzida 23' .
[0075] Adicionalmente, um gás frio de pressão reduzida no meio de transferência de pressão reduzida 83 entra no segundo compressor 122 através do meio de entrada de pressão reduzida 130 e é deixado passar para dentro da segunda câmara de compressão 128. Quando o gás tiver entrado na segunda câmara de compressão 128, o meio de entrada 130 é selado e o segundo pistão de compressão 25 é então accionado pelo mecanismo motor 143. Quando o gás contido na segunda câmara de compressão 128 tiver sido comprimido pelo segundo pistão de compressão 129 até aproximadamente ao nível no meio de transferência de pressão elevada 73, o gás é transferido para o meio de transferência de pressão elevada 73 através da abertura do meio de escape de pressão elevada 127. A temperatura do gás que entra no meio de escape de pressão elevada 73 deve ser aproximadamente ambiente.
[0076] O gás é transferido pelo meio de transferência de pressão elevada 73 para a primeira câmara de distribuição ambiente 58. O gás entra na primeira câmara de distribuição ambiente 58 através do meio de entrada de pressão elevada 56 e sai imediatamente pela saída de pressão elevada 54' . 0 gás passa então através do meio de transferência de pressão elevada 71' e está disponível para entrar no primeiro expansor 22' através do meio de entrada de pressão elevada 27' .
[0077] 0 gás de pressão elevada que entra no primeiro expansor 22' por via do meio de entrada de pressão elevada 27' é deixado passar para dentro da primeira câmara de expansão 28'. Quando o gás tiver entrado na primeira câmara de expansão 28', o meio de entrada de pressão elevada 27' é selado e o primeiro pistão de expansão 29' é então accionado pelo mecanismo motor 43' . Quando o gás contido na primeira 22 câmara de expansão 28' tiver sido expandido pelo primeiro pistão de expansão 29' até aproximadamente ao nivel no meio de transferência de pressão reduzida 81', o gás é transferido para o meio de transferência de pressão reduzida 81' abrindo o meio de escape de pressão reduzida 30'.
[0078] O gás é transferido pelo meio de transferência de pressão reduzida 81' para o segundo meio de armazenamento de calor 60' . O gás entra na câmara de distribuição fria 67 através do meio de entrada de pressão reduzida 62' e sai imediatamente pela saida de pressão reduzida 65. O gás passa agora pelo meio de transferência de pressão reduzida 83 e está disponível para entrar no segundo compressor 122 através do meio de entrada de pressão reduzida 130.
[0079] Se a entrada de energia for equivalente à saída de energia, então deve haver fluxos mínimos através do primeiro e segundo meios de armazenamento de calor 50' e 60' e há, com efeito, uma via de fluido directa entre o primeiro compressor 21' e o segundo expansor 121 e também entre o primeiro expansor 22' e o segundo compressor 122. É provável que quaisquer perdas nesta 'transmissão de fluidos' se materializem como calor residual e pode ser necessário arrefecer o meio de transferência de pressão elevada 71' com um permutador de calor 94, de modo a manter a temperatura base no nível correcto. Isto soma-se ao fornecido para o meio de transferência de pressão reduzida 80' coberto abaixo.
[0080] Se o gás for ar e a pressão reduzida for definida como pressão atmosférica, então é provável que haja uma ventilação 90' ou 91' localizada dentro do meio de transferência de pressão reduzida 80' . A ventilação 90' permite que o ar ambiente entre e saia do sistema conforme necessário e evita um aumento da entropia do sistema. Se o gás não for ar e/ou a pressão reduzida não for pressão atmosférica, então a ventilação 91' conduzirá a um reservatório do gás 92' que pode ser mantido a uma temperatura estável por meio de um permutador de calor 93'. Se não for usado um permutador de calor e/ou o gás não 23 for ventilado para a atmosfera, então haverá um aumento contínuo da entropia (e, por conseguinte, temperatura) do sistema.
Modo (5) - Apenas descarga [0081] Neste cenário, a energia é toda extraída do primeiro e segundo meios de armazenamento de calor 50' e 60'. É idêntico à situação de descarga do dispositivo da Figura 1. Contudo, nesta configuração, a energia está apenas a ser produzida e não há, assim, necessidade de considerar gualguer fluxo através do primeiro compressor 21' e do primeiro expansor 22'. Assumindo gue há energia armazenada suficiente para fornecer esta potência, então isto pode ser analisado do modo gue se segue.
[0082] Em uso, um gás de pressão elevada no meio de transferência de pressão elevada 72 entra no segundo expansor 121 pelo meio de entrada de pressão elevada 126 e é deixado passar para dentro da segunda câmara de expansão 124. Quando o gás tiver entrado na segunda câmara de expansão 124, o meio de entrada de pressão elevada 126 é selado e o segundo pistão de expansão 125 é então accionado pelo mecanismo motor 142. Quando o gás contido na segunda câmara de expansão 124 tiver sido expandido pelo pistão de expansão 125 até aproximadamente ao nível no meio de transferência de pressão reduzida 82, o gás é transferido para o meio de transferência de pressão reduzida 82 através da abertura do meio de escape de pressão elevada 123.
[0083] O gás é transferido pelo meio de transferência de pressão reduzida 82 para o segundo meio de armazenamento de calor 60' . O gás entra na segunda câmara de distribuição ambiente 68 através do meio de entrada de pressão elevada 66 e passa através da segunda reserva térmica 63', gue está incluída dentro do segundo recipiente de pressão hermético 61' . À medida que o gás passa pela segunda reserva térmica 63', transfere energia térmica para a segunda reserva térmica 63' e sai da câmara de distribuição fria 67 24 através do meio de saída de pressão reduzida 65. 0 gás passa agora pelo meio de transferência de pressão reduzida 83 e entra no segundo meio compressor 122 pelo meio de entrada de pressão reduzida 130.
[0084] O gás de pressão reduzida gue entra no segundo compressor 122 por via do meio de entrada de pressão reduzida 130 é deixado passar para dentro da segunda câmara de compressão 128. Quando o gás tiver entrado na segunda câmara de compressão 128, o meio de entrada de pressão reduzida 130 é selado e o segundo pistão de compressão 129 é então accionado pelo mecanismo motor 143. Quando o gás contido na segunda câmara de compressão 128 tiver sido comprimido pelo segundo pistão de compressão 129 até aproximadamente ao nível no meio de transferência de pressão elevada 73, o gás é transferido para o meio de transferência de pressão elevada 73 através da abertura do meio de escape de pressão elevada 127.
[0085] 0 gás é transferido pelo meio de transferência de pressão elevada 73 para o primeiro meio de armazenamento de calor 50' . O gás entra na primeira câmara de distribuição ambiente 58 pelo meio de entrada de pressão elevada 56 e passa através da primeira reserva térmica 53', que está incluída dentro do primeiro recipiente de pressão hermético 51' . À medida que o gás passa através da primeira reserva térmica 53', recebe energia térmica da primeira reserva térmica 53' e sai do meio de distribuição quente 57 através do meio de saída de pressão elevada 55. O gás passa então pelo meio de transferência de pressão elevada 72 e está disponível para entrar no segundo expansor 121 através do meio de entrada de pressão elevada 126.
[0086] Se o gás for ar e a pressão reduzida for definida como pressão atmosférica, então é provável que haja uma ventilação 90' ou 91' localizada dentro do meio de transferência de pressão reduzida 80' . A ventilação 90' permite que o ar ambiente entre e saia do sistema conforme necessário e evita um aumento da entropia do sistema. Se o gás não for ar e/ou a pressão reduzida não for pressão atmosférica, 25 então a ventilação 91' conduzirá a um reservatório do gás 92' que pode ser mantido a uma temperatura estável por meio de um permutador de calor 93'. Se não for usado um permutador de calor e/ou o gás não for ventilado para a atmosfera, então haverá um aumento continuo da entropia (e, por conseguinte, temperatura) do sistema.
Lisboa, 26

Claims (21)

  1. ΚΕIVINDICAÇOE S 1. Aparelho (10) para armazenar energia, compreendendo: uma câmara de compressão (24) para receber um gás; um pistão de compressão (21) para comprimir o gás contido na câmara de compressão (24); um primeiro meio de armazenamento de calor (50) para receber e armazenar energia térmica do gás comprimido pelo pistão de compressão (21); uma câmara de expansão (28) para receber o gás após exposição ao primeiro meio de armazenamento de calor (50); um meio de expansão de pistão (22) para expandir o gás recebido na câmara de expansão (28); e, um segundo meio de armazenamento de calor (60) para transferir energia térmica ao gás expandido pelo pistão de expansão (22) , em que o aparelho é configurado de modo a que o gás passe através de cada um dos meios de armazenamento de calor, primeiro e segundo, para transferência de energia térmica de ou para o gás.
  2. 2. Aparelho (10) de acordo com a reivindicação 1, em que o gás é ar atmosférico, nitrogénio ou um gás nobre.
  3. 3. Aparelho (10) de acordo com a reivindicação 1 ou 2, em que 0 aparelho é configurado de modo a que o gás volte a entrar na câmara de compressão após passar pelo segundo meio de armazenamento de calor.
  4. 4. Aparelho (10) de acordo com a reivindicação 1 ou 2, em que 0 aparelho tem uma pressão sistémica base supra-atmosférica.
  5. 5. Aparelho (10) de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que pelo menos um dos meios de armazenamento de calor, primeiro ou segundo, compreende uma câmara para receber 1 gás e material particulado alojado na câmara.
  6. 6. Aparelho (10) de acordo com a reivindicação 5, em que o material particulado compreende partículas sólidas e/ou fibras empacotadas para formar uma estrutura permeável ao gás.
  7. 7. Aparelho (10) de acordo com a reivindicação 6, em que as partículas sólidas e/ou fibras são metálicas.
  8. 8. Aparelho (10) de acordo com a reivindicação 6, em que as partículas sólidas compreendem um mineral ou cerâmica.
  9. 9. Aparelho (10) de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, compreendendo ainda um gerador para recuperar a energia guardada no primeiro e segundo meios de armazenamento de calor.
  10. 10. Aparelho (10) de acordo com a reivindicação 9, em que o gerador é acoplado a um ou a ambos os pistões de compressão ou de expansão.
  11. 11. Aparelho (10) de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, em que um ou ambos os pistões de compressão ou de expansão são configuráveis para operar no sentido inverso durante a descarga.
  12. 12. Aparelho (10') para transmitir energia mecânica a partir de um dispositivo de entrada para um dispositivo de saída, compreendendo: uma secção de armazenamento de energia que compreende: uma primeira câmara de compressão (24') para receber um gás; um primeiro pistão de compressão (21') para comprimir o 2 gás contido na primeira câmara de compressão (24'); um primeiro meio de armazenamento de calor (50') para receber e armazenar energia térmica do gás comprimido pelo primeiro pistão de compressão (21'); uma primeira câmara de expansão (28') para receber o gás após exposição ao primeiro meio de armazenamento de calor (50' ) ; um primeiro pistão de expansão (22') para expandir o gás recebido na primeira câmara de expansão (28') ; e um segundo meio de armazenamento de calor (60') para transferir energia térmica ao gás expandido pelo primeiro pistão de expansão (22' ) ; em que o aparelho é configurado de modo a que o gás passe através de cada um dos meios de armazenamento de calor, primeiro e segundo, para transferência de energia térmica de ou para o gás, e uma secção de motor térmico que compreende: uma segunda câmara de compressão (128) em comunicação fluida com o segundo meio de armazenamento de calor (60') e um primeiro meio de armazenamento de calor (50'); um segundo pistão de compressão (122) para comprimir gás recebido na segunda câmara de compressão (128) para transferência para a primeira câmara de armazenamento de calor (50' ) ; uma segunda câmara de expansão (124) em comunicação fluida com o primeiro meio de armazenamento de calor (50') e com o segundo meio de armazenamento de calor (60'); e um segundo pistão de expansão (121) para permitir a expansão do gás recebido na segunda câmara de expansão (124) a partir do primeiro meio de armazenamento de calor (50') .
  13. 13. Aparelho (10') de acordo com a reivindicação 12, que é configurado para armazenar energia num primeiro modo de funcionamento quando a produção de energia do sistema é inferior 3 à energia fornecida e é configurado para recuperar automaticamente a energia num segundo modo de funcionamento quando a energia exigida ao sistema sobe acima da energia fornecida.
  14. 14. Aparelho (10') de acordo com a reivindicação 13, que é configurado para comutar automaticamente entre o primeiro e o segundo modos de funcionamento.
  15. 15. Aparelho (10') de acordo com a reivindicação 14, que é configurado para reagir automaticamente a um desequilíbrio nas energias de entrada e saída.
  16. 16. Aparelho (10') de acordo com a reivindicação 14 ou com a reivindicação 15, que é configurado para contornar automaticamente o primeiro e segundo meios de armazenamento de calor (50', 60') quando a energia fornecida e usada estão equilibradas.
  17. 17. Um método de armazenamento de energia num aparelho de armazenamento de energia (10) de acordo com a reivindicação 1, método esse que compreende: receber um gás numa câmara de compressão; comprimir o gás recebido na câmara de compressão; transferir e armazenar energia térmica do gás comprimido num primeiro meio de armazenamento de calor; receber o gás numa câmara de expansão após exposição ao primeiro meio de armazenamento de calor; expandir o gás recebido na câmara de expansão; transferir energia térmica para o gás expandido num segundo meio de armazenamento de calor; em que o gás passa através de cada um dos meios de armazenamento de calor, primeiro e segundo, para transferência de energia térmica de ou para o gás. 4
  18. 18. Um método de acordo com a reivindicação 17, em que a transferência de calor do gás para o primeiro meio de armazenamento de calor é substancialmente isobárica e/ou a transferência de calor do segundo meio de armazenamento de calor para o gás é substancialmente isobárica .
  19. 19. Um método de acordo com a reivindicação 17, em que a compressão e/ou expansão é substancialmente adiabática ou substancialmente isentrópica.
  20. 20. Um método de acordo com a reivindicação 17, em que o aparelho opera num modo de carregamento para armazenar energia, que compreende uma etapa de compressão substancialmente isentrópica, uma etapa de arrefecimento substancialmente isobárica, uma etapa de expansão substancialmente isentrópica e uma etapa de aquecimento substancialmente isobárica.
  21. 21. Um método de acordo com a reivindicação 17, em que o aparelho é operável num modo de carregamento para armazenar energia no qual o primeiro e segundo meios de armazenamento de calor são carregados, e é operável num modo de descarga para recuperar energia no qual o primeiro e segundo meios de armazenamento de calor são descarregados. Lisboa, 5
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