RU2508453C2 - Система аккумулирования термоэлектрической энергии с промежуточным баком-накопителем и способ аккумулирования термоэлектрической энергии - Google Patents

Система аккумулирования термоэлектрической энергии с промежуточным баком-накопителем и способ аккумулирования термоэлектрической энергии Download PDF

Info

Publication number
RU2508453C2
RU2508453C2 RU2012101601/06A RU2012101601A RU2508453C2 RU 2508453 C2 RU2508453 C2 RU 2508453C2 RU 2012101601/06 A RU2012101601/06 A RU 2012101601/06A RU 2012101601 A RU2012101601 A RU 2012101601A RU 2508453 C2 RU2508453 C2 RU 2508453C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
storage tank
heat
storage medium
heat exchanger
heat storage
Prior art date
Application number
RU2012101601/06A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2012101601A (ru
Inventor
Ярослав ХЕМРЛЕ
Лилиан КАУФМАНН
Мемет МЕРКАНГОЕЦ
Original Assignee
Абб Рисерч Лтд
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Абб Рисерч Лтд filed Critical Абб Рисерч Лтд
Publication of RU2012101601A publication Critical patent/RU2012101601A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2508453C2 publication Critical patent/RU2508453C2/ru

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S60/00—Arrangements for storing heat collected by solar heat collectors
    • F24S60/30—Arrangements for storing heat collected by solar heat collectors storing heat in liquids
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K1/00—Steam accumulators
    • F01K1/08—Charging or discharging of accumulators with steam
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K3/00—Plants characterised by the use of steam or heat accumulators, or intermediate steam heaters, therein
    • F01K3/08—Use of accumulators and the plant being specially adapted for a specific use
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K3/00—Plants characterised by the use of steam or heat accumulators, or intermediate steam heaters, therein
    • F01K3/12—Plants characterised by the use of steam or heat accumulators, or intermediate steam heaters, therein having two or more accumulators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K3/00—Plants characterised by the use of steam or heat accumulators, or intermediate steam heaters, therein
    • F01K3/14—Plants characterised by the use of steam or heat accumulators, or intermediate steam heaters, therein having both steam accumulator and heater, e.g. superheating accumulator
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B1/00—Methods of steam generation characterised by form of heating method
    • F22B1/02—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers
    • F22B1/028—Steam generation using heat accumulators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S60/00—Arrangements for storing heat collected by solar heat collectors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D17/00—Regenerative heat-exchange apparatus in which a stationary intermediate heat-transfer medium or body is contacted successively by each heat-exchange medium, e.g. using granular particles
    • F28D17/04—Distributing arrangements for the heat-exchange media
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • F28D20/0056—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using solid heat storage material
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • F28D20/02—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using latent heat
    • F28D20/021—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using latent heat the latent heat storage material and the heat-exchanging means being enclosed in one container
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • F28D20/0034—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using liquid heat storage material
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • F28D20/02—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using latent heat
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • F28D20/0034—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using liquid heat storage material
    • F28D2020/0047—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using liquid heat storage material using molten salts or liquid metals
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • F28D2020/0065—Details, e.g. particular heat storage tanks, auxiliary members within tanks
    • F28D2020/0069—Distributing arrangements; Fluid deflecting means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • F28D2020/0065—Details, e.g. particular heat storage tanks, auxiliary members within tanks
    • F28D2020/0082—Multiple tanks arrangements, e.g. adjacent tanks, tank in tank
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/14—Thermal energy storage
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E70/00—Other energy conversion or management systems reducing GHG emissions
    • Y02E70/30—Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S165/00—Heat exchange
    • Y10S165/902—Heat storage

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
  • Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)
  • Compression-Type Refrigeration Machines With Reversible Cycles (AREA)

Abstract

Изобретение относится к системе и способу аккумулирования электроэнергии посредством аккумулирования тепловой энергии. Система аккумулирования термоэлектрической энергии включает в себя контур рабочей жидкости, предназначенный для циркуляции рабочей жидкости через теплообменник (16), и контур теплоаккумулирующей среды, предназначенный для циркуляции теплоаккумулирующей среды. Контур циркуляции теплоаккумулирующей среды содержит, по меньшей мере, один горячий бак-накопитель (24), один промежуточный бак-накопитель (22) и один холодный бак-накопитель (20), соединенные между собой с помощью теплообменника (16). Часть теплоаккумулирующей среды ответвляется и направляется в промежуточный бак-накопитель от горячего или холодного бака-накопителя либо от промежуточного бака-накопителя в горячий или холодный бак-накопитель, соединяясь с другой частью теплоаккумулирующей среды, непосредственно протекающей между холодным и горячим баками-накопителями. Достигается высокий суммарный КПД системы аккумулирования с минимальными температурами и одновременно минимизация количества используемой теплоаккумулирующей среды и снижение капитальных затрат. 4 н. и 42 з.п. ф-лы, 6 ил.

Description

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится, в общем случае, к области аккумулирования электроэнергии. В частности, оно касается системы и способа, предназначенных для аккумулирования электрической энергии посредством аккумулирования тепловой энергии в аккумуляторе тепловой энергии.
Уровень техники
Системы выработки электроэнергии, работающие в базовом режиме нагрузки, такие как атомные электростанции, и генераторы электроэнергии с вероятностными, нерегулярными источниками энергии, типа ветрогенераторов, и солнечных батарей, вырабатывают избыточное количество электроэнергии во время низкого уровня потребности в электроэнергии. Крупномасштабные системы аккумулирования электроэнергии являются средством сохранения этой избыточной энергии до времени пиковой потребности и обеспечения сбалансированности между общим объемом вырабатываемой и потребляемой электроэнергии.
В документе EP 1577548 заявитель описал идею создания системы аккумулирования термоэлектрической энергии (TEES - thermoelectric energy storage). Система TEES преобразует избыточную электроэнергию в тепло во время цикла зарядки, сохраняет тепло и преобразует тепловую энергию обратно в электроэнергию во время цикла разрядки, когда это становится необходимым. Такая система аккумулирования энергии является надежной, компактной, независимой от места установки и пригодной для аккумулирования электроэнергии в больших объемах. Тепловая энергия может аккумулироваться в виде физической теплоты посредством изменения температуры или в форме скрытой теплоты за счет фазового перехода, либо сочетания обеих этих форм. Теплоаккумулирующая среда, служащая для накопления и сохранения физической теплоты, может быть твердой, жидкой или газообразной. Теплоаккумулирующая среда для накопления и сохранения скрытой теплоты образуется в процессе фазового перехода вещества и может включать в себя любую из вышеуказанных фаз или их сочетание в последовательном или параллельном процессе.
Суммарный КПД системы аккумулирования электроэнергии может быть определен как процентное отношение количества электроэнергии, которая может быть отобрана из аккумулятора, к количеству электроэнергии, используемой для его зарядки, при условии, что система аккумулирования энергии после разрядки возвращается в исходное состояние до начала следующего цикла зарядки аккумулятора. Суммарный КПД возрастает, когда достигается максимальное увеличение коэффициентов термодинамической обратимости. Однако важно отметить, что все технологии аккумулирования электроэнергии неизбежно имеют ограниченный суммарный КПД. Таким образом, для каждой единицы количества электроэнергии, используемой для зарядки аккумулятора, лишь ее определенный процент извлекается из системы после разрядки. Остальная часть электроэнергии оказывается потерянной. К примеру, если тепло, аккумулируемое в системе TEES, образуется с помощью резистивных нагревателей, то достигается суммарный КПД на уровне около 40%. Величина КПД процесса аккумулирования термоэлектрической энергии ограничена ввиду различных причин, связанных с действием второго закона термодинамики. Во-первых, превращение тепла в работу в тепловой машине ограничено величиной эффективности цикла Карно. Во-вторых, КПД любого теплового насоса уменьшается при увеличении перепада температур на его входе и выходе. В-третьих, любой переток тепла от рабочей жидкости к аккумулятору тепла и обратно требует наличия между ними перепада температур. Этот факт неизбежно снижает величину температуры и способность тепла производить механическую работу.
Следует отметить, что цикл зарядки системы TEES также называют циклом теплового насоса, а цикл разрядки системы TEES называют также циклом тепловой машины. В концепции функционирования системы TEES необходима передача тепла от горячей рабочей жидкости теплоаккумулирующей среде во время цикла теплового насоса и обратно от теплоаккумулирующей среды к рабочей жидкости во время цикла тепловой машины. Тепловой насос требует выполнения механической работы для передачи тепловой энергии от холодного источника к более нагретому теплопоглощающему устройству. Поскольку количество энергии, запасенной на горячей стороне, является большим, чем работа, необходимая для получения количества энергии, равного энергии, отбираемой на холодной стороне, тепловой насос будет «умножать» тепло, по сравнению с выработкой электроэнергии резистивными нагревателями. Отношение количества тепла на выходе к работе на входе теплового насоса называют коэффициентом эффективности, и его величина больше единицы. Таким образом, использование теплового насоса увеличивает суммарный КПД системы TEES.
В документе EP 08162614 описана идея использования транскритических термодинамических циклов для усовершенствования систем TEES. На фиг.1 показаны кривые температур теплообменника, контактирующего с теплоаккумулирующей средой во время циклов зарядки и разрядки транскритической системы TEES. Вдоль оси абсцисс отложено количество тепла, подводимого в систему, а вдоль оси ординат отложены значения температуры, причем кривые диаграммы являются изобарами. Сплошная линия отображает кривую температур рабочей жидкости в цикле зарядки транскритической системы TEES. Пунктирная линия отображает кривую температур рабочей жидкости в цикле разрядки транскритической системы TEES. Прямая диагональная пунктирная линия отображает температурную характеристику теплоаккумулирующей среды в цикле транскритической системы TEES. Тепло может передаваться только от среды с более высокой температурой к среде с более низкой температурой. Соответственно, кривая температур рабочей жидкости во время охлаждения в цикле зарядки должна проходить выше кривой температур теплоаккумулирующей среды, которая, в свою очередь, должна проходить выше кривой температур рабочей жидкости во время нагрева в цикле разрядки. Кривые температур являются стабильными во времени, поскольку явная теплота сохраняется в теплоаккумулирующей среде. Таким образом, хотя объем теплоаккумулирующей среды в теплообменнике остается постоянным, объем горячей и холодной теплоаккумулирующей среды в горячем и холодном баках-накопителях изменяется. Кроме того, распределение температуры в теплообменнике остается постоянным.
Транскритический цикл, по определению, представляет собой термодинамический цикл, в котором рабочая жидкость проходит через субкритическое и суперкритическое состояния. Не существует разницы между фазой газообразного состояния и фазой пара за критической точкой и, следовательно, в транскритическом цикле не происходит испарения или кипения жидкости (в обычном понимании).
Было установлено, что передача тепла при большом перепаде температур является фактором термодинамической необратимости процесса. На фиг.1 указаны величины максимального перепада температур ΔTmax между теплоаккумулирующей средой и рабочей жидкостью в цикле разрядки и минимального перепада температур ΔTmin между теплоаккумулирующей средой и рабочей жидкостью в цикле зарядки. Для того чтобы свести к минимуму максимальный перепад температур ΔTmax, можно сконструировать относительно крупные теплообменники или использовать для аккумулирования тепла материалы с изменением фазового состояния. Проблема заключается в том, что реализация этих решений приводит к высоким капитальным затратам, и следовательно они, как правило, не являются практичными.
Кроме того, даже если применяются относительно крупные теплообменники, термодинамические свойства рабочей жидкости приводят в результате к ограничению возможности минимизации перепадов температур. Это показано на фиг.1 формой кривых температур рабочей жидкости (изобары). Кривизна характеристик приводит в результате к появлению «внутренней точки сужения» и увеличивает средний перепад температур, независимо от размера теплообменника. Анализ точек сужения представляет собой широко известную методику для обеспечения минимизации потребления энергии в химико-технологических системах путем определения термодинамически реализуемых сетей теплообменников с практической точки зрения.
Как очевидно для специалиста в данной области техники, уменьшение потерь при теплопередаче представляет особую важность при рассмотрении вопросов практического применения способа аккумулирования тепловой энергии в процессе зарядки, основанном на цикле теплового насоса. В таком применении любое увеличение потерь температуры при теплообмене в процессе зарядки и разрядки приводит непосредственно к потере полезной работы и снижению суммарного КПД системы.
Таким образом, существует необходимость в создании эффективной системы аккумулирования термоэлектрической энергии с высоким суммарным КПД и минимальными температурами и одновременно минимизации количества используемой теплоаккумулирующей среды и снижения капитальных затрат.
Раскрытие изобретения
Задачей изобретения является создание системы аккумулирования термоэлектрической энергии, предназначенной для преобразования электроэнергии в тепловую энергию, которая должна накапливаться и вновь преобразовываться в электроэнергию с повышенным суммарным КПД. Указанная задача решена в системе аккумулирования термоэлектрической энергии по п.1 формулы изобретения и в способе аккумулирования термоэлектрической энергии по п.8 формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления этого изобретения становятся очевидными при рассмотрении зависимых пунктов формулы изобретения.
Первым объектом изобретения является система аккумулирования термоэлектрической энергии, имеющая цикл зарядки для сохранения тепловой энергии в аккумуляторе тепловой энергии и цикл разрядки для выработки электроэнергии путем отбора тепловой энергии из аккумулятора. Система аккумулирования термоэлектрической энергии содержит контур рабочей жидкости, предназначенный для циркуляции рабочей жидкости через теплообменник, и контур теплоаккумулирующей среды, предназначенный для циркуляции теплоаккумулирующей среды, причем контур теплоаккумулирующей среды включает в себя, по меньшей мере, один горячий бак-накопитель, один бак-накопитель с промежуточной температурой и один холодный бак-накопитель, соединенные друг с другом с помощью теплообменника. Величина расхода теплоаккумулирующей среды, протекающей через теплообменник, может регулироваться путем изменения величины расхода теплоаккумулирующей среды на входе в промежуточный бак-накопитель и изменения величины расхода среды на выходе из промежуточного бака-накопителя. Изменение или регулирование величины расхода теплоаккумулирующей среды в теплообменнике позволяет регулировать процесс теплообмена с целью увеличения суммарного КПД системы.
Температура горячего бака-накопителя является более высокой, чем температура промежуточного бака-накопителя, которая, в свою очередь, выше температуры холодного бака-накопителя. Во время зарядки и разрядки температура каждого бака-накопителя остается неизменной.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения величина расхода теплоаккумулирующей среды регулируется с целью минимизации перепада температур между рабочей жидкостью и теплоаккумулирующей средой в любой точке контакта между теплоаккумулирующей средой и рабочей жидкостью в теплообменнике во время циклов зарядки и разрядки. Другими словами, величина расхода теплоаккумулирующей среды в теплообменнике регулируется таким образом, чтобы изобара теплоаккумулирующей среды проходила как можно ближе к изобаре рабочей жидкости во время циклов зарядки и разрядки. С этой целью максимальный перепад температур между теплоаккумулирующей средой и рабочей жидкостью поддерживается на уровне ниже 20%, а предпочтительно - менее 15% от величины разницы температур холодного бака-накопителя и горячего бака-накопителя.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения теплообменник имеет встроенный разделитель потока, предназначенный для разветвления или объединения потока теплоаккумулирующей среды, поступающей из промежуточного бака-накопителя.
В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения теплообменник разделен на первую и вторую секции. Теплоаккумулирующая среда протекает через первую и вторую секции, а между первой и второй секциями теплообменника располагается разделитель потока. Разделитель потока предназначен для разветвления или объединения потока теплоаккумулирующей среды, поступающей из промежуточного бака-накопителя.
В еще одном предпочтительном варианте осуществления изобретения теплообменник разделен на первую и вторую секции, и теплоаккумулирующая среда протекает через первую и вторую секции, проходя через промежуточный бак-накопитель.
В еще одном предпочтительном варианте осуществления изобретения используется, по меньшей мере, один дополнительный промежуточный бак-накопитель, включенный в контур циркуляции теплоаккумулирующей среды, а теплообменник имеет по одному дополнительному встроенному разделителю потока для каждого дополнительного промежуточного бака-накопителя.
По меньшей мере, один из циклов зарядки или разрядки функционирует в транскритическом режиме. Таким образом, рабочая жидкость может подвергаться транскритическому охлаждению в теплообменнике во время цикла зарядки системы аккумулирования термоэлектрической энергии. Когда система аккумулирования термоэлектрической энергии находится в цикле зарядки, она включает в себя детандер, испаритель и компрессор. Кроме того, рабочая жидкость может подвергаться транскритическому нагреву в теплообменнике во время цикла разрядки системы аккумулирования термоэлектрической энергии. Когда система аккумулирования термоэлектрической энергии находится в цикле разрядки, она включает в себя насос, конденсатор и турбину.
Вторым объектом изобретения является способ накопления и отбора энергии в системе аккумулирования термоэлектрической энергии. Этот способ включает в себя зарядку системы за счет нагрева теплоаккумулирующей среды. Теплоаккумулирующая среда циркулирует между горячим баком-накопителем, теплообменником и холодным баком-накопителем, соединенным друг с другом посредством теплообменника. Этот способ также включает в себя разрядку системы путем нагрева рабочей жидкости в контуре рабочей жидкости за счет тепла, поступающего от теплоаккумулирующей среды, и расширения рабочей жидкости с помощью термодинамической машины. Величина расхода теплоаккумулирующей среды, протекающей через теплообменник, регулируется путем изменения величины расхода теплоаккумулирующей среды на входе в промежуточный бак-накопитель и изменения величины расхода теплоаккумулирующей среды на выходе из промежуточного бака-накопителя.
Краткое описание чертежей
Сущность изобретения будет белее подробно разъяснена в приведенном ниже описании со ссылкой на предпочтительные варианты осуществления изобретения, иллюстрируемые прилагаемыми чертежами.
На фиг.1 показана диаграмма зависимости между температурой и величиной расхода в процессе теплопередачи в циклах стандартной транскритической системы;
на фиг.2 - упрощенная принципиальная схема цикла зарядки транскритической системы TEES данного изобретения;
на фиг.3 - упрощенная принципиальная схема цикла разрядки транскритической системы TEES данного изобретения;
на фиг.4 - диаграмма зависимости между температурой и величиной расхода в процессе теплопередачи в циклах транскритической системы TEES данного изобретения;
на фиг.5 - упрощенная принципиальная схема цикла зарядки альтернативного варианта транскритической системы TEES данного изобретения;
на фиг.6 - упрощенная принципиальная схема цикла зарядки еще одного альтернативного варианта реализации транскритической системы TEES данного изобретения.
С целью единообразия на всех фигурах используются одинаковые цифровые обозначения для обозначения аналогичных элементов.
Осуществление изобретения
На фиг.2 и фиг.3 схематически показаны соответственно цикл зарядки системы и цикл разрядки системы, относящиеся к транскритической системе TEES, в соответствии с вариантом осуществления данного изобретения.
Система цикла зарядки, показанная на фиг.2, включает в себя детандер 10, служащий для отдачи работы, испаритель 12, компрессор 14 и теплообменник 16, имеющий встроенный разделитель 18 потока. Рабочая жидкость циркулирует через эти компоненты, как показано сплошной линией со стрелками на фиг.2. Кроме того, холодный бак-накопитель 20, промежуточный бак-накопитель 22 и горячий бак-накопитель 24, содержащие теплоаккумулирующую среду, соединены между собой параллельно с помощью теплообменника 16.
В процессе работы система цикла зарядки осуществляет транскритический цикл, и рабочая жидкость протекает через систему следующим образом. Рабочая жидкость в испарителе 12 поглощает тепло, поступающее от холодного бака-накопителя, и испаряется. Рабочая жидкость в испарителе 12 поглощает тепло, поступающее от холодного бака-накопителя, и испаряется. Рабочая жидкость в виде пара циркулирует через компрессор 14, и избыточная электроэнергия используется для сжатия и нагрева рабочей жидкости до сверхкритического состояния. (В таком сверхкритическом состоянии жидкость находится выше величин критической температуры и критического давления). Затем рабочая жидкость подается через теплообменник 16, где рабочая жидкость отдает тепло теплоаккумулирующей среде. Находящаяся под давлением рабочая жидкость выходит из теплообменника 16 и поступает в детандер 10. Здесь рабочая жидкость расширяется до более низкого давления на входе в испаритель. Затем рабочая жидкость вытекает из детандера 10 и поступает обратно в испаритель 12.
Теплоаккумулирующая среда, обозначенная пунктирной линией на фиг.2, перекачивается насосом из холодного бака-накопителя 20 через теплообменник 16 в горячий бак-накопитель 24 и частично в промежуточный бак-накопитель 22. Температура теплоаккумулирующей среды замеряется с каждой стороны встроенного разделителя 18 потока датчиками температуры, такими как термопары или термочувствительные элементы. Тепло, отводимое от рабочей жидкости и передаваемое теплоаккумулирующей среде, аккумулируется в виде физического тепла.
После замера температур теплоаккумулирующей среды с каждой стороны встроенного разделителя 18 потока производится регулирование величины расхода теплоаккумулирующей среды, поступающей в промежуточный бак-накопитель 22 и горячий бак-накопитель 24. Это достигается с помощью соответствующих трубопроводов и запорно-регулирующих клапанов. Величины первоначального открытия клапанов определяются в соответствии с желаемой кривой температур, и затем производится тонкая регулировка открытия клапанов в соответствии с данными замеров температуры.
Теплообменная система выполнена таким образом, что положение встроенного разделителя 18 потока внутри теплообменника 16 совпадает с точкой теплообменника 16, в которой температура теплоаккумулирующей среды такая же, как температура промежуточного бака-накопителя 22. Ответвленный поток аккумулируется в промежуточном баке-накопителе 22. Второй поток продолжает протекать через остальную часть теплообменника 16 и попадает в горячий бак-накопитель 24.
Следует отметить, что в теплообменнике 16 давление рабочей жидкости находится выше величины критического давления, однако температура рабочей жидкости может опускаться ниже критической температуры. Следовательно, хотя рабочая жидкость поступает в теплообменник 16 в сверхкритическом состоянии, она может вытекать из теплообменника в докритическом состоянии.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения, имеющем одно разветвление потока, встроенный разделитель 18 потока осуществляет разветвление или объединение потока теплоаккумулирующей среды в цикле зарядки и производит объединение или разветвление потока теплоаккумулирующей среды во время цикла разрядки.
Система цикла разрядки, показанная на фиг.3, включает в себя насос 26, конденсатор 28, турбину 30 и теплообменник 16, имеющий встроенный разделитель 18 потока. Рабочая жидкость циркулирует через эти компоненты, как показано пунктирной линией со стрелками на фиг.3. Кроме того, холодный бак-накопитель 20, промежуточный бак- накопитель 22 и горячий бак-накопитель 24, содержащие теплоаккумулирующую среду, параллельно соединены друг с другом с помощью теплообменника 16. Теплоаккумулирующая среда, обозначенная пунктирной линией на фиг.3, перекачивается насосом из горячего бака-накопителя 24 и промежуточного бака-накопителя 22 в холодный бак-накопитель 20.
В процессе работы система цикла разрядки также осуществляет транскритический цикл, а рабочая жидкость протекает через систему TEES следующим образом. Тепло передается от теплоаккумулирующей среды к рабочей жидкости, заставляя рабочую жидкость подвергаться транскритическому нагреву. Затем рабочая жидкость выходит из теплообменника 16 в суперкритическом состоянии и поступает в турбину 30, где рабочая жидкость расширяется, и это приводит к тому, что турбина, соединенная с генератором, вырабатывает электроэнергию. Затем рабочая жидкость поступает в конденсатор 28, где она конденсируется за счет теплообмена с холодным баком-накопителем. Сконденсированная рабочая жидкость вытекает из конденсатора 28 через выходной патрубок и закачивается вновь выше ее критического давления в теплообменник 16 с помощью насоса 26.
Теплоаккумулирующая среда, представленная пунктирной линией на фиг.3, закачивается из горячего бака-накопителя 24 и промежуточного бака-накопителя 22 через теплообменник 16 в холодный бак-накопитель 20. Температура теплоаккумулирующей среды замеряется и контролируется с каждой стороны встроенного разделителя 18 потока.
Несмотря на то, что система цикла зарядки на фиг.2 и система цикла разрядки на фиг.3 были показаны на этих фигурах отдельно, теплообменник 16, холодный бак-накопитель 20, промежуточный бак-накопитель 22, горячий бак-накопитель 24 и теплоаккумулирующая среда являются общими для обеих систем. Циклы зарядки и разрядки могут осуществляться последовательно, но не одновременно.
Иными словами, в изобретении предложена система аккумулирования термоэлектрической энергии, имеющая цикл зарядки для накопления тепловой энергии в аккумуляторе тепла и цикл разрядки для выработки электроэнергии за счет извлечения тепловой энергии из аккумулятора тепла, причем система аккумулирования термоэлектрической энергии содержит контур теплоаккумулирующей среды, по меньшей мере, с одним холодным баком-накопителем 20 и одним горячим баком-накопителем 24, теплоаккумулирующую среду и средства для подачи теплоаккумулирующей среды из холодного бака-накопителя 20 в горячий бак-накопитель 24 во время цикла зарядки и из горячего бака-накопителя 24 в холодный бак-накопитель 20 во время цикла разрядки, а также, по меньшей мере, один теплообменник 16, соединенный с контуром теплоаккумулирующей среды, расположенный между холодным баком-накопителем 20 и горячим баком-накопителем 24 и служащий для обмена тепловой энергией между теплоаккумулирующей средой и рабочей жидкостью, циркулирующей в контуре рабочей жидкости, причем рабочая жидкость подвергается транскритическому процессу во время передачи тепловой энергии. Кроме того, контур теплоаккумулирующей среды соединен, по меньшей мере, с одним дополнительным промежуточным баком-накопителем 22 с температурой между температурой холодного бака-накопителя 20 и температурой горячего бака-накопителя 24, в котором во время зарядки некоторая часть теплоаккумулирующей среды, поступающей из холодного бака-накопителя 20, ответвляется и направляется в промежуточный бак-накопитель 22 после протекания через некоторую другую часть теплообменника 16, либо некоторая часть теплоаккумулирующей среды из промежуточного бака-накопителя 22 объединяется с теплоаккумулирующей средой холодного бака-накопителя 20 перед прохождением через некоторую другую часть теплообменника 16 и в котором во время выхода теплоаккумулирующая среда из промежуточного бака-накопителя 22 объединяется с теплоаккумулирующей средой из горячего бака-накопителя 24 перед прохождением через некоторую часть теплообменника 16, либо же некоторая часть теплоаккумулирующей среды, поступающей из горячего бака-накопителя, ответвляется в промежуточный бак-накопитель 22 после протекания через некоторую часть теплообменника 16.
Положительным фактором является то, что величину расхода различных потоков теплоаккумулирующей среды внутри теплообменника 16 можно регулировать и настраивать для оптимизации суммарного КПД транскритической системы TEES этого изобретения. Более подробное объяснение этого факта приведено ниже в настоящем разделе со ссылкой на фиг.4.
На фиг.4 показана диаграмма зависимости между величиной расхода и температурой процесса теплопередачи в теплообменнике во время различных циклов в системе TEES в соответствии с осуществлением данного изобретения. Сплошной линией показана кривая температур рабочей жидкости в цикле зарядки системы TEES. Пунктирной линией показана кривая температур рабочей жидкости в цикле разрядки системы TEES. Штриховая и пунктирная линии показывают кривые температур теплоаккумулирующей среды в различных циклах системы TEES. Стрелками показаны направления потоков в теплообменнике. Тепло может передаваться только от среды с более высокой температурой к среде с более низкой температурой. Соответственно, кривая температур рабочей жидкости в процессе охлаждения во время цикла зарядки должна располагаться выше кривой температур теплоаккумулирующей среды, которая, в свою очередь, должна проходить выше кривой температур рабочей жидкости в процессе нагрева во время цикла разрядки.
В конкретном случае, отображенном на фиг.4, точка разветвления/объединения потока находится при температуре теплоаккумулирующей среды, составляющей примерно 340°C. С правой стороны от этой точки на диаграмме градиент кривой температур возрастает. Этот относительно высокий градиент показан штрихпунктирной линией и является следствием изменившейся величины расхода теплоаккумулирующей среды после точки разветвления/слияния потока. Таким образом, на фиг.4 приведены кривые температур транскритической системы TEES, в которой имеют место две различные величины расхода теплоаккумулирующей среды. Две различные величины расхода могут наблюдаться внутри одного теплообменника до и после разделителя потока. В другом варианте осуществления изобретения, включающем первый и второй теплообменники, соединенные последовательно и отделенные друг от друга разделителем потока, в каждом теплообменнике может наблюдаться различная величина расхода.
В данном конкретном варианте осуществления изобретения температура холодного бака-накопителя составляет примерно 100°С, температура промежуточного бака-накопителя составляет примерно 340°C, а температура горячего бака-накопителя составляет примерно 520°C. Предполагается, что минимальный перепад температур на концах теплообменника составляет около 25°C (т.е. минимальный перепад температур между двумя жидкостями, обменивающимися теплом, составляет около 25°C). В таком варианте осуществления изобретения величины расхода теплоаккумулирующей среды между холодным баком-накопителем и разделителем потока и между разделителем потока и горячим баком-накопителем регулируются таким образом, чтобы их отношение составляло примерно 2:1.
Как можно видеть из фиг.4, форма изобар, представляющих рабочую жидкость в циклах зарядки и разрядки, практически повторяет форму изобары, представляющей теплоаккумулирующую среду. Таким образом, перепады температур во время циклов зарядки и разрядки, обозначенные соответственно ΔTmin и ΔTmax, намного меньше, чем в случае, отображенном на фиг.1, когда отсутствует разделитель потока. Следовательно, суммарный КПД системы при этом возрастает независимо от размера теплообменника.
Специалист в данной области техники поймет, что кривая зависимости между величиной расхода и температурой процесса теплопередачи в теплообменнике может иметь другую форму в другом варианте осуществления этого изобретения. К примеру, представляется возможным, что градиент изобары рабочей жидкости слева от точки разветвления потока будет большим, чем градиент изобары рабочей жидкости справа от точки разветвления потока. Это будет означать, что потоки, выходящие из холодного бака-накопителя и промежуточного бака-накопителя, соединяются у разделителя потока во время цикла зарядки и разветвляются у разделителя потока во время цикла разрядки.
Кривые температур являются неизменными во времени благодаря аккумулированию физической теплоты в теплоаккумулирующей среде. Таким образом, хотя объем теплоаккумулирующей среды в теплообменнике остается постоянным, объемы горячей и холодной теплоаккумулирующей среды в горячем, промежуточном и холодном баках-накопителях изменяются. Кроме того, распределение температур в теплообменнике остается неизменным.
На фиг.5 показан альтернативный вариант осуществления этого изобретения, в котором два разных теплообменника 16а, 16b, соединенные последовательно, отделены друг от друга разделителем 18 потока. На фиг.5 изображен цикл зарядки для этого варианта осуществления изобретения, в котором в первый теплообменник 16а подается теплоаккумулирующая среда из холодного бака-накопителя 20. Теплоаккумулирующая среда, вытекающая из первого теплообменника 16а, поступает к разделителю 18 потока, где часть теплоаккумулирующей среды ответвляется в промежуточный бак-накопитель 22. Остальная часть теплоаккумулирующей среды подается во второй теплообменник 16b. Теплоаккумулирующая среда, вытекающая из второго теплообменника 16b, направляется в горячий бак-накопитель 24. Рабочая жидкость проходит через первый теплообменник 16а и второй теплообменник 16b в направлении, противоположном направлению потока теплоаккумулирующей среды. Работа этой транскритической системы TEES во время цикла разрядки аналогична циклу, отображенному на фиг.3. Положительным фактором является то, что в этом варианте осуществления изобретения нет необходимости устанавливать разделитель потока внутри теплообменника. Следует отметить, что точка изменения величины расхода находится в месте расположения разделителя потока.
На фиг.6 показан еще один альтернативный вариант осуществления изобретения, в котором теплообменник 16а, 16b разделен на секции для того, чтобы обеспечить отсутствие разветвления потока теплоаккумулирующей среды, поступающей в промежуточный бак-накопитель 22 и вытекающей из него, вместо того, чтобы проходить через разделитель потока. В этом варианте осуществления изобретения во время цикла зарядки системы TEES вся теплоаккумулирующая среда, находящаяся в холодном баке-накопителе 20, направляется в промежуточный бак-накопитель 22 после прохождения через секцию теплообменника 16а, после чего часть теплоаккумулирующей среды подается по трубопроводу из промежуточного бака-накопителя 22 и направляется во вторую секцию теплообменника 16b, а затем соответственно в горячий бак-накопитель 24. Работа этой транскритической системы TEES во время цикла разрядки аналогична циклу, отображенному на фиг.3. Преимуществом такой системы является то, что в этом варианте осуществления изобретения отсутствует необходимость в разделителе потока. Величина расхода теплоаккумулирующей среды, протекающей через первый и второй теплообменники 16а, 16b, регулируется таким образом, чтобы соответствующая изобара на диаграмме зависимости между величиной расхода и температурой (такая, как показана на фиг.4) по своей форме совпадала с формой изобар, представляющих рабочую жидкость. Поэтому может наблюдаться изменение величины расхода теплоаккумулирующей среды, протекающей через каждый бак-накопитель. Следует отметить, что точка изменения величины расхода распложена на входе в промежуточный бак-накопитель 22 или на выходе из него.
Очевидно, что в каждом варианте осуществления этого изобретения, в котором происходит изменение величины расхода теплоаккумулирующей среды, протекающей через промежуточный бак-накопитель, будет происходить изменение величин расхода среды на входе в холодный бак-накопитель и горячий бак-накопитель и на выходе из них.
Описанные выше циклы зарядки, отображенные на фиг.5 и фиг.6, предусматривают подачу части теплоаккумулирующей среды в промежуточный бак-накопитель 22 во время цикла зарядки. Однако для специалиста в данной области техники будет очевидно, что в системе TEES часть теплоаккумулирующей среды может вытекать из промежуточного бака-накопителя 22 во время цикла зарядки, и это приведет в результате к тому, что изобара, представляющая состояние теплоаккумулирующей среды, будет проходить более параллельно изобаре, представляющей состояние рабочей жидкости на диаграмме зависимости между величиной расхода и температурой процесса теплопередачи. В другом варианте осуществления этого изобретения в контур теплоаккумулирующей среды включен дополнительно второй промежуточный бак-накопитель. В этом варианте осуществления изобретения необходимо наличие в теплообменнике второй точки разветвления/объединения потока. Если потоки в таком теплообменнике регулируются таким образом, чтобы обеспечить разные величины расхода, то на соответствующей кривой температур будут присутствовать участки с тремя различными градиентами. Этот вариант осуществления изобретения будет представлен дополнительным линейным участком на кривой температур теплоаккумулирующей среды, что позволяет кривым температур рабочей жидкости и теплоаккумулирующей среды располагаться более параллельно друг другу.
Представляются возможными и другие альтернативные варианты осуществления этого изобретения, в которых в контуре теплоаккумулирующей среды дополнительно устанавливается третий промежуточный бак-накопитель (или их большее число). Опять же, в таких дополнительных вариантах осуществления изобретения появляется необходимость обеспечить внутри теплообменника наличие третьей точки разветвления/объединения потока (или большего числа этих точек). Потоки в таком теплообменнике могут регулироваться для получения различных величин расхода. Специалист в данной области техники понимает преимущество обеспечения дополнительных линейных участков на соответствующей кривой температур теплоаккумулирующей среды, что позволяет увеличить суммарный КПД системы. Кроме того, можно реализовать такие варианты осуществления изобретения с отдельными теплообменниками, соединенными последовательно, путем использования системы запорно-регулирующих клапанов и трубопроводов, предназначенных для разветвления/объединения потока или непосредственного подсоединения к промежуточным бакам-накопителям.
В описанном здесь варианте осуществления изобретения используемый теплообменник представляет собой теплообменник с противотоком, а рабочей жидкостью цикла является предпочтительно двуокись углерода. Кроме того, теплоаккумулирующая среда является жидкостью, и в ее качестве предпочтительно используется вода. Компрессор этого варианта осуществления изобретения представляет собой компрессор с электроприводом. Специалист в данной области техники поймет, что система TEES, изображенная на фиг.2 и 3, может быть реализована несколькими различными способами. Альтернативные варианты реализации включают в себя следующее:
- Можно использовать различные рабочие жидкости для циклов зарядки и разрядки с целью достижения максимального суммарного КПД. Примерами рабочих жидкостей, которые могут применяться, является любой хладагент с критической температурой ниже наивысшей температуры циклов.
- В качестве источника тепла для цикла зарядки и в качестве теплопоглощающего устройства для цикла разрядки может применяться либо внешний, либо специально предусмотренный для этого аккумулятор холода. Аккумулятор холода может быть реализован путем выработки смеси воды со льдом во время зарядки аккумулятора и использования этой смеси воды со льдом для конденсации рабочей жидкости во время цикла разрядки.
- Хотя теплоаккумулирующей средой является, в общем случае, вода (если необходимо, размещаемая в закрытом контейнере с избыточным давлением), могут применяться также и другие материалы, такие как машинное масло или расплавленная соль. Преимуществом воды является то, что она обладает сравнительно высоким коэффициентом теплопередачи и высокой теплоемкостью и, следовательно, для заданной величины теплоаккумулирующей способности требуется относительно небольшой ее объем. Понятно, что вода является негорючей, нетоксичной и экологически безопасной жидкостью. Выбор дешевой теплоаккумулирующей среды приведет к более низким капитальным затратам при реализации системы.
- В рамках данной концепции изобретения вместо одного холодного бака-накопителя могут применяться несколько холодных баков-накопителей. Это может быть предусмотрено в том случае, если, к примеру, применение двух небольших холодных баков-накопителей является более практичным, чем применение одного большого бака-накопителя.
Специалист в данной области техники поймет, что конденсатор и испаритель в системе TEES могут быть заменены многофункциональным теплообменным устройством, которое будет выполнять обе функции, поскольку использование испарителя в цикле зарядки и конденсатора в цикле разрядки будет происходить в разные периоды времени. Аналогично этому, функции турбины и компрессора могут выполняться одной и той же машиной, называемой здесь термодинамической машиной, способной выполнять обе указанные задачи.
Предпочтительной рабочей жидкостью для этого изобретения является двуокись углерода, в основном благодаря более высокой эффективности процессов теплопередачи и поскольку она является негорючей, не разрушает озоновый слой, безопасна в использовании и т.п.

Claims (46)

1. Система аккумулирования термоэлектрической энергии, имеющая цикл зарядки для аккумулирования тепловой энергии в аккумуляторе тепла и цикл разрядки для выработки электроэнергии путем извлечения тепловой энергии из аккумулятора тепла, причем система аккумулирования термоэлектрической энергии содержит:
контур рабочей жидкости, предназначенный для обеспечения циркуляции рабочей жидкости через теплообменник (16),
контур теплоаккумулирующей среды для обеспечения циркуляции теплоаккумулирующей среды, причем контур теплоаккумулирующей среды содержит, по меньшей мере, один горячий бак-накопитель (24), один промежуточный бак-накопитель (22) и один холодный бак-накопитель (20), соединенные между собой посредством теплообменника (16, 16а, 16b), и средство объединения или разветвления потока теплоаккумулирующей среды.
2. Система по п.1, в которой средство объединения или разветвления потока теплоаккумулирующей среды содержит разделитель (18) потока.
3. Система по п.1, которая выполнена с возможностью регулирования величины расхода теплоаккумулирующей среды, протекающей через теплообменник (16, 16а, 16b), путем изменения величины расхода теплоаккумулирующей среды на входе в промежуточный бак-накопитель (22) и путем изменения величины расхода теплоаккумулирующей среды на выходе из промежуточного бака-накопителя (22).
4. Система по п.2, которая выполнена с возможностью регулирования величины расхода теплоаккумулирующей среды, протекающей через теплообменник (16, 16а, 16b), путем изменения величины расхода теплоаккумулирующей среды на входе в промежуточный бак-накопитель (22) и путем изменения величины расхода теплоаккумулирующей среды на выходе из промежуточного бака-накопителя (22).
5. Система по п.3, в которой величина расхода теплоаккумулирующей среды изменяется для того, чтобы свести к минимуму величину перепада температур между рабочей жидкостью и теплоаккумулирующей средой во время циклов зарядки и разрядки.
6. Система по п.4, в которой величина расхода теплоаккумулирующей среды изменяется для того, чтобы свести к минимуму величину перепада температур между рабочей жидкостью и теплоаккумулирующей средой во время циклов зарядки и разрядки.
7. Система по любому из п.п.1-6, в которой средство объединения или разветвления потока теплоаккумулирующей среды имеет встроенный разделитель (18), содержащийся в теплообменнике (16).
8. Система по любому из п.п.1, 3-6, в которой теплообменник разделен на первую секцию (16а) и вторую секцию (16b), при этом теплоаккумулирующая среда имеет возможность протекания через первую секцию (16а) и вторую секцию (16b), при этом средство объединения или разветвления потока теплоаккумулирующей среды содержит разделитель (18) потока, расположенный между первой секцией (16а) и второй секцией (16b) теплообменника.
9. Система по любому из п.п.1, 3-6, в которой средство объединения или разветвления потока теплоаккумулирующей среды содержит теплообменник, который разделен на первую секцию (16а) и вторую секцию (16b) так, что теплоаккумулирующая среда имеет возможность протекания через первую секцию (16а) и вторую секцию (16b) через промежуточный бак-накопитель (22).
10. Система по п.7, в которой, по меньшей мере, один дополнительный промежуточный бак-накопитель включен в контур теплоаккумулирующей среды, и теплообменник (16) имеет дополнительный встроенный разделитель потока для каждого дополнительного промежуточного бака-накопителя.
11. Система по п.9, в которой, по меньшей мере, один дополнительный промежуточный бак-накопитель включен в контур теплоаккумулирующей среды, и теплообменник (16) имеет дополнительный встроенный разделитель потока для каждого дополнительного промежуточного бака-накопителя.
12. Система по любому из п.п.1-6, 10, 11, в которой цикл зарядки и/или разрядки работают в транскритическом режиме.
13. Система по п.7, в которой цикл зарядки и/или разрядки работают в транскритическом режиме.
14. Система по п.8, в которой цикл зарядки и/или разрядки работают в транскритическом режиме.
15. Система по п.9, в которой цикл зарядки и/или разрядки работают в транскритическом режиме.
16. Способ аккумулирования и отбора энергии в системе аккумулирования термоэлектрической энергии, включающий:
зарядку системы за счет нагрева теплоаккумулирующей среды, при этом
- теплоаккумулирующая среда циркулирует между горячим баком-накопителем (24), промежуточным баком-накопителем (22) и холодным баком-накопителем (20), соединенными между собой посредством теплообменника (16, 16а, 16b), причем
- некоторая часть теплоаккумулирующей среды из холодного бака-накопителя (20) ответвляется и направляется в промежуточный бак-накопитель (22) после протекания через некоторую часть теплообменника, или
- некоторая часть теплоаккумулирующей среды из промежуточного бака-накопителя (22) объединяется с теплоаккумулирующей средой из холодного бака-накопителя (20) перед прохождением через некоторую другую часть теплообменника;
разрядку системы путем нагрева рабочей жидкости в контуре рабочей жидкости с помощью тепла, поступающего от теплоаккумулирующей среды, и расширение рабочей жидкости с помощью термодинамической машины (30).
17. Способ по п.16, в котором во время разрядки теплоаккумулирующая среда из промежуточного бака-накопителя (22) объединяется с теплоаккумулирующей средой из горячего бака-накопителя (24) перед прохождением через некоторую часть теплообменника, или некоторая часть теплоаккумулирующей среды из горячего бака-накопителя ответвляется и направляется в промежуточный бак-накопитель (22) после протекания через некоторую другую часть теплообменника.
18. Способ по п.16, в котором теплоаккумулирующая среда из холодного бака-накопителя (20) перекачивается насосом через теплообменник (16, 16а, 16b) в горячий бак-накопитель (24) и частично в промежуточный бак-накопитель (22).
19. Способ по любому из п.п.16-18, в котором теплоаккумулирующая среда из горячего бака-накопителя (24) и промежуточного бака-накопителя (22) перекачивается насосом через теплообменник (16, 16а, 16b) в холодный бак-накопитель (20).
20. Способ по любому из п.п.16-18, в котором величина расхода теплоаккумулирующей среды с помощью теплообменника (16, 16а, 16b) изменяется путем изменения величины расхода теплоаккумулирующей среды на входе в промежуточный бак-накопитель (22) и изменения величины расхода теплоаккумулирующей среды на выходе из промежуточного бака-накопителя (22).
21. Способ по п.19, в котором величина расхода теплоаккумулирующей среды с помощью теплообменника (16, 16а, 16b) изменяется путем изменения величины расхода теплоаккумулирующей среды на входе в промежуточный бак-накопитель (22) и изменения величины расхода теплоаккумулирующей среды на выходе из промежуточного бака-накопителя (22).
22. Способ по п.20, в котором этап изменения величины расхода включает в себя минимизацию перепада температур между рабочей жидкостью и теплоаккумулирующей средой во время циклов зарядки и разрядки.
23. Способ по п.21, в котором этап изменения величины расхода включает в себя минимизацию перепада температур между рабочей жидкостью и теплоаккумулирующей средой во время циклов зарядки и разрядки.
24. Способ по любому из п.п.16-18, 21-23, который дополнительно включает в себя подсоединение, по меньшей мере, одного дополнительного промежуточного бака-накопителя с помощью теплообменника (16) и дополнительное разветвление или объединение потока теплоаккумулирующей среды для каждого из промежуточных баков-накопителей.
25. Способ по п.19, который дополнительно включает в себя подсоединение, по меньшей мере, одного дополнительного промежуточного бака-накопителя с помощью теплообменника (16) и дополнительное разветвление или объединение потока теплоаккумулирующей среды для каждого из промежуточных баков-накопителей.
26. Способ по п.20, который дополнительно включает в себя подсоединение, по меньшей мере, одного дополнительного промежуточного бака-накопителя с помощью теплообменника (16) и дополнительное разветвление или объединение потока теплоаккумулирующей среды для каждого из промежуточных баков-накопителей.
27. Способ по любому из п.п.16-18, 21-23, 25, 26, в котором цикл зарядки и/или разрядки осуществляют в транскритическом режиме.
28. Способ по п.19, в котором цикл зарядки и/или разрядки осуществляют в транскритическом режиме.
29. Способ по п.20, в котором цикл зарядки и/или разрядки осуществляют в транскритическом режиме.
30. Способ по п.24, в котором цикл зарядки и/или разрядки осуществляют в транскритическом режиме.
31. Способ аккумулирования и отбора энергии в системе аккумулирования термоэлектрической энергии, включающий:
зарядку системы во время цикла зарядки, при этом
- теплоаккумулирующая среда циркулирует между горячим баком-накопителем (24), промежуточным баком-накопителем (22) и холодным баком-накопителем (20), соединенными между собой посредством теплообменника, причем
- вся теплоаккумулирующая среда из холодного бака-накопителя (20) направляется в промежуточный бак-накопитель (22) после прохождения через секцию (16а) теплообменника, после чего часть теплоаккумулирующей среды подается по трубопроводу из промежуточного бака-накопителя (22) и направляется во вторую секцию (16b) теплообменника, а затем в горячий бак-накопитель (24);
разрядку системы путем нагрева рабочей жидкости в контуре рабочей жидкости с помощью тепла, поступающего от теплоаккумулирующей среды, и расширение рабочей жидкости с помощью термодинамической машины (30).
32. Способ по п.31, в котором теплоаккумулирующая среда из холодного бака-накопителя (20) перекачивается насосом через теплообменник (16, 16а, 16b) в горячий бак-накопитель (24) и частично в промежуточный бак-накопитель (22).
33. Способ по п.31, в котором теплоаккумулирующая среда из горячего бака-накопителя (24) и промежуточного бака-накопителя (22) перекачивается насосом через теплообменник (16, 16а, 16b) в холодный бак-накопитель (20).
34. Способ по п.32, в котором теплоаккумулирующая среда из горячего бака-накопителя (24) и промежуточного бака-накопителя (22) перекачивается насосом через теплообменник (16, 16а, 16b) в холодный бак-накопитель (20).
35. Способ по любому из п.п.31-34, в котором величина расхода теплоаккумулирующей среды с помощью теплообменника (16, 16а, 16b) изменяется путем изменения величины расхода теплоаккумулирующей среды на входе в промежуточный бак-накопитель (22) и изменения величины расхода теплоаккумулирующей среды на выходе из промежуточного бака-накопителя (22)
36. Способ по п.35, в котором этап изменения величины расхода включает в себя минимизацию перепада температур между рабочей жидкостью и теплоаккумулирующей средой во время циклов зарядки и разрядки.
37. Способ по любому из п.п.31-34, 36, который дополнительно включает в себя подсоединение, по меньшей мере, одного дополнительного промежуточного бака-накопителя с помощью теплообменника (16) и дополнительное разветвление или объединение потока теплоаккумулирующей среды для каждого из промежуточных баков-накопителей.
38. Способ по п.35, который дополнительно включает в себя подсоединение, по меньшей мере, одного дополнительного промежуточного бака-накопителя с помощью теплообменника (16) и дополнительное разветвление или объединение потока теплоаккумулирующей среды для каждого из промежуточных баков-накопителей.
39. Способ по любому из п.п.31-34, 36, 38, в котором цикл зарядки и/или разрядки осуществляют в транскритическом режиме.
40. Способ по п.35, в котором цикл зарядки и/или разрядки осуществляют в транскритическом режиме.
41. Способ по п.37, в котором цикл зарядки и/или разрядки осуществляют в транскритическом режиме.
42. Способ аккумулирования и отбора энергии в системе аккумулирования термоэлектрической энергии, включающий:
зарядку системы за счет нагрева теплоаккумулирующей среды, в процессе которой теплоаккумулирующая среда циркулирует между горячим баком-накопителем (24), промежуточным баком-накопителем (22) и холодным баком-накопителем (20), соединенными между собой посредством теплообменника (16),
разрядку системы путем нагрева рабочей жидкости в контуре рабочей жидкости с помощью тепла, поступающего от теплоаккумулирующей среды, причем рабочая жидкость подвергается воздействию транскритического процесса во время передачи тепла в теплообменнике (16), и расширение рабочей жидкости с помощью термодинамической машины (30),
изменение величины расхода теплоаккумулирующей среды с помощью теплообменника (16) путем изменения величины расхода теплоаккумулирующей среды на входе в промежуточный бак-накопитель (22) и изменения величины расхода теплоаккумулирующей среды на выходе из промежуточного бака-накопителя (22).
43. Способ по п.42, отличающийся тем, что этап изменения величины расхода включает в себя минимизацию перепада температур между рабочей жидкостью и теплоаккумулирующей средой во время циклов зарядки и разрядки.
44. Способ по п.43, дополнительно включающий в себя разветвление или объединение потока теплоаккумулирующей среды, поступающей из промежуточного бака-накопителя (22).
45. Способ по п.44, дополнительно включающий в себя подсоединение, по меньшей мере, одного дополнительного промежуточного бака-накопителя с помощью теплообменника (16) и дополнительное разветвление или объединение потока теплоаккумулирующей среды для каждого из промежуточных баков-накопителей.
46. Способ по любому из п.п.42-45, отличающийся тем, что оба цикла зарядки и разрядки осуществляют в транскритическом режиме.
RU2012101601/06A 2009-06-18 2010-06-08 Система аккумулирования термоэлектрической энергии с промежуточным баком-накопителем и способ аккумулирования термоэлектрической энергии RU2508453C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP09163084.8 2009-06-18
EP09163084A EP2275649B1 (en) 2009-06-18 2009-06-18 Thermoelectric energy storage system with an intermediate storage tank and method for storing thermoelectric energy
PCT/EP2010/057946 WO2010145963A1 (en) 2009-06-18 2010-06-08 Thermoelectric energy storage system with an intermediate storage tank and method for storing thermoelectric energy

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012101601A RU2012101601A (ru) 2013-07-27
RU2508453C2 true RU2508453C2 (ru) 2014-02-27

Family

ID=42697308

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012101601/06A RU2508453C2 (ru) 2009-06-18 2010-06-08 Система аккумулирования термоэлектрической энергии с промежуточным баком-накопителем и способ аккумулирования термоэлектрической энергии

Country Status (6)

Country Link
US (2) US8904793B2 (ru)
EP (2) EP2554804B1 (ru)
JP (2) JP5199517B2 (ru)
CN (2) CN102459824B (ru)
RU (1) RU2508453C2 (ru)
WO (1) WO2010145963A1 (ru)

Families Citing this family (69)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2220343B8 (en) 2007-10-03 2013-07-24 Isentropic Limited Energy storage apparatus and method for storing energy
US10094219B2 (en) 2010-03-04 2018-10-09 X Development Llc Adiabatic salt energy storage
CN103069247B (zh) * 2010-08-12 2017-03-22 高维有限公司 用于存储热能的方法和设备
EP2447479B1 (en) * 2010-10-26 2016-08-17 Siemens Aktiengesellschaft Methods for cooling a carrier fluid of a solar power plant and solar power plant
EP2532843A1 (en) 2011-06-09 2012-12-12 ABB Research Ltd. Thermoelectric energy storage system with an evaporative ice storage arrangement and method for storing thermoelectric energy
US9038387B2 (en) * 2011-08-31 2015-05-26 Brightsource Industries (Israel) Ltd Solar thermal electricity generating systems with thermal storage
DE102011053322A1 (de) * 2011-09-06 2013-03-07 Novatec Solar Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Speicherung und Rückgewinnung von thermischer Energie
KR101319975B1 (ko) * 2011-10-27 2013-10-22 한국에너지기술연구원 열에너지 네트워크 시스템
US10553463B2 (en) 2011-11-15 2020-02-04 Tokyo Electron Limited Temperature control system, semiconductor manufacturing device, and temperature control method
JP5912439B2 (ja) * 2011-11-15 2016-04-27 東京エレクトロン株式会社 温度制御システム、半導体製造装置及び温度制御方法
EP2594753A1 (en) * 2011-11-21 2013-05-22 Siemens Aktiengesellschaft Thermal energy storage and recovery system comprising a storage arrangement and a charging/discharging arrangement being connected via a heat exchanger
WO2013102537A2 (en) 2012-01-03 2013-07-11 Abb Research Ltd Electro-thermal energy storage system with improved evaporative ice storage arrangement and method for storing electro-thermal energy
DE102012204081A1 (de) * 2012-03-15 2013-09-19 Siemens Aktiengesellschaft Energiespeicherkraftwerk
GB201207497D0 (en) 2012-04-30 2012-06-13 Isentropic Ltd Valve control
GB2501685A (en) * 2012-04-30 2013-11-06 Isentropic Ltd Apparatus for storing energy
EP2698505A1 (de) * 2012-08-14 2014-02-19 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum Laden und Entladen eines Wärmespeichers und Anlage zur Speicherung und Abgabe von thermischer Energie, geeignet für dieses Verfahren
EP2698506A1 (en) 2012-08-17 2014-02-19 ABB Research Ltd. Electro-thermal energy storage system and method for storing electro-thermal energy
WO2014052927A1 (en) 2012-09-27 2014-04-03 Gigawatt Day Storage Systems, Inc. Systems and methods for energy storage and retrieval
US9322295B2 (en) * 2012-10-17 2016-04-26 General Electric Company Thermal energy storage unit with steam and gas turbine system
SE536722C2 (sv) 2012-11-01 2014-06-17 Skanska Sverige Ab Energilager
SE536723C2 (sv) 2012-11-01 2014-06-24 Skanska Sverige Ab Termiskt energilager innefattande ett expansionsutrymme
SE537267C2 (sv) 2012-11-01 2015-03-17 Skanska Sverige Ab Förfarande för drift av en anordning för lagring av termiskenergi
US9541071B2 (en) 2012-12-04 2017-01-10 Brightsource Industries (Israel) Ltd. Concentrated solar power plant with independent superheater
US9376962B2 (en) 2012-12-14 2016-06-28 General Electric Company Fuel gas heating with thermal energy storage
DE102013101648A1 (de) 2013-02-19 2014-08-21 Novatec Solar Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Speicherung und Übertragung von thermischer Energie
US9829217B2 (en) * 2013-04-22 2017-11-28 The Babcock & Wilcox Company Concentrated solar power solids-based system
EP2918961B1 (en) * 2014-03-10 2019-06-19 Alfa Laval Corporate AB Control of a flow of fluid through a heat exchanger
US10012113B2 (en) * 2014-03-18 2018-07-03 Vassilios Vamvas Combined cycle plant with thermal energy storage
DK2942492T3 (en) * 2014-05-05 2018-11-12 General Electric Technology Gmbh Electric energy storage and discharge system
WO2016004414A1 (en) * 2014-07-03 2016-01-07 Starrotor Corporation Apparatus and method for producing and storing electricity
CN106796051A (zh) * 2014-10-06 2017-05-31 巴布考克及威尔考克斯公司 具有用于工艺或发电或热电联产的热存储的模块化熔盐太阳能塔
TN2016000008A1 (en) * 2015-02-04 2017-07-05 General Electric Technology Gmbh Electrical energy storage and discharge system
JP6387325B2 (ja) * 2015-05-11 2018-09-05 株式会社神戸製鋼所 圧縮空気貯蔵発電装置
WO2017151606A1 (en) * 2016-02-29 2017-09-08 The Regents Of The University Of California Modular thermal energy storage system
JP6621348B2 (ja) * 2016-03-10 2019-12-18 株式会社神戸製鋼所 圧縮空気貯蔵発電装置
EP3232186A1 (en) * 2016-04-11 2017-10-18 HS Marston Aerospace Limited Method and system for thermographic analysis
CN105927299B (zh) * 2016-04-22 2017-05-03 石家庄新华能源环保科技股份有限公司 一种二氧化碳储能及供能系统
CN106207307B (zh) * 2016-07-29 2018-12-11 清华大学 储电储热一体化的储能系统
CN106224040B (zh) * 2016-09-30 2017-11-14 西安热工研究院有限公司 一种电热储能多联产系统
US10082045B2 (en) 2016-12-28 2018-09-25 X Development Llc Use of regenerator in thermodynamic cycle system
US11053847B2 (en) 2016-12-28 2021-07-06 Malta Inc. Baffled thermoclines in thermodynamic cycle systems
US10233787B2 (en) 2016-12-28 2019-03-19 Malta Inc. Storage of excess heat in cold side of heat engine
US10233833B2 (en) 2016-12-28 2019-03-19 Malta Inc. Pump control of closed cycle power generation system
US10458284B2 (en) 2016-12-28 2019-10-29 Malta Inc. Variable pressure inventory control of closed cycle system with a high pressure tank and an intermediate pressure tank
US10280804B2 (en) 2016-12-29 2019-05-07 Malta Inc. Thermocline arrays
US10221775B2 (en) 2016-12-29 2019-03-05 Malta Inc. Use of external air for closed cycle inventory control
US10801404B2 (en) 2016-12-30 2020-10-13 Malta Inc. Variable pressure turbine
US10082104B2 (en) 2016-12-30 2018-09-25 X Development Llc Atmospheric storage and transfer of thermal energy
US10436109B2 (en) 2016-12-31 2019-10-08 Malta Inc. Modular thermal storage
US10488085B2 (en) * 2017-05-24 2019-11-26 General Electric Company Thermoelectric energy storage system and an associated method thereof
EP3738014A4 (en) 2018-01-11 2022-01-12 Lancium Llc METHOD AND SYSTEM FOR DYNAMIC POWER DELIVERY TO A FLEXIBLE DATA CENTER USING UNUSED POWER SOURCES
GB201808478D0 (en) * 2018-05-23 2018-07-11 Univ Edinburgh Ultra-high temperature thermal energy storage system
AU2019349654A1 (en) 2018-09-24 2021-05-20 Alliance For Sustainable Energy, Llc. Particle-based thermal energy storage systems
CN109443063B (zh) * 2018-11-09 2021-04-09 思安新能源股份有限公司 基于三通阀调控的恒温输出储热系统及其控制方法
CN109855311A (zh) * 2019-01-09 2019-06-07 青岛海尔空调器有限总公司 一种能源系统的控制方法
IT201900002385A1 (it) 2019-02-19 2020-08-19 Energy Dome S P A Impianto e processo per l’accumulo di energia
CN209978687U (zh) * 2019-05-14 2020-01-21 深圳市爱能森科技有限公司 一种谷电蓄热装置
CN116575992A (zh) 2019-11-16 2023-08-11 马耳他股份有限公司 双动力系统泵送热电储存状态转换
EP3825639A1 (en) * 2019-11-19 2021-05-26 Linde GmbH Method for operating a heat exchanger
US11286804B2 (en) 2020-08-12 2022-03-29 Malta Inc. Pumped heat energy storage system with charge cycle thermal integration
US11454167B1 (en) 2020-08-12 2022-09-27 Malta Inc. Pumped heat energy storage system with hot-side thermal integration
BR112023002561A2 (pt) 2020-08-12 2023-04-18 Malta Inc Sistema de armazenamento de energia térmica bombeada com integração de planta térmica
US11480067B2 (en) 2020-08-12 2022-10-25 Malta Inc. Pumped heat energy storage system with generation cycle thermal integration
US11486305B2 (en) 2020-08-12 2022-11-01 Malta Inc. Pumped heat energy storage system with load following
US11396826B2 (en) 2020-08-12 2022-07-26 Malta Inc. Pumped heat energy storage system with electric heating integration
CN112964097B (zh) * 2021-02-26 2022-01-11 中国科学院力学研究所 一种汇分结合的小温差换热器及调控方法
DK180997B1 (en) * 2021-03-04 2022-09-12 Stiesdal Storage As Method of operating a thermal energy storage system
EP4261488A1 (en) * 2022-04-12 2023-10-18 Siemens Gamesa Renewable Energy GmbH & Co. KG Thermal energy storage system
WO2024020322A1 (en) * 2022-07-19 2024-01-25 Energy Vault, Inc. Regenerative brayton based thermal energy storage system

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB423093A (en) * 1932-04-15 1935-01-14 Fritz Marguerre Improvements in or relating to the thermodynamic storage and utilisation of energy
US3152442A (en) * 1962-05-04 1964-10-13 Richard J Rowekamp System for converting solar energy into useful energy
US4089744A (en) * 1976-11-03 1978-05-16 Exxon Research & Engineering Co. Thermal energy storage by means of reversible heat pumping
JPS63253101A (ja) * 1987-04-08 1988-10-20 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 複合発電装置
RU1777641C (ru) * 1990-02-23 1992-11-23 Научно-Исследовательская Лаборатория "Альтэн-Символ" При Краснодарском Политехническом Институте Международного Научно-Технического Центра Отделения Всемирной Лаборатории Ссср Установка автономного энергоснабжени
US5269145A (en) * 1991-06-28 1993-12-14 Deutsche Forschungsanstalt Fuer Luft- Und Raumfahrt E.V. Heat storage system with combined heat storage device
RU2292000C1 (ru) * 2005-04-20 2007-01-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр по сверхглубокому бурению и комплексному изучению недр Земли" (ФГУП НПЦ "Недра") Устройство для энергообеспечения помещений с использованием низкопотенциальных энергоносителей

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE413545C (de) * 1922-09-16 1925-05-12 Christian Christians Speicheranordnung fuer Kraft- und Heizdampfanlagen fuer schwankenden Betrieb
FR797473A (fr) * 1934-11-12 1936-04-27 Machine thermique à gaz lourd d'hydrogène carburé comme butane, propane, pentane et autres
US4119143A (en) * 1975-09-22 1978-10-10 Scientific-Atlanta, Inc. Heat transfer system
JPS59160012A (ja) * 1983-03-04 1984-09-10 Nippon Kokan Kk <Nkk> 蓄熱貯槽
JPS63253102A (ja) * 1987-04-08 1988-10-20 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 複合発電装置
JPH04254168A (ja) * 1991-01-31 1992-09-09 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 発電兼ヒートポンプシステム
DE29505214U1 (de) 1995-03-28 1996-08-01 Gebr. Willach GmbH, 53809 Ruppichteroth Regallager mit Ziehregalen
US6481216B2 (en) * 1999-09-22 2002-11-19 The Coca Cola Company Modular eutectic-based refrigeration system
JP2002106962A (ja) * 2000-09-28 2002-04-10 Denso Corp 蓄熱槽および蓄熱槽を用いた浴室熱供給装置。
US7296410B2 (en) * 2003-12-10 2007-11-20 United Technologies Corporation Solar power system and method for power generation
EP1577548A1 (en) * 2004-03-16 2005-09-21 Abb Research Ltd. Apparatus and method for storing thermal energy and generating electricity
WO2006007733A1 (en) * 2004-07-23 2006-01-26 New World Generation Inc. Electric power plant with thermal storage medium
WO2007134466A1 (en) * 2006-05-24 2007-11-29 Abb Research Ltd Thermoelectric energy storage system and method for storing thermoelectric energy
ES2424137T5 (es) 2008-08-19 2020-02-26 Abb Schweiz Ag Sistema de almacenamiento de energía termoeléctrica y procedimiento para almacenar energía termoeléctrica

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB423093A (en) * 1932-04-15 1935-01-14 Fritz Marguerre Improvements in or relating to the thermodynamic storage and utilisation of energy
US3152442A (en) * 1962-05-04 1964-10-13 Richard J Rowekamp System for converting solar energy into useful energy
US4089744A (en) * 1976-11-03 1978-05-16 Exxon Research & Engineering Co. Thermal energy storage by means of reversible heat pumping
JPS63253101A (ja) * 1987-04-08 1988-10-20 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 複合発電装置
RU1777641C (ru) * 1990-02-23 1992-11-23 Научно-Исследовательская Лаборатория "Альтэн-Символ" При Краснодарском Политехническом Институте Международного Научно-Технического Центра Отделения Всемирной Лаборатории Ссср Установка автономного энергоснабжени
US5269145A (en) * 1991-06-28 1993-12-14 Deutsche Forschungsanstalt Fuer Luft- Und Raumfahrt E.V. Heat storage system with combined heat storage device
RU2292000C1 (ru) * 2005-04-20 2007-01-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр по сверхглубокому бурению и комплексному изучению недр Земли" (ФГУП НПЦ "Недра") Устройство для энергообеспечения помещений с использованием низкопотенциальных энергоносителей

Also Published As

Publication number Publication date
JP2013152073A (ja) 2013-08-08
US20150129158A1 (en) 2015-05-14
CN104975891B (zh) 2018-01-23
JP2012530207A (ja) 2012-11-29
CN104975891A (zh) 2015-10-14
EP2554804B1 (en) 2016-12-14
CN102459824A (zh) 2012-05-16
EP2275649A1 (en) 2011-01-19
EP2554804A3 (en) 2015-03-11
RU2012101601A (ru) 2013-07-27
CN102459824B (zh) 2015-08-05
US9915478B2 (en) 2018-03-13
JP5199517B2 (ja) 2013-05-15
US20120080168A1 (en) 2012-04-05
EP2275649B1 (en) 2012-09-05
US8904793B2 (en) 2014-12-09
WO2010145963A1 (en) 2010-12-23
JP5670488B2 (ja) 2015-02-18
EP2554804A2 (en) 2013-02-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2508453C2 (ru) Система аккумулирования термоэлектрической энергии с промежуточным баком-накопителем и способ аккумулирования термоэлектрической энергии
RU2476686C2 (ru) Система аккумулирования термоэлектрической энергии и способ аккумулирования термоэлектрической энергии
RU2522262C2 (ru) Система аккумулирования термоэлектрической энергии и способ аккумулирования термоэлектрической энергии
US20120247455A1 (en) Solar collector with expandable fluid mass management system
RU2530683C2 (ru) Система аккумулирования термоэлектрической энергии с двумя тепловыми ваннами и способ аккумулирования термоэлектрической энергии
Wang et al. Experimental investigation on the low-temperature solar Rankine cycle system using R245fa
Bouvier et al. Experimental study of a micro combined heat and power system with a solar parabolic trough collector coupled to a steam Rankine cycle expander
AU2010268769B2 (en) Vapour only cycling of heat transfer fluid for the thermal storage of solar energy
WO2011161094A2 (en) Thermoelectric energy storage system
CN103003531A (zh) 用于储存热电能的热电能量储存系统和方法
US20210167724A1 (en) System and method for solar panel heat energy recovery, heat energy storage and generation from the stored heat energy
Li et al. Entransy dissipation/loss-based optimization of two-stage organic Rankine cycle (TSORC) with R245fa for geothermal power generation
Gao et al. Design of steam condensation temperature for an innovative solar thermal power generation system using cascade Rankine cycle and two-stage accumulators
WO2011041767A1 (en) Heat pump water heater having a sub-cooling arrangement
Ito et al. Studies of a heat pump using water and air heat sources in parallel
US20200007079A1 (en) System and method for cooling solar panel and recovering energy therefrom
KR101608919B1 (ko) 고효율 히트펌프 시스템 및 그 고효율 히트펌프 시스템의 과냉각 흡열량 보상장치
Hegazy Use of cooling thermal storage as a heat sink for steam power plant
Akimoto et al. Design and Operation Strategy of Micro Organic Rankine Cycle with Zeotropic Binary Mixtures for Low Grade Geothermal Energy
KR20090065494A (ko) 가열냉매 증발과 응축에 의한 냉각장치
Kalnin et al. Effectiveness of using zeotropic working fluids in heat pumps
AU2011201222A1 (en) A heat exchange arrangement

Legal Events

Date Code Title Description
PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20200528