SE532604C2 - Anläggning och sätt för energilagring och/eller transport - Google Patents

Anläggning och sätt för energilagring och/eller transport

Info

Publication number
SE532604C2
SE532604C2 SE0702649A SE0702649A SE532604C2 SE 532604 C2 SE532604 C2 SE 532604C2 SE 0702649 A SE0702649 A SE 0702649A SE 0702649 A SE0702649 A SE 0702649A SE 532604 C2 SE532604 C2 SE 532604C2
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
reactor
matrix
active substance
plant according
substance
Prior art date
Application number
SE0702649A
Other languages
English (en)
Other versions
SE0702649L (sv
Inventor
Goeran Bolin
Karin Thunman
Ray Olsson
Original Assignee
Climatewell Ab Publ
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 Climatewell Ab Publ filed Critical Climatewell Ab Publ
Priority to SE0702649A priority Critical patent/SE532604C2/sv
Priority to US12/678,251 priority patent/US20100205981A1/en
Priority to JP2010535912A priority patent/JP2011506892A/ja
Priority to KR1020107009202A priority patent/KR20100084163A/ko
Priority to CN2008801188561A priority patent/CN101878408A/zh
Priority to DE08853479T priority patent/DE08853479T1/de
Priority to PCT/SE2008/000676 priority patent/WO2009070091A1/en
Priority to AU2008330259A priority patent/AU2008330259A1/en
Priority to EP08853479A priority patent/EP2225526A1/en
Publication of SE0702649L publication Critical patent/SE0702649L/sv
Publication of SE532604C2 publication Critical patent/SE532604C2/sv

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D11/00Central heating systems using heat accumulated in storage masses
    • F24D11/02Central heating systems using heat accumulated in storage masses using heat pumps
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K5/00Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
    • C09K5/02Materials undergoing a change of physical state when used
    • C09K5/04Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to vapour or vice versa
    • C09K5/047Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to vapour or vice versa for absorption-type refrigeration systems
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • F28D20/003Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using thermochemical reactions
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/14Thermal energy storage
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10Process efficiency

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Sorption Type Refrigeration Machines (AREA)
  • Heat Treatment Of Water, Waste Water Or Sewage (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Description

ï' 30 532 EÜÅ 2 pacitet kan erhållas. Ett typiskt värde på lagringskapacitet för fast substans med vatten som ab- sorbent, räknat som kylenergi, ca 0,3 kWh/l substans. En ytterligare fördel med fast substans. är, att inga rörliga delar krävs i systemet. Värme tillförs eller bortfórs från substansen via en la- mellvärmeväxlare eller plattvärmevärdare i homogen kontakt med substansen. .Iden kemiska värmepump som beskrivs i den nämnda patentansökningen WO 00/31206 finns sålunda inga rör» ~ . < .ligadelar på processidan. Nackdelen med fast 'substans är den begränsade effekt som kan erhål-. *' las, beroende på fasta substansers allmänt sett dåliga vârmeletíningsförmåga; I samma patentan-f sökan beskrivs bl a ett förfarande för att lösa problemet med fasta substansers dåliga värmeled- i» ning och därav följande låga effekt. Förfarandet innefattar att den fasta substansen slammas upp i sorbatet till en slurry med sådan konsistens att den lätt låter sig fyllas runt eller i en värmeväxlare.
Mängden sorbat i slurryn. skall överstiga den koncentration av sorbat, vilken senare kommer. att .~ finnas i värmepumpens urladdade läge. När sedan substansen laddas, får den en. slutlig sintrad form, s k matris, vilken inte upplösesvid normalt upptagande av sorbat vid drift av värmepum- i' pen.
Med flytande substans erhålles fördelen med hög effekt, emedan substansen kan sprayas över vänneväxlaren vid såväl laddning som urladdning och därigenom effektivt kylas respektive värmas. Nackdelen med flytande substans är, att kyltbrmågan avtar som funktion av utspäd- ningen med absorbenten. Detta begränsar i verkligheten starkt det arbetsintervall, inom vilket substansen kan nyttjas, vilket i sin tur reducerar lagringskapaciteten liksom ovan räknat som kyl- energi per liter substans. De flesta flytande substanser för användning i kemiska värmepumpar ut- görs av lösningar av starkt hygroskopiska oorganiska salter i företrädesvis vatten och med likale- des vatten som absorbent. Härigenom fås ytterligare en begränsning, genom att den lösta substan- sen inte kan tillåtas laistallisera Kristallisering skapar problem i spraymunstycken och pumpar.
Genom användning av s k hybridsubstans kan flera av fördelarna hos fasta och flytande system kombineras, se den ovan nänmda internationella patentansökningen WO O0/37-864..Den i denna patentansökan visade kemiska värmepump arbetar» enligt ett speciellt förfarande, som kan kallas hybridprincipen, hybridmetoden eller hybridprocessen. Substansen föreliggerhär ibåde fast och flytande tillstånd under processens gång, varvid den fasta fasen utnyttjas för lagringav energi, med lika stor energitäthet som i fasta systern, medan värmeväxling till och från substansen; i endast sker/i substansens flytande fas med: lika stor effekt som i vanliga flytande system. Endast~ - den flytande fasen utnyttjas för värmeväxling till omgivningen. Enförutsättning för detta är, att _~ den fasta och den flytande fasen kan hållas separerade under processen. Separering kan ske ge- nom filtrering med hjälp av ett separerande organ av lämpligt slag såsom ett nät eller ett filter el- ler på annat sätt. Den flytande fasen, ofta benämnd “lösningen“, pumpas och sprids över en vär- 533 Eüil 3 meväxlare. Liksom i fallet med system arbetande med enbart lösning, dvs med en hela tiden fly- tande substans, är det viktigt, att hybridsystemets pumpar, ventiler och spraymunstycken inte sätts igen på grund' av kristaller i lcretsloppet.
Allmänt har. således detfasta systemet idetta avseende en klar fördel då det inte kräver nâgra pumpar, ventiler eller spraymunstycken. t. i ' ' ß l fig. la visas-ischematisk .form allmänt .en kemisk värmepump för produktion av kyla-eller- A värme och :fubetandeenligt den hybridproeess, som beskrivs i den nämnda internatíonellapatentan- - _ sökningen WO 00/37864. Värmepumpen innefattar en* första behållare l eller ackurmrlator innehål- lande en mer eller mindre upplöst substans 2, vilken kan exotermiskt absorbera och endotermiskt de- sorbera ett sorbat. Den första behållaren l kopplad till en andra behållare 3,räven benämnd kon- densor/evaporator, via ett rör 4. Den andra behållaren 3. fungerar som kondensor för kondensering av gasformigt sorbat 6 till vätskeforrnigt sorbat 5 under endotermisk desorbering av substansen 2 i den första behållaren 1 samt som evaporator av vätskeforrnigt sorbat 5 till gasformigt sorbat 6 under exo- termisk absorption av sorbat i substansen 2 i den första behållaren 1. Substansen 2 i ackumulatorn 1 är i värmeledande kontakt med en första värmeväxlare 7 i derma, vilken i sin tur via ett våtskeflöde 8 kan tillföras värme från eller avge värme till omgivningen Vätskan 5 i evaporator-/kondensordelen 3 är likaså i värmeledande kontakt med en andra vårmeväxlare 9 i denna, till eller fiån vilken värme kan tillföras eller borttöras från resp. till omgivningen via ett vätskeflöde 10. För att värmepumpen skall kunna fungera enligt hybridprincipen, är den första värmevåxlaren 7 tillsammans med sub- stansen 2 i dess fasta form innesluten i ett finmaskigt nät eller filter ll. Lösning, som utgör den flytande formen av substansen, finns nedtill i ackumulatorn l och uppsamlas däri ett fritt utrymme 12 under.den törsta-vännevâvdaren 7. Från detta utrymme kan via en ledning 13 och en pmnp 14 lösningsprutas ut över den första värmevänclaren 7.
Sainmanfattriingsvis gäller följande; - I ett system med fast substans erhålls en konstant kylternperatilr, genom att reaktionen sker rnel- lan två fastillstånd hos substansen. Båda dessa fastillstånd är fasta och upprätthåller vid omvand- ling från ett tillstånd till ett annat ett konstant reaktionstryck för absorbenten. Reaktionstrycket; förblir konstant, tills all substans övergått från detförsta tillståndet till detandra. Systemets nack- f del är dess mycket låga värrneledning och därmed låga effekt. Dess fördelar är att det fungerar» utan rörliga delar, har hög lagringskapacitet och konstant reaktionstryck.
- I ettsystem med hybridsubstans är, .när absorbenten upptas av substansen, dvs vid urladdning, ~. den första fasen fast medan den andra fasen år flytande, och då upprätthålls likaledes .konstant re- . aktionstryck för absorbenten. Substansen kommer då successivt att övergå från fast till flytande tillstånd samtidigt som konstant kyltemperatur erhålls. Processen fortgår med konstant reaktions- “30 EEE EÜ-flf 4 tryck, tills all substans övergått från fast till flytande form. På motsvarande sått är reaktions- trycket vid laddning konstant, medan substansen övergår från flytande till fast form. Lagringska- pacítet och reaktionstryck är likvärdiga med fast substans. Den metod som utnyttj as-i system med = hybridstibstarrs för att erhålla hög effekt är att arbeta med lösningen på samma sättsom i ett sys- a tem med flytande substans. Lösning pumpas från substansbehållaren via ett system förravskilj» i f “ning av kristaller- till etttspridarsystemrvarigenom lösningen fördelas över värmeväærlaren, .som - utgör en separat enhet i reaktorn.
REDOGÖRELSE FÖR UPPFmNINGEN> - t.
Det är ett ändamål med uppfinriingen att anvisa en anläggning eller ett system för effektiv lagring och/eller transport av energi.
Detâr ytterligare ett med uppfinningen att anvisa ettsätt för baserat på kemisk. värmepumpsteknik effektivt lagra och/eller transportera energi.
I exempelvis de publicerade internationella patentansökningarna WO 00/31206 och WO 2005/054757 visas kemiska värmepumpar. Dessa kan användas för att kemiskt lagra energi för att sedan ta ut den lagrade energin i form av värme eller kyla. Genom att enbart lagra den kemiska substansen för sig visar det sig att en energitäthet av 400 kWh/ton kan erhållas, vilket skall jämföras med andra sätt för energilagríngßtransport, t ex fjärrvärme som ger ca 40 kWh/ton.
Allmänt kan man med hjälp av kemiska värmepumpar ta till vara på den stora mängd spillvärme so finns tex i industriella processer och exempelvis på ett ekonomiskt sätt förflytta denna till platser, där energin har ett bruksvärde.
Såsom nämnts ovan har kemiska värmepumpar arbetande med fast substans nackdelen med mycket låg värmeledriing och därmed låg effekt och fördelarna att kunna fungera ~utan rörliga de* lar, hög lagringskapacitet och konstant reaktionstryck. Kemiska värmepumpar arbetande med hybridsubstans har fördelen med hög effekt på grund av högre värmeledning förutom .att också de kan fungera utan rörliga delar och att de har hög lagringskapacitet och konstant reaktionsång- tryck.
Om i en kemisk värmepump arbetande med hybridsubstans lösningen av den aktiva sub-f stansen utnyttjas för att öka värmeledningen mellan den-aktiva substansen och värmeväxlareni ackumulatorn, vilket kan exempelvis uppnås genom :att den aktiva substansen -inteundergårfnåf gon förflyttning under hela förloppet i den kemiska värmepumpen, dvs så att denaktiva SubStflnfl sen hela tiden år stationär eller stationärt anbragt, kan .en kemisk värmepump med så att~.såga -r t "fast" hybridsubstans erhållas. För att uppnå detta kanlösningen av den aktiva substansen uppsuf .. gas och/eller bindas i en passiv substans, här kallad matris eller bärare, vilken allmänt skall vara i god värmeledande kontakt med värmeväxlaren i ackumulatorn och kan vara anordnad i form av 532 EÜÅ en eller flera kroppar, som i sin tur kan vara tätt integrerade med. Att substansen är passiv innebär att den inte medverkar vid den aktiva substansens upptagande och frigörande av det flyktiga me- diet. Matriserrs syfte är alltså att hålla lösningen avden aktiva substansen på plats och därmed' f* öka värmeledningen .mellan vârrneväzr-larenioch den aktiva substansen, när substansen övergår från flytandetill fast tillstånd vid' laddningoch frånfast till flytande tillstånd 'under .urladdnifng .. .
Därigenom kandet-faktuin- att lösningen oftast har högre värmeledningsfómråga .än den fastasub- i _ i. stansen utnyttjas. Matrisen är bildad av en för processen i värmepumpen inert substans med, all- . _ mänt sett, en förmåga att till sig binda lösningsfasen av den aktiva substansen och samtidigt tillåta t .~ .i att den aktiva substansen kan växelverka med det flyktiga mediet. Speciellt kan det vara önskvärt att den eller de kroppar, som matrisen bildar, skall effektivt kunna uppsuga och/eller skall kunna -.. kapillärt binda lösningsfasen av-den aktiva substansen. Matrisen kan innefatta mer eller, mindre ,. separata partiklar, såsom pulver av exempelvis varierande kornstorlek och med pulverkom av va- rierande form, fibrer med exempelvis varierande tråddiameter och varierande fiberlängder, eller -en sintrad massa med lämplig porositet, som exempelvis inte behöver vara enhetlig utan kan vari- era inom de bildade matriskropparna. Partiklarnas storlekoch form, dvs i de speciella fallen korn- storlek, tråddiameter och porositet, och porositet i fallet med en fast matris samt val av material i matriskropparna påverkar i respektive fall den slutliga ackumulatoms lagringskapacitet och ef-. fekt. I det fall att matrisen år anbragt som ett skikt på värmeväxlareris yta kan också skiktets tjocklek påverka ackumulatorns effekt.
Processer-na i värmepumpen kan således sägas törsiggå med den aktiva substansen uppsu- gen i en veke av fiber eller pulver vilket har visat sig ge hög effektivitet. Effektiviteten har föga samband med värmeledning i veken, utan beror på reaktionen i vätskefas, dvs bl a att den aktiva substansen i finiördelat tillstånd övergår till lösning, som leder värme bättre än finíördelat fast material.
Matrisen som kan sägas vara ett uppsugande material kan väljas bland en mängd olika- material. Exempelvis har framgångsrika prov utförts med väv av lciseldioxid som matris, samt med matris i form av sand och .glaspulver i olika fraktioner. Vårmepumpen fungerar genomatt värme leds. i vätskefasen samtidigt som matrisens struktur är tillräckligt genomsläpplig iöratttil-l- - .. - låta transport av det flyktigamediets ångfas. Det. är även» .möjligt att-framställa matrisen »genom att f .« sintra samman pulver eller fibrer till en mer fast struktur; . _. - En sådan ackumulaton-som härockså benämns reaktorzeller reaktordel ochinnefattar .en matris, kanexempelvis med fördel användas vid energilagring och/eller energitransport enligt ovan. Ackumulatorer med matris enligt ovan kan klara att ta emot stora energimängder och lagra den mottagna. energin med för järntörbara substanser hög densitet samt därefter också klara av '30 532 Eüå; 6 transporter, som kan utsätta ackumulatorerna med lagrad energi för mekaniska påkänningar i form av omrörning, vibration och tryck. Ackuinulatorri, dvs reaktordelen, i vilken energin lagras, kan alltså lagras och transporteras separerad från kondensorn respektive »evaporatorn i värmepumpen, vilka urladdningsstationer. . s Matrisens förmåga att uppsuga vätska, varigenom vätskan blir det värmebärande mediet, samt dess förmåga att ändå tillåta gastransport genom matrisen år lika tillämpliga på ~konden-. -- sor-/evaporatorenheteni en kemisk värmepump. Vid laddning av den kemiska värmepumpen lf i » transporteras gas genom matrisen för att kondenseras mot värmeväxlarens yta och sedan uppsu- ° gas i matrisen, varefter den uppsugna vätskan ökar inatrisens värmeledning, varigenom ytterliga- re gas kan kylas ner, kondensera »och uppsugas. Vid urladdning, av den kemiska värmepumpen av-;. .~ ger matrisen vattenånga, som kyler den uppsugna flyktiga vätskan, vilken genom sin goda värme- ledningsförmâga transporterar värme för evaporeiingen från värmeväxlarens yta genom vätskan' till evaporeringszonen.
Ytterligare ändamål och fördelar hos uppfinningen kommer att anges i den följande beskrivningen och delvis vara uppenbara från beskrivningen eller kan erfaras genom utövande av uppfinningen. Ändamålen och fördelarna med uppfinningen kan inses och erhållas medelst de förfaranden, processer, organ och kombinationer, som speciellt anges i de vidhängande patent- kraven.
KORT F IGURBESKRIVNING Medan de nya särdragen hos uppfinningen anges särskilt i de vídhängande patentkraven, kan en fiillståindig förståelse av uppfinningen, både vad gäller organisation och innehåll, och av ovan angivna och andra särdrag hos denna vinnas ur och uppfinningen bättre inses genom be- traktande av följande detaljerade beskrivning av ej begränsande utföringsformer som nedan fram- läggs med hänvisning till de bifogade ritningarna, i vilka: - fig. la är en schematisk bild av en förut känd kemisk värmepump arbetande enligt hybridprinei- Pell, - fig. lb är en schematisk bild, som allmänt visar principen för en kemisk värmepump, t- fig. lc är bild liknande fig. lb, som schematiskt visar hur en reaktor iten kemisk värmepump laddas, -. fig. ld är bild liknande fig. lb, som schemariskt visarhurenreaktor i en kemisk värmepump. urladdas, - fig. 2a är en schematisk bild liknande fig. l men med en kemisk värmepump i vilken aktiv sub- stans är uppsugen i en bärare, enheter kan vara» stationärt anbringade i laddnings- resp. 532 EDI!- 7 - fig. 2b är en bild liknande fig. 2a av en alternativ utföringsform av en kemisk värmepump, - fig. 3 är ett diagram för laddningsprocessen ien kemisk värmepump enligt fig. 2 med LiCI SOm ~ ~ aktiv substans, ' - fig. 6a,' 6b. och óc är detaljvyer i' genomskärnirig» av ettmatrismaterial anbragt invid en vär- z ~ - fig. 4 är ett diagram liknande fig. 3 men för urladdningsprocessen, ~ .- fig. 5 är en schematisk bild av en ackumulatortank färden i fig. 2 visade kemiska värmepum- _ .. 1 . » Peïlf _ mevärclaryta, . _. ' - fig. 6d är en detaljvy i genomskärning av ett matrismaterial anbragt invid' envärmeväxlaryta, '10 .. - fig. 7 är en schematisk bild .aven container med innehållna reaktordelar för en. kemisk . från vilken en fläns utskj uter, värmepump, -- fig. 8 är en schematisk bild som visar hur en container med däri innehållen reaktordel .är- ansluten i en laddningsstation, - fig. 9a är bild liknande fig. 8 som hur en container med däri innehållen reaktordel är ansluten i en urladdningsstation för leverans av värme, och - fig. 9b är en bild liknande fig.' 9a men där containem är ansluten för leverans av kyla.
DETALJERAD BESKRIVNING Ett energilagrings- och/eller energitransportsystem skall nu beskrivas, vid vilket den del av en kemisk värmepump, som innehåller den "aktiva" substansen, lagras resp. transporteras I den i fig- lb schematiskt visade kemiska vännepumpen finns två behållare. En reaktor 1 innehåller en aktiv substans, vilken kan 'exotermisld absorbera och endotermiskt desorbera ett gasfonnigt sorbat.
Reaktorn 1 är kopplad till en kondensor/evaporator 3 via ett rör eller en kanal 4. Den andra behållaren 3 fungerar som kondensor för kondensering av .gasfonnigt sorbat till vätskeformígï SOYbHT samt som evaporator av vätskeforrnigt sorbat till gasformigt-sorbat. Den aktiva substansen i ackumu- » latorn 1 är på något sätt i värmeutbytande kontakt med ett eller flera yttre media, vilket symboliskt anges med pilarna 31, för tillförsel eller borttransport av värme. Vätskan i evaporatorn/kondensom 3 är likaledes i värmeutbytande kontakt med ett eller flera andra media, vilket symboliskt anges- med . z: : . pilarna 32, för tillförsel eller borttransport av värme. f» . ..
Enligt hybridprincipen växlar den aktiva substansen mellan fast och upplöst- tillstånduFör-att: den kemiska värmepumpen. skall kunna fungera enligt .hybridprincipen måste den .aktiva substansen. . 1 alltid kvarstanna i reaktorn 1. Ett sätt.att uppnå detta år att begränsa rörligheten hos substanseni dess fasta form med hjälp av ett nät ll såsom visas i fig. la. Ett annat sätt skall beskrivas nedan. För en kemisk värmepump som arbetar med aktiv substans, vilken hela tiden är i fast tillstånd, är detta inte . “ »so 533 Eüil- något problem.
Vid energítransport transporteras reaktorn l fysiskt med den alctiva substansen i lämpligt aktivt tillstånd. Under transporten är reaktorn ltfysiskt och vakuurntätt avskild från gaskanalen 4, .n _ . ^ såsommed hjälp av en avstängningsventil, ej visad. En evaporator-/kondensorenhet 3ïfinns~ ._ z ~ lämpligenspåden plats, där man väljer att.. "ladda" reaktorn l, dvs att »överföra den aktiva substansen däri .till "laddat" eller ”aktiverat” tillstånd, tex med hjälp *av spillvärrne frånen ï~ .. processindusni, -se pilarna 31* i fig. l-cuEvaporator-/kondensorenheten behöver enbart* fungera ~ ' som kondensor och kan vara mycket enkelt utförd. Mellan reaktorn ochkondensorn finns en fysisk anslutning symboliskt visad vid 33. En :annan evaporator-/kondensorerihet finns på den. plats, där man önskar att ta ut den i den aktiva substansen i reaktom lagrade energin iforrn av värme, se pilarna 31", .eller kyla, dvs för Åïurladdning" av reaktorn eller för överföring av. substansen till “urladdat“ tillstånd, se pilarna 322 t ex för. energiförsörjning av ett samhälle eller en samling byggnader, och enheten fungerar då enbart som evaporator 3", se fig. ld. Reaktorn. l transporteras mellan de platser, där dessa enheter 3', 3” är placerade, och ansluts till dem vid gränssnittet 33 för laddning resp. urladdníng.
Vid energilagring kan reaktorn l på samma sätt fysiskt och vakuumtâtt avskiljasfrån gaskanalen 4 och ställas undan på någon lämplig plats med den aktiva substansen i laddat tillstånd. När den lagrade energin skall användas, hämtas reaktorn 1 och ansluts till gaskanalen lör fri passage av gasformigt sorbat mellan reaktorn och evaporatorn/kondensorn 3. I detta fall kan' alltså evaporator och kondensor utgöras av samma enhet.
Det kan i vissa fall vara lämpligt att anordna ett flertal reaktorenheter l i en yttre sarnrnanhållande struktur såsom någon form av container. De enskilda reaktorenheterna kan då ges långsträckt .form och exempelvis vara utformade som rör, vilka är placerade parallellt med varandra. Värmeväxling för sådana parallella rör kan anordnas t ex genom rörvâggarria, så att inte ~ någon inre värmeväxlarslinga erfordras såsom ifig. la; Nu skall med hänvisning till tig. 2a en modifieradkemisk värmepump beskrivas, vilkens »- reaktor eller ackumulator kan vara lämpad för energilagring och/eller energitransport enligt ovan _ och vilken utnyttjar hybridprocessen med användning av en matris för fasthållande och/eller- - uppbärande av aktiv substans.
Den modifierade kemiska vårmepumpen innefattar pårkonventionellt sätt en första behålla- : ~ re 1, även kallad ackumulator eller reaktor, innehållande fen aktiv. substans 2, här även benämnd ~ - enbart “substans“. Substansen kan exoterniiskt absorbera och endotermiskt desorbera ett sorbat, även kallat absorbent, vanligen vatten. Substansen 2 visas här vara fasthållen eller buren av eller i uppsugen i en matris eller bärare 13, som allmänt bildar eller utgörs av minst en porös kropp med '20 ' tor-/kondensordelen och .därmed även kan sägas omge evaporator-/kondensordelen och' till eller .~3O ESE ESÜÅ 9 öppna porer av en lämplig inert substans. Matrisen kan i ett typiskt fall bestå av ett firikornigt- pulver av exempelvis alurrriniumoxid, anbragt i ett skikt med lämplig tjocklek, exempelvis' ettre- lativt tunt skikt såsom med en tjocklek av 5 ß 1-0 mm. Idenna -utföringsform är matrisen iden-e första behållaren 2 anbragt endast vid de inre ytorna eavrzdenna behållare, som ärbelägna vid »en ff; första värmeväxlare7, såsom visat särskilt* endast vid den. första behållarens vertikala' inre ytor; .- ~ :~~ ~ - Den första .behållaren 1 är hopkopplad med en andraibehållare 3, även benämnd kondensor/evaf :. _ porator, .viaen fast gasförbindelse 4 i fonn 'av ett rör anslutet med sina ändar vid översidan-av be-_ ~~ 1 i ~ hållarna l, 3.: Den andrabehållaren fimgerar som Kondensor för kondensering av- gasformigtflsor- » ï- bat 6 till vätskeformigt sorbat. 5 under endotermisk desorbering av substans 2 í den första behållaà _ i - ren 1 samt som evaporator av vätskeformigt sorbat 5 till gasformigt sorbat 6 under exotermisk absorption avsorbat .i substansen i den första behållaren. Den andra behållaren 3 visas lrär ha, hälften av den del av sin inre yta, vilken är i kontakt med en andra värmeväxlare 9, täckt med ka- pillärt uppsugandematerial 14 och hälften av samma inre yta fri. I utförandet enligt figuren inne- ~ bär detta att hälften av den inre vertikala ytan hos den andra behållaren 3 är täckt med kapillär- . sugande material medan resten av den inre ytan är fri. Kondensering av gasforrnigt sorbat 6 sker mot den fiia ytan vid värmeväxlaren 9 i den andra behållaren 3 medan evaporering sker från det kapillärt uppsugande materialet 14 på den andra behållarens innersida.
De olika komponenterna i den kemiska värmepumpen, även benämnd systemet, dvs de med varandra i fluidförbindelse stående inre utryrnmena i de första och andra behållarna 1, 3 och gas- ledningen 4, är helt gastäta och evakuerade från alla andra gaser än den i den kemiska processen verksamma gasen 6, benämnd också det flyktiga mediet eller absorbenten, som vanligen är vat-' tenånga. Den aktiva substansen 2 i ackumulatorn l ståri direkt värmeledande kontakt med ytor ß hos den första värmeväxlaren 7, vilken i detta utförande är anbragt vid de vertikala inre ytorna' hos omger ackumulatorn 1 och därmed även kan sägas. omge ackumulatorn, och via ett första vätskeflöde 9 kan tillföras värme från eller avge värme till omgivningen. -Vätskan 5 i evapora- _. tor-/kondensordelen 3 står likaså i direkt värmeledande kontakt med ytor hos den andravärme- växlaren 9, vilken i detta utförande är anbragt ~vid de vertikala inre ytorna hos .evapora- »fiån vilken värme kan tillföras eller bortföras från resp. till omgivningen via ett andra vätskeflödef ' i l 1 .
Den aktivasubstansen 2' i den. kemiska värmepumpen är vald, så att den vidcdeternperatu-rit. " ~ rer, för vilka värmepumpen är avsedd, kan arbeta så att den övergår mellan fast och flytande till- > stånd vid urladdning och uppladdning av värmepumpen. Reaktionen i ackumulatorn l' sker så- lunda mellan två faser, ett fast fastillstånd och ett flytande fastillstånd, hos den aktiva substansen. 532 Eüd» Vid urladdning, då absorbenten upptas av substansen, är den första fasen fast medan den andra .fasen är flytande och då upprätthålls konstant reaktionstryck för absorbenten. Substansen kommer därvidsuccessivt att övergå fi-ån fast till flytande form samtidigt som konstant-kyltemperattlr er- ¿ . . - hålls. Processen fortgår med konstant reaktionstryck, rtillsväsentligen all aktiv substans haröver- e gått från fast till flytande form. På motsvarandesätt ärïreaktíonsnycket vid uppladdning konstant, ~ medan* substansen övergår från flytandetill fast form.
Ennormal hybridsubstans, se ovan nämnda patentansökan WO 00/37864, kanmed fördel. - - - nyttjas, vilken spädsftill önskadkoncentrationi en lösning av 'sorbatet och därefter. uppsugsi en matris bestående av ett inert pulver, dvs ett 'pulver av ettmaterial som inte iväsentlig grad föränd- ras under drift av den-kemiska värmepumpen. Materialet skall sålunda ha ~fast form under de växlande förhållandena i värmepumpen och det skall inte heller .kemiskt växelverka med, dvs inte. ~ « . - kemiskt påverka eller påverkas av, någon av de substanser eller medier, som ändrar aggregations- form under värmepurnpens drift. I prov som har utförts har detta pulver exempelvis varit av alu~ . niiniurnoxid och den aktiva substansen LiCl. Andra möjliga aktiva substanserkan vara SrBrz, etc., se för övrigt den ovan nämnda internationella patentansökningen WO 00/37864. Pulvrets kornstorlek kan här ha betydelse liksom dess kapillärsugande förmåga För att bilda lämpliga kroppar av matrisen kan ett sådant pulver appliceras first på en eller flera ytor av en värmeväx- lare i form av ett skikt med lämplig tjocklek, exempelvis med en tjocklek mellan 5 och 10 mm. I de flesta fall måste då någon form av nätkonstruktion, ej visad, appliceras på värmeväxlaren för hålla fast respektive skikt för bildande av en' hophållen kropp av pulvret. Prov har exempelvis ut- förts med skikt med tjocklek 10 mm anbragta utanpå rör, inuti rör samt vid bottnen av behållaren.
Lösningen, dvs den aktiva substansen utspädd med det flyktiga mediet, även kallat sorbatet, i vätskeforrn, sugs sedan upp i pulvret i skikten och får rinna av, tills all lösning binds kapillårt i pulvret i skikten. Därefter kan reaktorn användas på samma sätt som en reaktor med fast substans ~. används, se t ex den ovan nämnda internationella patentansökningen WO 00/31206.
Matrisen med fasth-ållen substans är i detta fall inte en solid fast kropp utan en lös massaliknande blötssand vid värmepumpens urladdade tillstånd. I värmepumpens uppladdade; tillstånd är matrisen däremot hård; Lösningen av den aktiva substansen har betydligt bättre; vâr+ = meledning än denna substans i fast form.. Värme fiån' den första värmeväxlaren 7 kan då effektivt. » transporteras till eller från den aktiva substansen. Om exempelvis en matris bestående av alumi- ~ _ t niuxnoxidfylls med 3~ molar; LiCl lösning, sker en mycket snabb ocheffektiv .uppladdning av". systemet ned till caf-l molar lösning. Därefter avtar effekten, emedan den aktiva substansennu. inte längre innehåller någon lösning, dvs inte någon del därav föreligger i våtskefas eller lös» ningsfas. Det är dock inte några problem att driva processen ända ned till koncentrationen 0 mo- ~ -10 ~30 532 SÜÅ 1 1 lar. Vid urladdning går sedan processen mycket bra upp tills lösningen är 2,7 à 2,8 rnolar, varefter den bromsar in. Matrisen har nämligeninte längre någon gasgenornsläpplighet när koncentratio- nen 3 molar uppnåsl detta läge är matrisenlfulhdvs matrisen har upptagit så mycket lösning som '~ - 1 _» f- är i huvtidsak' möjligt. _ . . .~ .
Funktion ochieffekthoshybridsystem med. lösning uppsugen i matris är i det-typiskaffalflet. betydligt bättre än förfasta system. Dock krävs större värmeväxlarytor vad-somgäller. t system med hybridsubstans och enbart fri' lösning; Prov visar att det lcrävs 2 à 3 ggrstörjrevârme- .: _. väXlaryta för. att i ett hybridsystern med .-":bunden": lösningsfas nå samma effekt som í-ett hybrid- ~ -: . system men nnbnt fn iösntng. Å nnant sidan bin aanffnkttathetnn vid ytan i ett sådant. System med ökad effektiv area hos vårmevåxlarens yta så liten, att vårrnevâxlaren inte nödvändigtvis be- höver vara direktverkande utan med fördel kan vara förstorad..Med direktverkande värmeväxlfire eller direktverkande värmeövertöring .mellan värmeväxlare och aktiv substans/lösning menas att substansen/lösningen finns vid den yttre ytan av en slät; enkel vägg hos värmeväxlaren- medan det värmebärande/lcylande mediet eller 'fluiden i värmeväxlaren cirkulerar vid den inre ytan av samma vägg, dvs substansen/lösningen har en i huvudsak direkt kontakt med värmevåxlarmediet, genom endast en relativt tunn och plan vägg i värmeväxlaren. Med värmeväxlare eller värme- överföring med förstorad yta avses att substansen/fluiden finns vid en yta av värmevåxlarem som har getts förstorad efiektiv värmeöverñringsarea, genom att den exempelvis är korrugerad och/eller âr försedd med utskjutande delar av lämpligt slag såsom flânsar. För ett hybridsystem med i en matris uppsugen lösning innebär detta, att även matrisen är anbragt vid en sådan yta av vârmeväxlaren.
Tester som utförts i laboratorieskala och sedan omräknats för full skala har gett data för laddning respektive urladdning, vilka framgår av diagrammen i fig. 3 och 4. Dessa tester har ut- ñrts med ackumulatorer 1 i form av cirkulärcylindriska 1 liters kärl med diameter 100 mm och. höjd 1310 mm, i vilka ett skikt 13 med tjockleken -10 mm av inert material med däri innehållen . substans är. placerat vid kärlets cylindriska innervägg, dvs vid innersidan av dess mantelytar Matrismaterialet och substansen hållsi detta utförande .på plats av en nätkonstruktion innefat-f-f tande *ettnät 15 »med en .yttre beklädnad 'av en mer finmaskig struktur såsom bomullsvâv .l 6- eller 1 :.. ett finmaskigt nät, se tig. 5.» Någon förändring av' struktur eller funktion hos skiktetrned inert,bä-. rare och substans har inte kunnat' iakttas under de gjorda proven. ~ - Den allmänna strukturen hos matrisen visas schematiskt i tig. lla. Skikteteller. kroppen 13 av poröst matrismaterial är anbragt på den ena sidan av en värmeväxlarvägg23 och har porer 24.
Porerna har allmänt sådant tvärsnitt att de tillåter passage och upptagande av det gasformiga sor- batet. Matrisen kan uppbära aktiv substans 2 påväggarna i porerna, vilken kan våxelverka med 5532 EÜÅ l2 gasformigt sorbat i de kvarvarande kanalerna 25 som kan förekomma i vissa stadier av värme- pumpens driñ. Porerna kan också vara helt fyllda såsom visas vid 26 med lösning resp. medkon- densat. Matrismaterialet är valt så att det vid. sin yta kan binda aktiv substans/lösning/kondensat ~ ' och kan således lämpligen vara hydrofilt eller åtminstone ha hydrofil yta, om vatten används som fluidi 'systemetr Det dock möjligt att använda material; som inte har hydrofil yta eller allmänt inteenyta, vilkens .väts av den aktiva substansen i lösningsfas' eller vid vilken den aktiva Substflnf sen i lösningsfas inte nämnvärt binds, -iörutsatt att den aktiva substansen är införd matrisen, så- - i som genom 'blandning eller omrörning. med denna, innan den anbringas vid 'värmeväzclarväggar-.fi ~ f na, även om en kemisk värmepump med sådan matris ofta fungerar tillfredsställande blottunder 1 ett fåtal cykler vid drift av värmepumpen. Porernas grovlek kan väljas exempelvis så att de 'är ka- pillärsugande- för _den vätskefas som de skall absorbera,- vílket kan vara särskilt lämpligt för en* matris i kondensorn/evaporatorn. Typiska tvärsnittsdimerisioner för porerna 24 kan ligga i omrä- det l0'- 60 um. Det kan vara otördelaktigt med alltför trånga porer, eftersom sådana kan försvåra det flyktiga mediets växelverkan med alla delar av den aktiva substansen. Porernas volym kan ut- göra exempelvis minst 20 % och företrädesvis minst 40 % eller till och med niinst 50 % av matriskroppens skenbara volym. Matrisen kan såsom ovan nämnts alternativt vara av ett sintrat eller ekvivalent material, dvs bilda en i huvudsak fast, sammanhängande kropp. Matrisen kan också bildas partiklar av olika form, såsom mer eller mindre klotfonniga partiklar, se fig. llb, eller av lângsträckta partiklar, exempelvis av fiberstycken, som kan vara relativt korta med ett längd-/tjoekleksiörhållande i t ex området 1: 2 till 1:10, se fig. llc. Värmeväzdarväggen '23 kan ßrsedd med flänsar 27 såsom visas i fig. lld.
Exempel 1 på matrismaterial Ett material lämpligt som matrismaterial framställs av pulver av Al2O3. Pulverkornens densitet är 2,8 kg/cins och deras diameter är 2 - 4 um.. Pulvret anbringas ~i skikt enligt ovan med . innehållen lösning -av aktiv substans och det torra matrismaterialet i skikten har en skenbar den-- sitet av ca 0,46 kg/ cm3, vilket ger en genomsnittlig fyllnadsgrad hos det färdiga matrismaterialet av 0,45, dvs nästan' halva volymen upptas av pulverkornen. Karialerna mellan pulverkornen i de I. framställda skikten har en diameter av i storleksordningen 60 um. f Exempel 2 »på matrismaterial i “ ' Ett material lämpligt som matrismaterial framställs genom giutning av en blandning av 1- < (vikts)del portlandcement och 5 '(vikts)delar avpulver av A120; såsom i exempel l. 'Dettafmate- rial kan tillnännelsevis betraktas som "sintifatfi Exempel 3 nå matrismaterial Ett fibermaterial lämpligt som matrismaterial 'framställs av fibrer, vilka består av 53 % SiOg 532 E04 13 och 47 % A120; och har en smältpunkt av ca l700° C. Fibrernas densitet är 2,56 kg/cm3 och de- ras diameter är 2 - 441m. Fibrerna pressas samman i vått tillstånd för att öka packningstätheten.
Den skenbara densiteten efter torkning av det sammanpressade materialet är ca 0,46 kg/ cm3, vil- ket ger en genomsnittlig fyllnadsgrad hos det färdiga matrismaterialet av_0,l7. Kanalerna mellan ; * - ~ .fibrema i det samrnanpressade materialet har .en diameter av mellan ca 5 och 10 um. ~ I det. ovan beskrivna utförandet är matrisskiktet '13 anbragt på enklaste sätt, såsom på' en vä» i sentligen slät inreyta av- en värmeväxlare. Olika-utformningar av-värmeväxlare och-därpå anbragt- '20 . Reaktorkärlen .l är utförd-a för vänneväxling mot ett yttre medium, som cirkulerar inuti- matrisskíkt är tänkbara, järniïår ovan nämnda patentansökanWO 00/31206. Nedan ges exempel på sådana 'ytterligare olika tänkbara utformningar» av matris och' värmeväxlare, som kanvara lämpliga i anläggningani vilka den ovan beskrivna matrismetoden nyttjas. I en vanlig stationär anläggning kan sålunda. matrisskiktet exempelvis anbringas på utsidan av ett eller flera rör, i vil- ket/vilka ett värmeväxlarmedium eller värmebärande medium cirkulerar. Prov har exempelvis ut- förts med rör med diametern 22 mm, runt vilka matrisskikt med entjocklek av 10 mm har anv bragts.
Det är även möjligt att all fluid, dvs i typfallet allt vattnet, i kondensom kan uppsugas kapíl- lärt och därigenom helt elimineras som fii vätska i den kemiska värmepumpen, se anläggningen i _ fig. 2b. Här har alla de inre ytorna i evaporatorn/kondensom 3 utom den övre inre ytan försetts med kapíllärsugande matrismaterial. Värmevåxlarmedium måste då också cirkulera vid bottnen av denna behållare.
Flera reaktorkärl 1 kan placeras invid varandra och kopplas samman för att bilda ett ræktorpaket, som kan vara särskilt lämpar för energilagring och energitransport. Ett sådant reaktorpaket kan inneslutas i ett yttre kärl, en container 41, se fig. 7, Reaktorkärlen 1 kan exempelvis vara av det i fig. 2a och 2b visade slaget.
En sådan container 41, som kan bestå av ett lämpligt stålkärl liknande vanliga containrar för internationell transport av gods, innehåller. då reaktorkärlen 1, vilka kan utgöras. av :ett antal väsentligen likadana tubforrnade eller plattformade enheter och kan vara placerade parallellt med varandra. De enskilda reaktorkärlen. är sammankopplade av ett samlingsrör 42,. som kan ses som en förlängning av gaskanalen-4. och går från reaktorkärlen till en yttre anslutningsdel 43.1 derma I anslutningsdel är .en avstängningsventil 44 anbragt. Gasformigt sorbat »såsom vattenånga kan .passerai samlingsröret och genom gaskanalen 4,.ej visad i denna figur, när gaskanalen år kopplad» till anslutningsdelen 43,. såsom ovan beskrivits vid laddning och -urladdning avureaktorema. containern 41 och omkring de enskilda reaktorkärlen och tillförs och bortförs via två anslutningsrör 45, 46, i vilka avstängningsventiler 47, 48 finns. Reaktorenheterna är lämpligen - . fabrik såsom en processindustri i form aviexempelvis hett vatten leds omkring reaktorenheterna ~ -- 25 ao 532 Eüël 14 placerade i containern 41 så kompakt som möjligt med hänsyn tagen till att tillräcklig vänneväxling mellan dem och det yttre mediet, som finns omkring reaktorenheterna och kan cirkulera i utrymmet i= containern omkring reaktorenheteina, skall kunna iörsiggå.
Reaktoreriheter l-anbragta-i en container 41 kan exempelvisutgöras av långaparallellt med -ï x - i; ._ ~ varandra anbragta, ernaljerade. ståltuber, som dåwinnehåller aktiv substans, vilken kan vara bunden = till .en matris enligttovan. Anslutningen till sarnlingsröret» 42 firms lämpligen vid-ståltubernas ena ände. ' Vid laddning av. reaktorenheternal i -en container 41 kan containern anslutas till; exempelvis speciellt utformade laddningsstationer hos t ex industrin. En container kopplas: till en laddningsstation via de tre anslutníngsdelarna 43, 45 och 46. Uppsamlingsrörets 42 anslutning 43 _. behöver härvid inte kopplas till en kondensor enligt ovan utan kan i stället kopplas till en enklare. anordning såsom en vakuumpump. Ventilema 44, 47 och 48 öppnas och överskottsvänne fiån en 1, vilket överför den aktiva substansen till "laddat" tillstånd, dvs i praktiken "torkar" saltet i matrisema i en värmepumpskonsnuktion enligt ovan. Den vattenånga, som då bildas, passerar ut genom uppsamlingsröret 42 och ångkanalen (4) och pumpas bort »från reaktorenheterna.
Vattenångan kan till exempel i sin tur arbeta som kylmediurn i någon av fabrikens processer.
Vattenångan som är ett destillat kan användas vid .känsliga processer där destillerat vatten behövs.
När laddningen är klar och vakuumet i reaktorenheterna 1 har kontrollerats, stängs Ventilema 44, 47 och 48 och containern 41 kan transporteras till en plats *för lagring eller till en urladdningsstation.
Vid urladdning kan containern 41 på samma sätt anslutas till en exempelvis speciellt .. utformad urladdningsstation, där värme eller kyla tas ut från containern. Containem inkopplas via de tre anslutningsdelarna 43, 45 och 46. Om man önskar att ta ut energin som kyla, kopplas- gasanslutriingen 43 under vakuum till en evaporator' (3"), som innehåller någon mängd av vätskeforrnigt sorbat och som dessutom är i värmeväxlingsiörhållande med ett system, vilket man vill kyla. Utrymmet i containern 41 omkring reaktorenheterna .l kopplas till något som fungerar _ = 1 « som kylmedium, tex ett lokalt vattendrag. Om man i stället önskar att ta ut energin som värme, kopplas vätskan i utrymmet omkring reaktorenheterna till det objekt, som man vill värma, ochf evaporatorn kopplas för -värmeutbyte till någon form' av vårmemedium, som-här också-t ex kan .. utgöras av ettlokalt vattendrag eller vattensarnl-irrg. När urladdningen år klar, stängs Ventilema 44, 47 och 48 och containern 41 kan transporteras tillbakatill en laddningsstation.
Evaporatorn (3“) vid urladdníngsstationen behöver inte innehålla någon matris, utan kan endast bestå av en vakuurntät behållare med däri innehållet kond-enserat sorbat, en helt vanlig .25 532 EÜÅ 1 5 värmeväxlare och en pump som spolar vatten över värmeväxlaren. Då processen vid denna station endast går åt ett håll, dvs sorbat transporteras i form av ånga från evaporatorn till reaktom ':l-,. behöver evaporatorn inte vara lika väl skyddad från korrosion som i utfórandena' enligtfig. la och figx2a, 2b och då kan en-vanlig alurniniumvärmeväxlare till .exempel användas. Av. samma , anledningmåste kondenserat sorbat, dvs i nonnalfallet .vattern fyllas på -i evaporatorn med järnna rhnellanrum, och därmed 'måste också evaporatorn vakuumpumpas. x i ' Laddning av en container 105 innehållande' en eller flera reaktorenheter skall nu beskrivasi - sambandmed fig. 8. _ « , - ~-I en laddningsstation 50 är containern 41 'ansluten till en industrienhet eller fabrik 51 med sina anslutningsrör 45, 46 med ventiler 47, 48 kopplade till anslutningar 52, V53 med avstängningsventiler 54, 55. :Containern år också vid. gränssnittet 33 ansluten till en kondensor 3' eller liknande med sitt gasanslutningsrör 43 med ventil 44 kopplat till en anslutning 57 med avstängningsventil 58. Industrienheten eller fabriken 5.1 levererar energi, se pil 59, i form av värme, såsom spillvärrne, till reaktorenheten l i containern 41. Värmeenergintörrnedlas i ett hydrauliskt system, tex med vatten, eller i ett pneumatiskt system, tex med luft, .varvid det värmebärande mediet här kallas energibärare. Kallare energibärare levereras tillbaka, se pil 60, till industrienheten eller fabriken tor att samla upp energi i form av spillvärme. Samtidigt kan kondensorn 3' kylas, se pilarna 61, 62, av en källa antydd vid 63, som har en konstant temperatur, vilken är lägre än temperaturen hos energibäraren, när denna lämnar industrin eller fabriken 51.
Kondensorn skulle också här i enklaste fall kunna utgöras av en vakuumpump.
På grund av det AT, for defmition se ovan nämna publicerade patentansökan WO 00/37 864, som råder mellan substansen i reaktorenheten l och kondensorn 3' blir det en» tryckskillnad mellan de båda, som gör att vatten upptaget i den aktivasubstarrsen i reaktorn iörångas och rusar över, se pil 64, till kondensorn, där vattenångan kondenseras.
När- laddningen har avslutats, dvs efter det att tillräckligt mycket vatten tagit sig över till rkondensorn 3', stängs alla ventiler och containern 41 kopplas bort från laddningsstationen 50 vid de fysiska gränssnitten 33, 65. och 66. Den kan sedan lagras eller transporteras till annan plats. .' Urladdning av en 'container 41 innehållandeen eller flera laddade reaktorenheter lskall-nui . .: :-, -- i' beskrivas i samband med lig. 9aoch 9b.
Containern '41 med: dess laddade reaktorenhet ansluts till en urladdningsstation 70, som i- specialfall såsom för energilagring kan -varadensammasom.laddningsstationen 50, men iandra.. _; _- fall är 'skild fiån derma och kan vara» belägen på exempelvis stort geografiskt. avståndfrån laddningsstationen. Containern kopplas in vid de tre fysiska gränssnitten 33, 64, 65.
Anslutníngsrören 45, 46 med ventiler 47, 48 kopplas till anslutningar 71, 72 med 532 Güå 16 avstängningsventiler 73, 74 hos urladdningsstationen. Containern är också ansluten till en evaporator 3" med sitt gasanslutningsrör 43. med ventil 44 kopplat till en anslutning 75 med avstängníngsventil 76. Efter det att alla anslutningarna 'har kopplats, öppnas alla dessa ventiler 47, ~ l 48, 73, 74, 44, 76' för att “starta urladdningsprocessen.. “ ' '30 På grund .av det AT som råder mellan det inreaviteaktorenheten ~l och evaporatorn 3"-blir~ ., det en' tryckskillnadxmellan. de båda, .som medför att vattnet i evaporatorn kokar och denbíldade; ~ vattenångan rusar över, se pil' 77, till reaktorenheten- i *containern 41, där vattnet kondenserar i reaktorenhetens salt.
Om man vill ta ut den i reaktorn lagrade energin i form av. värme, t exi ett samhälle, i i »kopplas utrymmet i containern 41 omkring reaktorenheten 1 till samhällets fiärrvärmesystem, som ifig; l5a symboliskt visas som reservoaren 78, .genom att ventiler 79, 80 öppnas ochventiler _ 81, 82 stängs. För att få ut rätt temperatur kopplas samtidigt evaporatom 3" med sin värrneväxlande ytor till en värmekälla symboliskt visad vid 83, som har en konstant temperatur, vilken är betydligt lägre än den temperatur man vill få ut, genom att ventiler 84,' 85 öppnas och ventiler 86, 87 stängs. Därmed pumpas containerns 41 energibärare mellan *utrymmet kring reaktorenheten 1, där det värms upp av den i reaktorenheten lagrade energin, och samhällets värmesystem 78, där värmebehovet firms, se pilarna 88, 89. Evaporatorns 3" energibärare pumpas mellan evaporatorns värmeväxlande ytor, där det kyls ned, och värmekällan 83, se pilarna 90, 91.
Om man i stället villa ta ut den i reaktorenheten 1 'i containern 41 lagrade energin i form av kyla, kopplas de värmeväxlande 'ytorna hos evaporatorn 3" till samhällets kylningssystem, symboliskt visat som reservoaren 92 i fig. 9b, genom att ventilerna 93, 94 öppnas ochsamtidigt ventilerna 95, 96 stängs. För att få ut rätt temperatur kopplar man samtidigt reaktorenhetens vänneväxlande ytor viaett medium till en kall källa, symboliskt visad vid 97, som har en konstant teinperatur, vilken år betydligt högre än den temperatur som man vill få utsgenom att ventilerna 98, 99 öppnas och ventilerna 100, 101 stängs. Därmed pumpas evaporatorns 3" energibärare mellan evaporatorn, där den kyls, och samhället kylníngssystem , 92, där kylningsbehovet finns, se pilarna 102, 103. Reaktorenhetens energibärare pumpas. mellan utrymmet' .i containern 41 kring reaktorenheten, där.. den värms, och den kalla .punkten 97, se ^ " 'pilarna 104, 105.
Efter det att all lagrad energi tagits ifrån reaktorenheten 1 i containern 41, 'stängs- ventilerna kring gränssnitten 33, 65 och 66.- Den urladdade reaktorn kan därefter .transporteras tillen laddningsstation 50 och anslutas till derma.

Claims (20)

15 20 25 53.? BÜÅ t? PATENTKRAV
1. Anläggning fór lagring och/eller transport av energi innefattande en laddningsstation (50), en urladdningsstation (70) och en lagringsdel, varvid - laddningsstationen (50) och lagringsdelen har anslutningar för att sätta i dem befintliga inre utrymmen i förbindelse med varandra, - urladdníngsstationen (70) och lagringsdelen har anslutningar för att sätta i dem befintliga inre utrymmen i förbindelse med varandra, och - lagringsdelen i ett inre utrymme innehåller en aktiv substans (2) ßr växelverkan med en flyktig vätska genom absorption och desorption av denna, kännetecknad av att -lagringsdelen är utformad som en reaktordel (1) i en kemisk värmepump med den aktiva substansen (2) i reaktordelen och den flyktiga vätskan så valda, att den flyktiga vätskan kan absorberas av den aktiva substansen vid en första temperatur och desorberas av den aktiva sub- stansen vid en andra högre temperatur, varvid den aktiva substansen vid den ñrsta temperaturen har ett fast tillstånd, från vilket den aktiva substansen vid upptagande av den flyktiga vätskan och dennas ångfas omedelbart övergår partiellt i flytande tillstånd eller lösningsfas och vid den andra temperaturen har ett ilytande tillstånd eller föreligger i lösningsfas, fiån vilket den aktiva substansen vid avgivande av den flyktiga vätskan omedelbart övergå' partiellt i fast tillstånd, och reaktordelen (1) innefattar en matris (13) för den aktiva substansen (2), så att den aktiva substansen både i fast tillstånd och i flytande tillstånd eller lösningsfas är kvarhällen i och/eller bunden till matrisen (13), - laddningsstationen (50) innefattar en kondensor (3') eller liknande anordning för att, när lagringsdelen är ansluten till laddningsstationen och det inre utrymmet i reaktordelen (1) är i ñrbindelse med ett inre utrymme i kondensom (3') eller den liknande anordningen, från reaktor-delen mottaga och/eller bortskaiïa gasfas av den flyktiga vätskan, så att reaktordelen (1) laddas på samma sätt som i en kemisk värmepump, varvid den aktiva substansen (2) överförs till ett laddat tillstånd genom desorption av den flyktiga vätskan, och ~urladdningsstationen (70) innefattar en evaporator (3") innehållande i ett inre utrymme en mängd av den flyktiga vätskan i kondenserad form, ßr att, när lagringsdelen är ansluten till urladdningsstationen och det inre utrymmet i reaktordelen (1) är i ßrbindelse med det inre utrymmet i evaporatorn (3") , till reaktordelen överföra gasfas av den flyktiga vätskan, så att reaktordelen (1) urladdas på samma sätt som i en kemisk värmepump, varvid den aktiva substansen (2) överförs till ett urladdat tillstånd genom absorption av den flyktiga vätskan.
2. Anläggning enligt krav l, känneteeknad av attmatrisen (13) ârav ett inertmate- 5 10 15 20 25 30 EEE Eüfïl lå rial,
3. Anläggning enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d av att matrisen (13) innefattar åtminstone aluminiumoxid.
4. Anläggning enligt något avkrav 1 - 3, kännet ecknad av attmatrisen (13) ärav ett material innefattande porer, vilka är genomsläppliga för den flyktiga vätskan och i vilka den ak- tiva substansen (2) är anbragt.
5. Anläggning enligt något avkrav 1 - 4, kännetecknad av attmanisen (13) ärav ett material med yta, vid vilken den aktiva substansen (2) i flytande tillstånd kan bindas.
6. Anläggning enligt krav 5, kännetecknad av att materialet i matrisen (13) har en yta som väter den aktiva substansen (2) i dess flytande tillstånd och/eller den flyktiga vätskan i dess flytande tillstånd.
7. Anläggningenligt något avkrav 1 - 6, kännetecknad av attmatrisen (13) ärav ett material innefattande separata partiklar.
8. Anläggningenligtnågot avkrav 1 ~ 7, känn etecknad avattmatrisen (13) äravett material innefattande ett pulver.
9. Ariläggningeriligtnågot avkrav 1 - 7, kännetecknad avattmatrisen(l3) ärav ett material innefattande ett hoppressat fibermaterial.
10. Anläggning enlig något av krav 1 - 9, kännetecknad av att matrisen (13) är utformad som ett skikt av material anbragt på en yta av en ßrsta värmeväxlæe.
11. ll. Anläggning enlig något av krav 1 - 10, kännetecknad av att matrisen (13) med den däri kvarhållna aktiva substansen är innesluten i en fasthällande struktur (15).
12. Anläggning enlig krav ll, känn etecknad av att den fasthällande strukturen (13) är en nätanordning innefattande åtminstone ett nät eller en duk av fibermaterial.
13. Anläggning enligt något avkrav 1 - 12, kännete cknad avattkondensorn (3') eller den liknande anordningen innefattar en vakuumpump.
14. Anläggning enligt något av krav 1 - 13, k ä n n e t e c k n a d av att lagringsdelen innefattar en container (41), i vilken minst ett reaktorkärl (1) är placerat.
15. Anläggning enligtnågot avkravl ~ l4,kännetecknad avattlagringsdelen innefattar en container (41), i vilken ett flertal reaktorkärl (1) är placerade och sammankopplade.
16. Anläggningenligthav likännetecknad avattnärnndaflertalreaktorkärl (I) innefattar väsentligen likadana tubformade enheter, som vid sin enda ände är sammankopplade av ett samlingsrör.
17. Anläggning enligtkrav l5,känn et ecknad av attnämnda flertalreaktorkärl (1) innefattar väsentligen likadana plattformade enheter, som är placerade parallellt med varandra Eäš EÜÅ iCl och är sammankopplade av ett samlingsrör (42).
18.Anläggningen1igtnågotavkrav 15- 17,kânnetecknad avattnäxnndanrinstett reaktorkärl eller nämnda flertalet reaktorkärl (1) är utfört/utförda ßr värmeväxling mot ett yttre medium, som vid anslutning av lagringsdelen till en laddningsstation eller en urladdníngsstation 5 kan cirkulerai containern (41) omkring de enskilda reaktorkärlen.
19. Anläggning enligt krav 18, k ä n n et e c k n a d av att containern (41) innefattar två anslutningsrör (45, 46), som är anordnade att vid anslutning av lagringsdelen till en laddningsstation eller en urladdníngsstation till ett utrymme i containern (41) omkring nämnda flertalet reaktorkärl (1) tillföra ett yttre medium ßr värmcväxling mot nämnda flertalet 10 reaktorkârl resp. bortfóra det yttre mediet från utrymmet.
20. Anläggning enligt något av krav l - 19, k ä n n e t e c k n a d av att laddningsstationen (50) och ttrladdníngsstationen (70) är identiska.
SE0702649A 2007-11-29 2007-11-29 Anläggning och sätt för energilagring och/eller transport SE532604C2 (sv)

Priority Applications (9)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0702649A SE532604C2 (sv) 2007-11-29 2007-11-29 Anläggning och sätt för energilagring och/eller transport
US12/678,251 US20100205981A1 (en) 2007-11-29 2008-11-28 Storing/transporting energy
JP2010535912A JP2011506892A (ja) 2007-11-29 2008-11-28 エネルギの貯蔵/輸送
KR1020107009202A KR20100084163A (ko) 2007-11-29 2008-11-28 에너지 저장/전송
CN2008801188561A CN101878408A (zh) 2007-11-29 2008-11-28 储存/运送能量
DE08853479T DE08853479T1 (de) 2007-11-29 2008-11-28 Speichern/transportieren von energie
PCT/SE2008/000676 WO2009070091A1 (en) 2007-11-29 2008-11-28 Storing/transporting energy
AU2008330259A AU2008330259A1 (en) 2007-11-29 2008-11-28 Storing/transporting energy
EP08853479A EP2225526A1 (en) 2007-11-29 2008-11-28 Storing/transporting energy

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0702649A SE532604C2 (sv) 2007-11-29 2007-11-29 Anläggning och sätt för energilagring och/eller transport

Publications (2)

Publication Number Publication Date
SE0702649L SE0702649L (sv) 2009-05-30
SE532604C2 true SE532604C2 (sv) 2010-03-02

Family

ID=40678823

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE0702649A SE532604C2 (sv) 2007-11-29 2007-11-29 Anläggning och sätt för energilagring och/eller transport

Country Status (9)

Country Link
US (1) US20100205981A1 (sv)
EP (1) EP2225526A1 (sv)
JP (1) JP2011506892A (sv)
KR (1) KR20100084163A (sv)
CN (1) CN101878408A (sv)
AU (1) AU2008330259A1 (sv)
DE (1) DE08853479T1 (sv)
SE (1) SE532604C2 (sv)
WO (1) WO2009070091A1 (sv)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE530959C2 (sv) * 2006-05-29 2008-11-04 Climatewell Ab Publ Kemisk värmepump med hybridsubstans
SE534515C2 (sv) * 2009-12-09 2011-09-20 Climatewell Ab Publ Termisk solfångare med inbyggd kemisk värmepump
DE102011008521A1 (de) * 2011-01-13 2012-07-19 Behr Gmbh & Co. Kg Hohlelement für eine Wärmepumpe und Betriebsverfahren
US8695363B2 (en) 2011-03-24 2014-04-15 General Electric Company Thermal energy management system and method
FR3007114B1 (fr) * 2013-06-18 2015-07-17 Coldway Dispositif modulaire externe de regulation autonome de temperature d une enceinte
CN105318397A (zh) * 2014-08-04 2016-02-10 杨积文 利用工业余废热供热能的方法及可移动式储热节能系统
EP3283215B1 (en) * 2015-04-16 2020-02-19 SaltX Technology AB Material for a chemical heat pump
CN106931563A (zh) * 2015-12-31 2017-07-07 青岛海尔智能技术研发有限公司 自然散冷式空调设备
CN106705187B (zh) * 2016-12-06 2019-11-22 南京酷朗电子有限公司 快速输配能量的暖通空调系统
FR3074569B1 (fr) * 2017-12-04 2019-12-27 Jean-Emmanuel Faure Pompe a chaleur thermochimique et procede de redistribution d'energie calorifique a puissance variable
US10578369B1 (en) * 2018-02-23 2020-03-03 United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Thermal management using endothermic heat sink
SE542957C2 (sv) * 2018-06-05 2020-09-22 Saltx Tech Ab System and method for energy collecting
SE543195C2 (sv) * 2019-01-18 2020-10-20 Heatamp Sweden Ab Heat transferreing device and a method operating the device
CN110174014B (zh) * 2019-05-17 2020-09-11 东南大学 基于可逆化学反应物化热效应的化学热管及传热方法
EP3869124A1 (en) * 2020-02-19 2021-08-25 Nederlandse Organisatie voor toegepast- natuurwetenschappelijk Onderzoek TNO High-cop heat pump with thermochemical storage system

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4584842A (en) * 1976-08-02 1986-04-29 Tchernev Dimiter I Solar refrigeration
US4161211A (en) * 1975-06-30 1979-07-17 International Harvester Company Methods of and apparatus for energy storage and utilization
SE411457C (sv) * 1977-12-14 1986-06-23 Hans Ivar Wallsten Anvendning i en vermeackumulator av en i fibrost berarmaterial fixerad sorbent
US4481775A (en) * 1981-01-05 1984-11-13 John Beveridge Stored energy power generating system
US4524759A (en) * 1983-10-28 1985-06-25 Butler Robert F Process for the reversible transfer of thermal energy and heat transfer system useful therein
SU1477999A1 (ru) * 1986-03-18 1989-05-07 Институт технической теплофизики АН УССР Способ работы сорбционной холодильной установки периодического действи
US5186020A (en) * 1991-01-23 1993-02-16 Rocky Research Portable cooler
JP2596169B2 (ja) * 1990-04-12 1997-04-02 松下電器産業株式会社 冷却器
US5161389A (en) * 1990-11-13 1992-11-10 Rocky Research Appliance for rapid sorption cooling and freezing
JPH06117724A (ja) * 1992-10-05 1994-04-28 Hitachi Ltd 化学蓄熱型ヒートポンプ
GB9403260D0 (en) * 1994-02-21 1994-04-13 Ici Plc Absorbents
JPH0999731A (ja) * 1995-10-05 1997-04-15 Denso Corp 吸着式空気調和装置
DE19630073B4 (de) * 1996-07-25 2004-04-01 Sgl Carbon Ag Vorrichtung zur Speicherung von Wärme oder Kälte in einem Speicherverbund aus gepreßtem Graphitexpandat und einem fest-flüssig Phasenwechselmaterial und Verfahren zu ihrer Herstellung
SE515688C2 (sv) * 1998-12-18 2001-09-24 Suncool Ab Kemisk värmepump samt förfarande för kylning och/eller uppvärmning
DE19922848A1 (de) * 1999-05-19 2000-11-23 Zeolith Tech Vorrichtung und Verfahren zum Kühlen einer Flüssigkeit in einem Behälter
JP2002031426A (ja) * 2000-07-18 2002-01-31 Matsushita Electric Ind Co Ltd 蓄熱装置
US6438992B1 (en) * 2000-10-18 2002-08-27 Thermal Products Development, Inc. Evacuated sorbent assembly and cooling device incorporating same
US6863711B2 (en) * 2002-12-06 2005-03-08 Hamilton Sundstrand Temperature swing humidity collector using powerplant waste heat
DE10305583A1 (de) * 2003-02-11 2004-08-19 Josef Braun Verfahren zur Nutzung von Wärme
SE527721C2 (sv) * 2003-12-08 2006-05-23 Climatewell Ab Kemisk värmepump arbetande enligt hybridpincipen

Also Published As

Publication number Publication date
SE0702649L (sv) 2009-05-30
EP2225526A1 (en) 2010-09-08
AU2008330259A1 (en) 2009-06-04
WO2009070091A1 (en) 2009-06-04
JP2011506892A (ja) 2011-03-03
DE08853479T1 (de) 2010-12-30
US20100205981A1 (en) 2010-08-19
CN101878408A (zh) 2010-11-03
KR20100084163A (ko) 2010-07-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SE532604C2 (sv) Anläggning och sätt för energilagring och/eller transport
RU2479801C2 (ru) Тепловой коллектор солнечной энергии для выработки тепла и/или охлаждения
SE530959C2 (sv) Kemisk värmepump med hybridsubstans
CN103987441B (zh) 气液接触装置、蒸馏装置以及热交换装置
RU2589885C2 (ru) Способ, тепловой аккумулятор и система аккумулирования тепла для нагревания и охлаждения рабочей текучей среды
JP2008309487A (ja) 蓄熱方法および蓄熱システム
SE515688C2 (sv) Kemisk värmepump samt förfarande för kylning och/eller uppvärmning
US10688553B2 (en) Solid sorption refrigeration
JP5531334B2 (ja) ケミカルヒ−トポンプコンテナ
US4638646A (en) Heat storing apparatus
WO1991017392A1 (en) Methods and apparatuses for providing cool thermal storage and/or water purification
US5448892A (en) Methods and apparatuses for providing cool thermal storage and/or water purification
EP3601923B1 (en) Enhanced tcm production and use
AU2016247592A1 (en) Material for a chemical heat pump
JP4663480B2 (ja) 蓄熱装置
SE534764C2 (sv) Kemisk värmepump
JPH03247968A (ja) ヒートポンプ
JP6540267B2 (ja) 反応器及び蓄熱システム