WO2014089716A2 - Vorrichtung zur gewinnung von elektrischer energie aus wärmeenergie - Google Patents

Vorrichtung zur gewinnung von elektrischer energie aus wärmeenergie Download PDF

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Brütsch David
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    • F01K3/02—Use of accumulators and specific engine types; Control thereof
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    • 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

Definitions

  • the invention relates to a device for obtaining electrical energy from thermal energy according to the preamble of claim 1.
  • Devices for generating electrical energy from thermal energy are known in principle. Such devices usually include a style ling machine as a heat engine.
  • the heat source is often conventional burners, which are used to generate heat energy raw materials such. Burn fuel oil or other fuels.
  • a supply of non-renewable raw materials must be provided for operation, which excludes an autonomous and maintenance-free operation of these plants.
  • efficiency is often too low to provide sufficient electrical output for broad applicability.
  • This object is achieved with a device according to the features of claim 1.
  • a device for recovering electrical energy from heat energy for autonomous use comprising a heat-insulated heat storage unit with a storage medium.
  • the heat storage unit is preferably provided with highly efficient thermal insulation, such as e.g. a (high) vacuum insulation.
  • a heat engine with a working medium is present and a generator for generating electrical energy from mechanical energy.
  • the stored energy in the heat storage unit can be converted by the heat engine into mechanical energy. It is understood that in this case a heat engine with particularly high efficiency is used.
  • Heat storage unit and heat engine are preferably connected via heat-insulated means for heat exchange, which means preferably also have a highly efficient heat insulation such. a (high) vacuum insulation.
  • the mechanical energy generated by the heat engine can be converted via the generator into electrical energy.
  • the heat engine and the generator are coupled via corresponding means for transmitting the mechanical energy.
  • the heat storage can be achieved due to the heat storage at comparatively low power supply such as solar radiation, geothermal or wind already sufficient electrical output by the heat energy is cached in a correspondingly well insulated heat storage.
  • a heat generator is provided, which feeds the heat storage unit with thermal energy obtained from other forms of energy.
  • the heat storage could also be directly, e.g. be charged by solar energy. It has been found that output powers of plants according to the invention can be in the range of up to 100 kW. Thus, requirements can be met, which are required for example in the operation of mobile antennas or signal amplifiers in the mobile network (so-called repeaters or range extenders) or even in autonomous home supplies. Likewise, e.g. Funncfeuer or signal buoys, which are often installed in inaccessible places are supplied by such an independent device.
  • the heat engine preferably comprises a Stirling engine or a Stirling-type engine, the working fluid of which is present in two phases during operation.
  • the working medium is present in a liquid and a gaseous phase. This allows a particularly good efficiency to be achieved, so that only a comparatively low temperature in the heat storage unit is required.
  • the heat storage unit can be designed for a temperature range of -50 ° C to 300 ° C.
  • the operating temperature of the storage medium is for example 270 ° C to 300 ° C.
  • the working medium of the heat making machine essentially comprises water, in which case the two phases are water vapor and liquid water.
  • Stirling-type heat engines also include hybrid forms such as a combination of a conventional Stirling engine with a steam engine as described below.
  • a vacuum insulation or high vacuum insulation is preferably present, so that the temperature of the housing remains hot there.
  • the working space is preferably not vacuum-insulated and has ambient temperature.
  • the storage medium and the working medium are provided by the same medium.
  • these can also circulate in a common cycle.
  • the hot part of the working space of the heat engine can be designed for a temperature range of 10 ° C to 270 ° C.
  • the operating temperature can, for. B. 200 ° C.
  • the hot part of the working space of the heat engine can be designed for a pressure range of up to 60 bar.
  • the operating pressure is z. B. 42 bar.
  • a device may be preferred in which the storage medium and the working medium are provided by two different media.
  • the two media preferably include water and helium or water and nitrogen. It goes without saying that other suitable combinations can also be used.
  • An injection of the working medium into a working chamber of the thermal engine is advantageously carried out via controlled injection nozzles.
  • the working medium can be preferably atomized in the liquid phase, so that due to the large surface area of the droplets, a fast and optimal heat transfer to the working medium in gaseous phase can take place.
  • the injection is a heat transfer to the gaseous working fluid in the sense of a trickle heat exchanger.
  • a working piston of the heat engine is designed as a bellows, preferably as bellows made of metal. The bellows can limit the working space, so that a volume of the working space is variable depending on a position of the working piston.
  • the working piston is designed as a thin-walled metallic bellows, in particular with a large surface and thereby also gives off heat to the environment.
  • the bellows closes the working space of the heat engine to the outside, preferably gas-tight.
  • a lifting movement of the working piston can be removed directly from the outside, in particular via a push rod, on the bellows.
  • the bellows can act as a cooling element for cooling the working medium.
  • the air movement generated by the retraction and extension of the bellows causes cooling during a stroke.
  • the heat engine is designed as a free-piston engine, in which there is a direct transfer of the cyclical movement of the working piston of the heat engine to the generator.
  • the device can be operated in a frequency range of up to 10 kilohertz.
  • the frequency refers to the movement of the working piston.
  • the device can be operated in particular with an operating frequency of 100 hertz.
  • the generator is designed as a linear generator and connected advantageously with the working piston.
  • the preferred working stroke of the heat engine is determined by the design of the linear generator. From the stroke of the linear generator, the working stroke and the diameter of the piston can be derived.
  • a stator of the linear generator is fixedly arranged in the heat engine, for example in a housing.
  • a runner of the linear generator is, for example directly, mechanically connected to the working piston or the push rod of the working piston and moves with this.
  • the electric power of the generator can be controlled via an additional device.
  • the generator includes and / or wegschaltbare elements, in particular coils, with which an electrical power of the generator is controllable.
  • Rotor and stator are preferably arranged in a common plane.
  • the heat engine to a pressure piston, which mechanically, preferably rigidly connected to the working piston and is connected via a controllable pressure transmission unit with the heat storage unit such that a prevailing in the heat storage unit pressure on the plunger is transferable to the working piston.
  • a stroke of the working piston can support the already available pressure.
  • the pressure piston can be designed for a pressure range of up to 60 bar.
  • the operating pressure can z. B. be 18 bar.
  • the pressure piston can be designed for a temperature range of 10 ° C to 300 ° C.
  • the operating temperature can, for. B. 270 ° C.
  • the heat engine has a pressure piston with a pressure transmission unit.
  • the pressure piston is mechanically, preferably rigidly, connected to the working piston and is in operative connection with a gas under pressure in a gas pressure vessel in such a way that a stroke of the working piston can be supported via the pressure piston.
  • the gas pressure in the gas pressure vessel is preferably controlled or regulated.
  • the pressure transfer unit preferably operates in the manner of a gas pressure spring, wherein during a forward stroke of the working piston the pressure piston connected thereto is moved along and thereby compresses the gas in the gas pressure chamber. At the end of the working hubes the return stroke of the working piston is assisted or initiated by the expanding gas via the pressure piston.
  • the heat storage unit may additionally comprise a heat exchanger. This can be arranged in the interior of the heat accumulator.
  • a pressure cylinder on which the pressure piston is arranged, also vacuum-insulated, in particular high vacuum-insulated. Any condensate at the outlet of the printing cylinder can e.g. be transported with a vacuum insulated line to the working space of the working piston and give off its residual heat.
  • the residual pressure at the outlet of the pressure cylinder can also be used to drive the pump.
  • the pressure piston is designed as a bellows, preferably as a bellows made of metal, wherein an interior of the bellows can be acted upon via the pressure transmission unit with the pressure of the heat storage unit.
  • a lifting movement of the pressure piston directly from the outside of the bellows is removable.
  • the heat engine may also include a regenerator for recovering heat from the working fluid.
  • the working medium is preferably displaceable in certain process phases via the regenerator from the cold to the hot part of the working space and vice versa.
  • the regenerator can also be integrated in the displacement piston.
  • a heat generator for supplying the heat storage unit with heat energy is advantageously present, wherein the heat storage unit in such a way Heat engine and the heat generator is adapted dimensioned. that an adequate supply for operation of the heat engine with heat energy is ensured.
  • the heat generator is preferably substantially powered by renewable energy, in particular solar energy, wind energy or geothermal energy. Also conceivable are biogas plants or other freely available energies. It is also conceivable, for example, that electrical energy z. B. is converted via resistance elements in heat energy, which is used to heat the storage medium. This can make sense, for example, in wind turbines, in which the generation of electrical energy is not based on the current demand but on the current wind conditions. The heat energy can now be stored in the heat storage unit.
  • waste heat generated directly or indirectly from braking operations for example of vehicles, such as road or rail vehicles, or test benches, such as turbine test benches, can be used to heat the storage medium.
  • waste heat for. B. of smelting furnaces or paint lines, to use to heat the storage medium.
  • a closed transmission circuit with a transmission medium is present, via which the heat generated by the heat generator can be transferred to the storage medium of the heat storage unit.
  • the heat storage unit preferably comprises a heat exchanger for this purpose. This is arranged in particular in the interior of the heat accumulator. About the heat exchanger, the heat energy between the transmission circuit and the storage medium of the heat storage unit is interchangeable.
  • the storage medium of the heat storage unit preferably comprises a liquid, in particular water or an aqueous salt solution.
  • the memory medium of the heat storage unit is advantageously present in an inner tank, which is largely thermally insulated against the environment via the thermal insulation, wherein the heat insulation is preferably formed as a high vacuum insulation, so that the heat supplied largely lossless storage in the storage medium.
  • the inner tank of the heat storage unit is made of stainless steel and designed such that it can withstand an internal pressure of up to 80 bar, in particular up to 100 bar.
  • the operating pressure can be, for example, 40 bar.
  • the heat storage unit contains a heat exchanger for this purpose. This is arranged in particular in the interior of the heat accumulator. Through the heat exchanger, the heat energy between the storage medium of the heat storage unit and the transmission circuit is interchangeable.
  • a remote control unit is provided, with which the device can be remotely controlled and remotely monitored, in particular wirelessly, so that the device can be used as an independent power generation system, in particular as mentioned above.
  • FIG. 1 shows components of a device according to the invention as a block diagram
  • Fig. 2 shows an embodiment of an inventive device.
  • FIG. 1 shows components of an inventive device for power generation.
  • a heat generator A which can be powered by largely any energy sources such as renewable energy such as solar, wind, water, biogas or waste heat, generates heat, which is transmitted to a heat storage unit B. This drives over one Heat cycle to a heat engine with power generator C on.
  • a customer D can consume the electricity thus generated.
  • the components AC are combined in an independently usable unit, which can be used as a stand-alone component to supply consumers of any kind with electrical energy.
  • FIG. 2 shows a diagram of a possible embodiment of an apparatus E according to the invention.
  • a core component of this system is a Stirling-type heat engine with a combination of a conventional Stirling engine and a Danipf machine.
  • generator a linear generator is used.
  • a free-piston Stirling engine 1 with displacer, working piston, regenerator and injection is coupled via a push rod to a linear generator 2.
  • a plurality of linear generators for example parallel or star-shaped, can be arranged a vacuum-insulated pressure line 4 is coupled with a fast control valve to a heat storage unit 16.
  • the pressure accumulator 20 is arranged depending on the embodiment.
  • the pressure accumulator 20 may also be formed independently of the heat storage unit 16.
  • the heat storage unit 16 comprises a vacuum-insulated storage tank 5 for hot water / steam mixture.
  • the heat storage unit 16 is supplied via a heat generator 9 with heat energy.
  • the heat energy from the heat generator 9 is introduced via a heat exchanger 6 in the storage medium 17 in the storage tank 5.
  • the pressure line 4 connects to the storage tank in such a way that steam or the gaseous phase can be removed, ie with respect to the direction of gravity in an upper region.
  • there is an operating pressure in the storage tank about 80 bar at a temperature of about 300 degrees Celsius.
  • the liquid phase of the storage medium 17 can be supplied via a vacuum-insulated pressure line 7 by means of pump 8 to the working space of the Stirling engine 1.
  • the heat energy between the transmission circuit and the storage medium 17 of the heat storage unit 16 is a heat exchanger 21 Neillsbai-.
  • the heat exchanger 21 is arranged here in the interior of the heat storage unit 16.
  • the pressure line 7 connects to the storage tank 5 so that the liquid phase can be removed, i. in a lower area.
  • the liquid phase is injected or atomized via an injection nozzle 22 for an efficient transfer of heat into the working space.
  • Figure 2 shows four steps in the cycle of an embodiment E of the erfmdungsgefflessen device.
  • the device has a working piston 10 and a displacer 1 1. Based on a free-piston principle swing the displacement piston 1 1 and the working piston 10 during operation as a spring-mass system back and forth. In this case, the displacer 1 1 is arranged in a working space 12 of the device and has no mechanical connection to the outside.
  • the working piston 10 comprises a piston surface 10.1 and a bellows 10.2.
  • a pressure cylinder 13.2 is arranged with a pressure piston 13 and rigidly connected to the piston surface 10.1 of the working piston 10 via a piston rod 14.
  • the pressure piston 13 is also formed as a bellows 13.1 and connected via control valves RV1 and RV2 with a heat storage 5.
  • the pressure piston 13 has substantially the same diameter as the working piston 10 and the working space 12 (ie, the change in volume at the same Hub is the same). This is not absolutely necessary and can be chosen differently depending on the requirement.
  • the net power is generated by a linear generator 15.
  • the linear generator 15 comprises a stator 15.1, which is arranged stationarily in the heat engine.
  • a rotor 15.2 of the linear generator 15 is fixedly connected to the piston rod 14.
  • the heat in a hot part 12.1 of the working space 12 is carried out by hot water 17 from the heat storage 5.
  • the heat dissipation takes place in the upper housing part, in a cold part 12.2 of the working space 12.
  • the heat is thereby on the bellows 10.2 of the working piston 10 and optionally over Heatsink 18 dissipated.
  • the heat accumulator 5 is heated by a heat generator 9.
  • Clock I-II The working chamber 12 has the largest possible volume and most of the gaseous working medium is located in the cold part 12.2 for heat dissipation.
  • the pressure regulating valve RV1 is opened and the pressure piston 13 presses the working piston 10 via the piston rod 14 downwards.
  • the gaseous working medium is compressed and would heat up.
  • Clock III-IV This pressure increase is used in the transition from state III to IV to the working piston 10 to push up. At the same time takes place in Pressure cylinder 13, a reduction in pressure through the reducing valve RV2. This is the actual power stroke for generating power in the linear generator. The movement of the working piston 10 increases the volume of the working space 12.
  • the working fluid would cool, but is kept at a constant temperature because of the heat input.
  • the displacer 1 1 closes during the movement in the upper position an opening to the regenerator 19 in the cold part 12.2. It forms a resilient air cushion which causes the pulse for the following movement of the displacer 1 1 down.
  • Clock IV-1 The thus triggered transition from state IV to I brings the engine back to the starting position I.
  • the gaseous working medium is pushed from the hot 12.1 into the cold engine part 12.2 and cools down in the regenerator 19 and through the cooling fins 18.
  • the pressure is reduced while the volume of the working chamber 12 remains constant. Just like in the upper end position of the displacer 11 also forms an air cushion to later trigger the movement of state II to III.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Gewinnung von elektrischer Energie aus Wärmeenergie, umfassend eine wärmeisolierte Wärmespeichereinheit (16) mit einem Speichermedium (17), eine Wärmekraftmaschine mit einem Arbeitsmedium sowie einen Generator (15) zur Erzeugung elektrischer Energie aus mechanischer Energie, wobei in der Wärmespeichereinheit (16) gespeicherte Energie von der Wärmekraftmaschine in mechanische Energie und diese über den Generator (15) in elektrische Energie umsetzbar ist.

Description

. i .
VORRICHTUNG ZUR GEWINNUNG VON ELEKTRISCHER ENERGIE AUS WÄRMEENERGIE
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Gewinnung von elektrischer Energie aus Wärmeenergie gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Vorrichtungen zur Erzeugung von elektrischer Energie aus Wärmeenergie sind grundsätzlich bekannt. Derartige Vorrichtungen umfassen meist eine Stil lingmaschine als Wärmekraftmaschine. Als Wärmequelle dienen oft konventionelle Brenner, welche zur Erzeugung von Wärmeenergie Rohstoffe wie z.B. Heizöl oder andere Brennstoffe verbrennen. Zum Betrieb muss somit eine Versorgung von nicht erneuerbaren Rohstoffen bereitgestellt werden, was einen autonomen und wartungsfreien Betrieb dieser An- lagen ausschliesst. Zudem ist oft ein Wirkungsgrad zu gering, um eine für eine breite Anwendbarkeit ausreichende elektrische Ausgangsleistung bereitzustellen.
Andere bekannte Vorrichtungen nutzen erneuerbare Energien wie Wind oder Solarenergie. Diese haben jedoch oft den Nachteil, dass bei längerfristiger Flaute oder bei geringer Sonneneinstrahlung über längere Zeit eine ausreichende Versorgung der Wärmekraftmaschine mit Wärmeenergie nicht mehr sichergestellt ist.
Kontinuierlich betreibbare Vorrichtungen sind z.B. aus Anwendungen im Weltraum bekannt. Die Wärmeenergie wird in diesem Fall oft von einem instabilen Radioisotop bereitgestellt, was jedoch im Falle von erdgebundenen Anwendungen ein zu grosses Risiko darstellt. Zudem sind derartige Vorrichtungen sehr kostenintensiv.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden. Insbesondere ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine autonom und weitgehend wartungsfrei betreibbare Vorrichtung zur Stromerzeugung bereitzustellen, welche kostengünstig und vielseitig anwendbar ist und eine bedarfsgerechte Versorgung mit elektrischer Energie sicherstellt.
Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung gemäss den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dieser betrifft eine Vorrichtung zur Gewinnung von elektrischer Energie aus Wärmeenergie zur autonomen Anwendung, umfassend eine wärmeisolierte Wärmespeichereinheit mit einem Speichermedium. Für optimale Speichereigenschaften ist die Wärmespeichereinheit bevorzugt mit einer hocheffizienten Wärmeisolation versehen wie z.B. einer (Hoch-)Vakuumisolation. Weiter ist eine Wärmekraftmaschine mit einem Arbeitsmedium vorhanden sowie ein Generator zur Erzeugung elektrischer Energie aus mechanischer Energie. Die in der Wärmespeichereinheit gespeicherte Energie ist von der Wärmekraftmaschine in mechanische Energie umsetzbar. Es versteht sich, dass hierbei eine Wärmekraftmaschine mit besonders hohem Wirkungsgrad zum Einsatz kommt. Wärmespeichereinheit und Wärmekraftmaschine sind bevorzugt über wärmeisolierte Mittel zum Wärmeaustausch verbunden, wobei diese Mittel bevorzugt ebenfalls eine hocheffiziente Wärmeisolation aufweisen wie z.B. eine (Hoch-)Vakuumisolation. Die von der Wärmekraftmaschine erzeugte mechanische Energie ist über den Generator in elektrische Energie umsetzbar. Hierzu sind die Wärmekraftmaschine und der Generator über entsprechende Mittel zur Übertragung der mechanischen Energie gekoppelt.
Auf diese Weise lässt sich ein autonomes Energieversorgungssystem mit hohem Wirkungsgrad zur dezentralen Stromerzeugung bereitstellen, welches weitgehend unabhängig und im Wesentlichen wartungsfrei betrieben werden kann. Insbesondere - J -
kann aufgrund des Wärmespeichers bei vergleichsweise geringer Energieversorgung wie beispielsweise durch Sonneneinstrahlung, Erdwärme oder Wind bereits eine ausreichende elektrische Ausgangsleistung erzielt werden, indem die Wärmeenergie in einem entsprechend gut isolierten Wärmespeicher zwischengespeichert ist. Gegebenenfalls ist ein Wärmeerzeuger vorzusehen, welcher die Wärmespeichereinheit mit aus anderen Energieformen gewonnener Wärmeenergie beschickt. Grundsätzlich könnte der Wärmespeicher aber auch direkt z.B. von Sonnenenergie beschickt werden. Es hat sich gezeigt, dass Ausgangsleistungen erfindungsgemässer Anlagen im Bereich von bis zu 100 kW liegen können. Somit können Anforderungen erfüllt werden, welche beispielsweise beim Betrieb von Mobilfunkantennen bzw. Signalverstärkern im Mobilfunknetz (so genannten Repeater oder Range-Extendern) erforderlich sind oder aber auch bei autonomen Hausversorgungen. Ebenso können z.B. Funlcfeuer oder Signalbojen, welche oft an unzugänglichen Stellen installiert sind, von einer derartigen unabhängigen Vorrichtung versorgt werden.
Bevorzugt umfasst die Wärmekraftmaschine eine Stirlingmaschine oder eine stirlingartige Maschine, deren Arbeitsmedium im Betrieb in zwei Phasen vorliegt. Insbesondere liegt das Arbeitsmedium in einer flüssigen und einer gasförmigen Phase vor. Damit lässt sich ein besonders guter Wirkungsgrad erreichen, sodass nur eine vergleichsweise geringe Temperatur in der Wärmespeichereinheit erforderlich ist.
So kann die Wärmespeichereinheit für einen Temperaturbereich von -50°C bis 300°C ausgelegt sein. Die Betriebstemperatur des Speichermediums beträgt beispielsweise 270°C bis 300°C. Bevorzugt umfasst das Arbeitsmedium der Wärmekraitmaschine im Wesentlichen Wasser, wobei in diesem Fall die zwei Phasen Wasserdampf und flüssiges Wasser sind. Selbstverständlich können auch andere Arbeitsmedien zum Einsatz kommen. Stirlingartige Wärmekraftmaschinen umfassen dabei auch Hybridformen wie beispielsweise eine Kombination einer herkömmlichen Stirlingmaschine mit einer Dampfmaschine wie weiter unten beschrieben.
In einem heissen Teil des Arbeitsraums der Wärmekraftmaschine ist bevorzugt eine Vakuumisolation oder Hochvakuumisolation vorhanden, so dass die Temperatur des Gehäuses dort heiss bleibt. In einem kalten Teil ist der Arbeitsraum bevorzugt nicht vakuumisoliert und weist Umgebungstemperatur auf.
Zudem kann eine passive oder aktive Kühlung über zusätzliche Kühlelemente erfolgen. Mit Vorteil werden das Speichermedium und das Arbeitsmedium von demselben Medium bereitgestellt.
Insbesondere können diese auch in einem gemeinsamen Kreislauf zirkulieren.
Der heisse Teil des Arbeitsraums der Wärmekraftmaschine kann für einen Temperaturbereich von 10°C bis 270°C ausgelegt sein. Die Betriebstemperatur kann z. B. 200°C betragen. Ferner kann der heisse Teil des Arbeitsraums der Wärmekraftmaschine für einen Druckbereich von bis 60 bar ausgelegt sein. Der Betriebsdruck beträgt z. B. 42 bar.
Es versteht sich jedoch, dass je nach Anwendung auch eine Vorrichtung bevorzugt sein kann, bei welcher das Speichermedium und das Arbeitsmedium von zwei unterschiedlichen Medien bereitgestellt sind. Mit Vorteil werden diese in diesem Fall in zwei gegeneinander abgetrennten Kreisläufen eingesetzt, wobei die beiden Medien vorzugsweise Wasser und Helium oder Wasser und Stickstoff umfassen. Es versteht sich, dass auch andere geeignete Kombinationen denkbar zum Einsatz kommen können.
Eine Einspritzung des Arbeitsmediums in einen Arbeitsraum der Wärme- kraftmaschine erfolgt mit Vorteil über geregelte Einspritzdüsen. Auf diese Weise kann das Arbeitsmedium in flüssiger Phase bevorzugt vernebelt werden, sodass aufgrund der grossen Oberfläche der Tröpfchen ein schneller und optimaler Wärmeübertrag an das Arbeitsmedium in gasförmiger Phase erfolgen kann. Durch die Einspritzung erfolgt ein Wärmeübertrag auf das gasförmige Arbeitsmedium im Sinne eines Rieselwärmetauschers. Bevorzugt ist ein Arbeitskolben der Wärmekraftmaschine als Faltenbalg ausgebildet, vorzugsweise als Faltenbalg aus Metall. Der Faltenbalg kann dabei den Arbeitsraum begrenzen, sodass ein Volumen des Arbeitsraums in Abhängigkeit einer Position des Arbeitskolbens veränderlich ist. Bevorzugt ist der Arbeitskolben als dünnwandiger metallischer Faltenbalg insbesondere mit grosser Oberfläche ausgelegt und gibt dadurch auch Wärme an die Umgebung ab. Der Faltenbalg schliesst den Arbeitsraum der Wärmeki-aftmaschine nach aussen bevorzugt gasdicht ab. Eine Hubbewegung des Arbeitskolbens ist direkt von aussen, insbesondere über eine Schubstange, am Faltenbalg abnehmbar. Zudem kann der Faltenbalg als Kühlelement zur Kühlung des Arbeitsmediums wirken. Ferner bewirkt auch die durch das Ein- und Ausfahren des Faltenbalges erzeugte Luftbewegung während eines Hubes eine Kühlung.
Vorzugsweise ist die Wärmekraftmaschine als Freikolbenmaschine ausgebildet, bei welcher eine direkte Übertragung der zyklischen Bewegung des Arbeitskolbens der Wärmekraftmaschine auf den Generator erfolgt.
Die Vorrichtung kann in einem Frequenzbereich von bis 10 kiloHertz betrieben werden. Die Frequenz bezieht sich auf die Bewegung des Arbeitskolbens. So kann die Vorrichtung insbesondere mit einer Betriebsfrequenz von 100 Hertz betrieben werden.
Bevorzugt ist der Generator als Lineargenerator ausgebildet und mit Vorteil starr mit dem Arbeitskolben verbunden. Der bevorzugte Arbeitshub der Wärmekraftmaschine ist bestimmt durch die Auslegung des Lineargenerators. Vom Hub des Lineargenerators können sich der Arbeitshub sowie die Durchmesser der Kolben ableiten. Bevorzugt ist ein Stator des Lineargenerators fest in der Wärmekraftmaschine z.B. in einem Gehäuse angeordnet. Ein Läufer des Lineargenerators ist, z.B. direkt, mechanisch mit dem Arbeitskolben oder der Schubstange des Arbeitskolbens verbunden und bewegt sich mit dieser mit. Bevorzugt kann die elektrische Leistung des Generators über eine zusätzliche Vorrichtung geregelt werden. Insbesondere umfasst der Generator zu und/oder wegschaltbare Elemente, insbesondere Spulen, mit welchen eine elektrische Leistung des Generators regelbar ist.
Läufer und Stator sind bevorzugt in einer gemeinsamen Ebene angeordnet.
Mit Vorteil weist die Wärmekraftmaschine einen Druckkolben auf, welcher mechanisch, bevorzugt starr, mit dem Arbeitskolben verbunden und über eine regelbare Druckübertragungseinheit derart mit der Wärmespeichereinheit verbunden ist, dass ein in der Wärmespeichereinheit herrschender Druck über den Druckkolben auf den Arbeitskolben übertragbar ist. Auf diese Weise lässt sich ein Hub des Arbeitskolbens über den ohnehin verfügbaren Druck unterstützen. Der Druckkolben kann für einen Druckbereich von bis 60 bar ausgelegt sein. Der Betriebsdruck kann z. B. 18 bar betragen.
Der Druckkolben kann für einen Temperaturbereich von 10°C bis 300°C ausgelegt sein. Die Betriebstemperatur kann z. B. 270°C betragen.
Es ist ferner auch denkbar, dass die Wärmekraftmaschine einen Druckkolben mit einer Druckübertragungseinheit aufweist. Der Druckkolben ist mechanisch, bevorzugt starr, mit dem Arbeitskolben verbunden und steht mit einem in einem Gasdruckbehälter unter Druck stehenden Gas derart in Wirkverbindung, dass sich ein Hub des Arbeitskolbens über den Druckkolben unterstützen lässt. Hierzu ist der Gasdruck im Gasdruckbehälter bevorzugt Steuer- bzw. regelbar. Die Drucküber- tragungseinheit arbeitet bevorzugt in der Art einer Gasdruckfeder, wobei bei einem Vorhub des Arbeitskolbens der mit diesem verbundene Druckkolben mitbewegt wird und dadurch das Gas in der Gasdruckkammer komprimiert. Am Ende des Arbeits- hubes wird der Rückhub des Arbeitskolbens durch das sich expandierende Gas über den Druckkolben unterstützt oder initiiert.
In der Wärmespeichereinheit und in der Wärmekraftmaschine können dabei unterschiedliche Arbeitsdrücke herrschen. In diesem Fall kann die Wärmespeichereinheit zusätzlich einen Wärmetauscher umfassen. Dieser kann im Inneren des Wärmespeichers angeordnet sein.
Weiter wäre es möglich, einen Druckzylinder, an welchem der Druckkolben angeordnet ist, ebenfalls vakuumisoliert, insbesondere hochvakuumisoliert, zu bauen. Ein allfälliges Kondensat am Austritt des Druckzylinders kann z.B. mit einer vakuumisolierten Leitung zum Arbeitsraum des Arbeitskolbens transportiert werden und seine Restwärme abgeben.
Der Restdruck am Austritt des Druckzylinders kann auch zum Antrieb der Pumpe verwendet werden.
Auf diese Weise kann der Wirkungsgrad der Wärniel raftmaschine weiter gesteigert werden. Bevorzugt ist der Druckkolben als Faltenbalg ausgebildet, vorzugsweise als Faltenbalg aus Metall, wobei ein Innenraum des Faltenbalgs über die Druckübertragungseinheit mit dem Druck der Wärmespeichereinheit beaufschlagt werden kann. Dabei ist eine Hubbewegung des Druckkolbens direkt von aussen am Faltenbalg abnehmbar. Die Wärmekraftmaschine kann auch einen Regenerator zur Rückgewinnung von Wärme aus dem Arbeitsmedium umfassen. Hierzu ist das Arbeitsmedium in bestimmten Prozessphasen über den Regenerator bevorzugt vom kalten zum heissen Teil des Arbeitsraumes und umgekehrt verschiebbar. Der Regenerator kann auch in den Verdrängerkolben integriert sein. Weiter ist mit Vorteil ein Wärmeerzeuger zur Speisung der Wärmespeichereinheit mit Wärmeenergie vorhanden, wobei die Wärmespeichereinheit derart an die Wärmeki-aftmaschine und den Wärmeerzeuger angepasst dimensioniert ist. dass eine für einen Betrieb ausreichende Versorgung der Wäraiekraftmaschine mit Wärmeenergie sichergestellt ist.
Der Wärmeerzeuger ist bevorzugt im Wesentlichen von emeuerbaren Energien speisbar, insbesondere Solarenergie, Windenergie oder Erdwärme. Ebenfalls denkbar sind Biogasanlagen oder andere frei verfügbare Energien. Es ist beispielsweise auch denkbar, dass elektrische Energie z. B. über Widerstandselemente in Wärmeenergie gewandelt wird, welche zum Erwärmen des Speichermediums genutzt wird. Dies kann beispielsweise bei Windkraftanlagen Sinn machen, bei welchen sich die Erzeugung der elektrischen Energie nicht nach dem aktuellen Bedarf sondern nach den aktuellen Windverhältnissen richtet. Die Wärmenergie lässt sich nun in der Wärmespeichereinheit speichern.
Ferner kann auch die direkt oder indirekt aus Bremsvorgängen erzeugte Abwärme, zum Beispiel von Fahrzeugen, wie Strassen- oder Schienenfahrzeugen, oder Prüfständen, wie Turbinenprüfständen, genutzt werden, um das Speichermedium zu erwärmen.
Ferner ist auch denkbar, in industriellen Prozessen erzeugte Abwärme, z. B. von Schmelzöfen oder Lackierstrassen, zu nutzen, um das Speichermedium zu erwärmen.
Mit Vorteil ist ein geschlossener Übertragungskreislauf mit einem Übertragungsmedium vorhanden, über welchen die vom Wärmeerzeuger erzeugte Wärme auf das Speichermedium der Wärmespeichereinheit übertragbar ist.
Die Wärmespeichereinheit umfasst hierzu bevorzugt einen Wärmetauscher. Dieser ist insbesondere im Innern des Wärmespeichers angeordnet. Über den Wärmetauscher ist die Wärmeenergie zwischen dem Übertragungskreislauf und dem Speichermedium der Wärmespeichereinheit austauschbar ist.
Vorzugsweise umfasst das Speichermedium der Wärmespeichereinheit dabei eine Flüssigkeit, insbesondere Wasser oder eine wässrige Salzlösung. Das Speicher- medium der Wärmespeichereinheit ist mit Vorteil in einem Innentank vorhanden, der über die Wärmeisolation gegen die Umgebung thermisch weitgehend isoliert ist, wobei die Wärmeisolation bevorzugt als Hochvakuumisolation ausgebildet ist, sodass die zugeführte Wärme weitgehend verlustfrei im Speichermedium speicherbar ist. Bevorzugt ist der Innentank der Wärmespeichereinheit aus rostfreiem Stahl gefertigt und derart ausgebildet, dass er einem Innendruck von bis zu 80 bar, insbesondere bis zu 100 bar, standhalten kann. Der Betriebsdruck kann beispielsweise bei 40 bar liegen.
Mit Vorteil ist wenigstens ein weiterer geschlossener Übertragungskreislauf vorhan- den, über welchen die Wärmeenergie von der Wärmespeichereinheit zur Wärmekraftmaschine Übertragbai- ist. Bei Bedarf enthält die Wärmespeichereinheit hierzu einen Wärmetauscher. Dieser ist insbesondere im Innern des Wärmespeichers angeordnet. Über den Wärmetauscher ist die Wärmeenergie zwischen dem Speichermedium der Wärmespeichereinheit und dem Übertragungskreislauf austauschbar. Weiter ist mit Vorteil eine Fernsteuereinheit vorgesehen, mit welcher die Vorrichtung ferngesteuert und fernüberwacht werden kann, insbesondere drahtlos, sodass die Vorrichtung als unabhängiges Stromgewinnungssystem einsetzbar ist, insbesondere wie eingangs erwähnt.
Die zur Erläuterung der Ausführungsbeispiele verwendeten Zeichnungen zeigen schematisch:
Fig. 1 Komponenten einer erfindungsgemässen Vorrichtung als Blockdiagramm; Fig. 2 eine Ausführungsform einer erfindungsgemässen Vorrichtung.
Das Blockdiagramm in Fig. 1 zeigt Komponenten einer erfindungsgemässen Vorrichtung zur Stromerzeugung. Ein Wärmeerzeuger A, welcher von weitgehend beliebigen Energiequellen wie z.B. erneuerbaren Energien wie Sonnen-, Wind-, Wasserenergie, Biogas oder Abwärme gespeist sein kann, erzeugt Wärme, welche an eine Wärmespeichereinheit B übertragen wird. Diese treibt über einen Wärmekreislauf eine Wärmekraftmaschine mit Stromgenerator C an. Ein Abnehmer D kann den so erzeugten Strom verbrauchen. Bevorzugt sind die Komponenten A-C in einer unabhängig einsetzbaren Einheit zusammengefasst, welche als allein stehende Komponente zur Versorgung von Verbrauchern jeder Art mit elektrischer Energie eingesetzt werden kann.
Figur 2 zeigt ein Schema einer möglichen Ausführungsform einer erfmdungs- gemässen Vorrichtung E.
Eine Kernkomponente dieses Systems ist eine stirlingartige Wärmekraftmaschine mit einer Kombination einer herkömmlichen Stirlingmaschine und einer Danipf- maschine. Als Generator kommt ein Lineargenerator zum Einsatz. Ein Freikolben— Stirlingmotor 1 mit Verdränger, Arbeitskolben, Regenerator und Einspritzung ist über eine Schubstange stan" an einen Lineargenerator 2 gekoppelt. Dabei können auch mehrere Lineargeneratoren, z.B. parallel oder sternförmig angeordnet sein. Ein schneller Druckzylinder 3 ermöglicht eine Kompression im Stirlingmotor und ist über eine vakuumisolierte Druckleitung 4 mit schnellem Regelventil an eine Wärmespeichereinheit 16 gekoppelt.
Zwischen Druckzylinder 3 und Wärmespeichereinheit 16 ist je nach Ausführungsart ein Druckspeicher 20 angeordnet. Der Druckspeicher 20 kann auch von der Wärmespeichereinheit 16 unabhängig ausgebildet sein. Die Wärmespeichereinheit 16 umfasst einen vakuumisolierten Speichertank 5 für heisses Wasser/Dampf-Gemisch. Die Wärmespeichereinheit 16 ist über einen Wärmeerzeuger 9 mit Wärmeenergie versorgt. Die Wärmeenergie vom Wärmeerzeuger 9 wird über einen Wärmetauscher 6 in das Speichermedium 17 im Speichertank 5 eingeleitet. Die Druckleitung 4 schliesst dabei derart an den Speichertank an, dass Dampf bzw. die gasförmige Phase entnommen werden kann, d.h. bzgl. der Schwerkraftrichtung in einem oberen Bereich. Typischerweise beträgt ein Betriebsdruck im Speichertank etwa 80 bar bei einer Temperatur von etwa 300 Grad Celsius. Die flüssige Phase des Speichermediums 17 kann über eine vakuumisolierte Druckleitung 7 mittels Pumpe 8 dem Arbeitsraum des Stirlingmotors 1 zugeführt werden.
Die Wärmeenergie zwischen dem Übertragungskreislauf und dem Speichermedium 17 der Wärmespeichereinheit 16 ist über einen Wärmetauscher 21 Übertragbai-. Der Wärmetauscher 21 ist hier im Inneren der Wärmespeichereinheit 16 angeordnet.
Die Druckleitung 7 schliesst derart an den Speichertank 5 an, dass die flüssige Phase entnommen werden kann, d.h. in einem unteren Bereich. Die flüssige Phase wird für einen effizienten Wärnieübertrag in den Arbeitsraum über Einspritzdüsen 22 eingespritzt bzw. vernebelt.
Figur 2 zeigt vier Arbeitsschritte im Zyklus einer Ausführungsform E der erfmdungs- gemässen Vorrichtung.
Die vier Takte des Zykluses sind in Fig. 2 schematisch dargestellt und weiter unten detaillierter beschrieben. Die Vorrichtung weist einen Arbeitskolben 10 und einen Verdrängerkolben 1 1 auf. Basierend auf einem Freikolbenprinzip schwingen der Verdrängerkolben 1 1 und der Arbeitskolben 10 während dem Betrieb als Feder-Masse-System hin- und her. Dabei ist der Verdrängerkolben 1 1 in einem Arbeitsraum 12 der Vorrichtung angeordnet und hat keine mechanische Verbindung nach aussen. Der Arbeitskolben 10 umfasst eine Kolbenfläche 10.1 und einen Faltenbalg 10.2. In Hubrichtung gegenüber dem Arbeitskolben 10 ist ein Druckzylinder 13.2 mit einem Druckkolben 13 angeordnet und mit der Kolbenfläche 10.1 des Arbeitskolbens 10 über eine Kolbenstange 14 starr verbunden. Der Druckkolben 13 ist ebenfalls als Faltenbalg 13.1 ausgebildet und über Regelventile RV1 und RV2 mit einem Wärmespeicher 5 verbunden. Im Beispiel hat der Druckkolben 13 weitgehend denselben Durchmesser wie der Arbeitskolben 10 bzw. der Arbeitsraum 12 (d.h. die Volumenänderung bei gleichem Hub ist dieselbe). Dies ist nicht zwingend nötig und kann je nach Erfordernis auch anders gewählt werden.
Die Nutzleistung wird durch einen Lineargenerator 15 erzeugt. Der Lineargenerator 15 umfasst einen Stator 15.1 , welcher ortsfest in der Wännekraftmaschine angeordnet ist. Ein Läufer 15.2 des Lineargenerators 15 ist fest mit der Kolbenstange 14 verbunden. Die Wärmezufuhr in einem heissen Teil 12.1 des Arbeitsraums 12 erfolgt durch heisses Wasser 17 aus dem Wärmespeicher 5. Die Wärmeabfuhr erfolgt im oberen Gehäuseteil, in einem kalten Teil 12.2 des Arbeitsraums 12. Die Wärme wird dabei über den Faltenbalg 10.2 des Arbeitskolbens 10 sowie gegebenenfalls über Kühlkörper 18 abgeführt. Der Wärmespeicher 5 ist über einen Wärmeerzeuger 9 beheizt.
Takt I-II: Der Arbeitsraum 12 hat das grösstmögliche Volumen und der grösste Teil des gasförmigen Arbeitsmediums befindet sich im kalten Teil 12.2 zur Wärmeabfuhr. Beim Übergang vom Zustand I zu II wird das Druckregelventil RV1 geöffnet und der Druckkolben 13 drückt den Arbeitskolben 10 via Kolbenstange 14 nach unten. Das gasförmige Arbeitsmedium wird verdichtet und würde sich erwärmen.
Durch die Wärmeabfuhr via Faltenbalg 10.2 und Kühlkörper 18 wird die entstandene Wärme jedoch abgeführt, womit die Temperatur des Arbeitsmediums konstant bleibt (isotherme Kompression). Takt II-III: Von Zustand II zu III verschiebt sich der Verdrängerkolben 1 1 nach oben. Dabei wird das Arbeitsmedium aus dem kalten Teil 12.2 durch einen Regenerator 19 in den heissen Teil 12.1 des Arbeitsraums 12 verschoben. Das gasförmige Arbeitsmedium erwärmt sich einerseits im Regenerator 19 und andererseits durch das eingesprühte Wasser 17 aus dem Wärmespeicher 5. Dies bewirkt eine Druckerhöhung, während das Volumen des Arbeitsraumes 12 konstant bleibt.
Takt III- IV: Diese Druckerhöhung wird im Übergang von Zustand III zu IV genutzt um den Arbeitskolben 10 nach oben zu drücken. Gleichzeitig erfolgt im Druckzylinder 13 eine Druckreduktion durch das Reduzierventil RV2. Dies ist der eigentliche Arbeitstakt zur Erzeugung von Strom im Lineargenerator. Die Bewegung des Arbeitskolbens 10 vergrössert das Volumen des Arbeitsraumes 12.
Das Arbeitsmedium würde sich abkühlen, wird jedoch wegen der Wärmezufuhr auf konstanter Temperatur gehalten. Der Verdrängerkolben 1 1 verschliesst während der Bewegung in die obere Lage eine Öffnung zum Regenerator 19 im kalten Teil 12.2. Es bildet sich ein federndes Luftpolster welches den Impuls für die folgende Bewegung des Verdrängerkolbens 1 1 nach unten bewirkt.
Takt IV- 1: Der so ausgelöste Übergang von Zustand IV zu I bringt den Motor in die Ausgangslage I zurück. Das gasförmige Arbeitsmedium wird vom heissen 12.1 in den kalten Motorenteil 12.2 geschoben und kühlt sich im Regenerator 19 und durch die Kühlrippen 18 ab. Der Druck wird dabei reduziert während das Volumen des Arbeitsraumes 12 konstant bleibt. Genau wie in der oberen Endlage bildet der Verdrängerkolben 11 auch hier ein Luftpolster um später die Bewegung von Zustand II nach III auszulösen.
Die Arbeitstakte können tabellarisch wie folgt zusammengefasst werden:
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Claims

PATENTANSPRÜCHE
Vorrichtung zur Gewinnung von elektrischer Energie aus Wärmeenergie zur autonomen Anwendung, umfassend eine wärmeisolierte Wärmespeichereinheit (16) mit einem Speichermedium (17), eine WäiTnekraftmaschine mit einem Arbeitsmedium sowie einen Generator (15) zur Erzeugung elektrischer Energie aus mechanischer Energie, wobei in der Wärmespeichereinheit (16) gespeicherte Wärmenergie von der Wärmekraftmaschine in mechanische Energie und diese über den Generator (15) in elektrische Energie umsetzbar ist.
2. Vorrichtung gemäss Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmekraftmaschine eine Stirlingmaschine oder eine stirlingartige Maschine umfasst, deren Arbeitsmedium im Betrieb in zwei Phasen vorliegt.
3. Vorrichtung gemäss einem der Ansprüche 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Arbeitsmedium der Wärmekraftmaschine im Wesentlichen Wasser umfasst und die zwei Phasen Wasserdampf und flüssiges Wasser sind.
4. Vorrichtung gemäss einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Speichermedium (17) und das Arbeitsmediuni von demselben Medium bereitgestellt werden.
5. Vonichtung gemäss einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Speichermedium (17) und das Arbeitsmedium von zwei unterschiedlichen Medien bereitgestellt sind, welche bevorzugt in zwei gegeneinander abgetrennten Kreisläufen eingesetzt werden, wobei die beiden Medien bevorzugt Wasser und Helium oder Wasser und Stickstoff umfassen.
6. Vorrichtung gemäss einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einspritzung des Arbeitsmediums in einen Arbeitsraum (12) der Wärmekraftmaschine über geregelte Einspritzdüsen (22) erfolgt.
Vorrichtung gemäss einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Arbeitskolben (10) der Wärmekraftmaschine als Faltenbalg (10.2) ausgebildet ist, vorzugsweise als Faltenbalg aus Metall, wobei der Faltenbalg (10.2) den Arbeitsraum (12) der Wärmekraftmaschine nach aussen gasdicht abschliesst und eine Hubbewegung des Arbeitskolbens (10) direkt von aussen, insbesondere über eine Schubstange (14), am Faltenbalg (10.2) abnehmbar ist.
Vorrichtung gemäss einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmekraftmaschine als Freikolbenmaschine ausgebildet ist, bei welcher eine direkte Übertragung der zyklischen Bewegung wenigstens eines Arbeitskolbens (10) der Wärmekraftmaschine auf den Generator (15) erfolgt, wobei der Generator (15) bevorzugt als Lineargenerator ausgebildet ist und bevorzugt starr mit dem Arbeitskolben (10) verbunden ist.
Vorrichtung gemäss einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Generator (15) zu und/oder wegschaltbare Elemente umfasst, insbesondere Spulen, mit welchen eine elektrische Leistung des Generators regelbar ist.
Vorrichtung gemäss einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmekraftmaschine einen Druckkolben (13) aufweist, welcher mechanisch, bevorzugt starr, mit dem Arbeitskolben (10) verbunden und über eine regelbare Druckübertragungseinheit derart mit der Wärmespeichereinheit (16) verbunden ist, dass ein in der Wärmespeichereinheit (16) herrschender Druck über den Druckkolben (13) auf den Arbeitskolben (10) übertragbar ist.
Vorrichtung gemäss Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckkolben (13) als Faltenbalg ( 13.1) ausgebildet ist, vorzugsweise als Faltenbalg aus Metall, wobei ein Innenraum des Faltenbalgs (13.1) über die Druckübertragungseinheit mit dem Druck der Wärmespeichereinheit (16) beaufschlagt werden kann, wobei eine Hubbewegung des Druckkolbens (13) direkt von aussen am Faltenbalg (13.1) abnehmbar ist.
12. Vorrichtung gemäss Anspruch 1 bis 1 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wärmeerzeuger (9) zur Speisung der Wärmespeichereinheit (16) mit Wärmeenergie vorhanden ist, wobei die Wärmespeichereinheit (16) derart an die Wärm ekraftm aschine und den Wärmeerzeuger (9) angepasst dimensioniert ist, dass eine für einen Betrieb ausreichende Versorgung der Wärmekraftmaschine mit Wärmeenergie sichergestellt ist.
13. Vorrichtung gemäss einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein geschlossener Übertragungskreislauf mit einem Übertragungsmedium vorhanden ist, über welchen die vom Wärmeerzeuger (9) erzeugte Wärme auf das Speichermedium (17) der Wärmespeichereinheit (16) übertragbar ist.
14. Vorrichtung gemäss Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass, insbesondere im Innern der Wärmespeichereinheit (16), ein Wärmetauscher (21 ) angeordnet ist, über welchen die Wärmeenergie zwischen dem Übertragungskreislauf und dem Speichermedium (1 7) der Wärmespeichereinheit (16) austauschbar ist.
15. Vorrichtung gemäss einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Speichermedium (17) der Wärmespeichereinheit (16) eine Flüssigkeit umfasst, insbesondere Wasser oder eine wässrige Salzlösung.
16. Vorrichtung gemäss einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Speichermedium ( 17) der Wärmespeichereinheit (16) in einem Innentank vorhanden ist, der über die Wärmeisolation gegen die Umgebung thermisch weitgehend isoliert ist, wobei die Wärmeisolation bevorzugt als Hochvakuumisolation ausgebildet ist, sodass die zugeführte Wärme weitgehend verlustfrei im Speichermedium (17) speicherbar ist.
17. Vorrichtung gemäss Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Innentank der Wärmespeichereinheit (16) aus rostfreiem Stahl gefertigt und derart ausgebildet ist, dass er einem Innendruck von bis zu 40 bar, vorzugsweise bis zu 100 bar, standhalten kann.
18. Vorrichtung gemäss einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein weiterer geschlossener Übertragungskreislauf vorhanden ist, über welchen die Wärmeenergie von der Wärmespeichereinheit (16) zur Wärmekraftmaschine übertragbar ist.
19. Vorrichtung gemäss einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1 ) einen Druckspeicher (20) enthält, welcher von der Wärmespeichereinheit (16) unabhängig ist oder über ein weiteres Regelventil (RV3) mit dieser verbunden ist.
20. Vorrichtung gemäss einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass eine Femsteuereinheit vorgesehen ist, mit welcher die Vorrichtung ferngesteuert und fernüberwacht werden kann, insbesondere drahtlos, sodass die Vorrichtung als unabhängiges Stromgewinnungssystem einsetzbar ist.
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