DE102011118105A1 - Heat storage module for arranging in pressure-loadable container in thermal power plant, has heat storage containers arranged adjacent to each other in axial direction, and insulated against each other by thermal isolation units - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Wärmespeichermodul (10, 50, 100), umfassend wenigstens einen Arbeitsmediumskanal (12, 14, 16, 58, 60, 62) und mehrere diesen zumindest abschnittsweise umgebende mit einem Wärmespeichermedium (26, 28, 76, 78) gefüllte hermetisch geschlossene Wärmespeicherbehälter (18, 20, 22, 24, 52, 54, 72, 74, 102, 104, 106, 108). Die Wärmespeicherbehälter (18, 20, 22, 24, 52, 54, 72, 74, 102, 104, 106, 108) sind in axialer Richtung (42, 124) des Arbeitsmediumskanals (12, 14, 16, 58, 60, 62) benachbart angeordnet und durch thermische Isoliermittel (30, 32, 56, 86, 110, 112, 114) gegeneinander isoliert. Die Erfindung betrifft auch einen Wärmespeicher mit mehreren Wärmespeichermodulen (10, 50, 100).The invention relates to a heat storage module (10, 50, 100), comprising at least one working medium channel (12, 14, 16, 58, 60, 62) and several hermetically surrounding it at least partially surrounding with a heat storage medium (26, 28, 76, 78) closed heat storage containers (18, 20, 22, 24, 52, 54, 72, 74, 102, 104, 106, 108). The heat storage containers (18, 20, 22, 24, 52, 54, 72, 74, 102, 104, 106, 108) are in the axial direction (42, 124) of the working medium channel (12, 14, 16, 58, 60, 62 ) and insulated from each other by thermal insulation means (30, 32, 56, 86, 110, 112, 114). The invention also relates to a heat accumulator with a plurality of heat storage modules (10, 50, 100).
Description
Die Erfindung betrifft ein Wärmespeichermodul, umfassend wenigstens einen Arbeitsmediumskanal und mehrere diesen zumindest abschnittsweise umgebende mit einem Wärmespeichermedium gefüllte hermetisch geschlossene Wärmespeicherbehälter.The invention relates to a heat storage module comprising at least one working medium channel and a plurality of these at least partially surrounding filled with a heat storage medium hermetically sealed heat storage tank.
Es ist allgemein bekannt, dass bei thermischen Prozessen der Gesamtwirkungsgrad eines Systems durch einen Wärmespeicher gesteigert werden kann. Ein Wärmespeicher nimmt in einem Zeitraum mit Überschuss an produzierter Wärmeenergie diese auf und gibt sie in einem Zeitraum mit einem Mangel an produzierter Wärmeenergie wieder ab. Der Prozess der Wärmeerzeugung kann damit auch bei unerwarteten Abnahmeschwankungen kontinuierlicher und damit effektiver gestaltet werden.It is well known that in thermal processes the overall efficiency of a system can be increased by a heat storage. A heat storage unit absorbs heat energy over a period of time with excess heat energy produced and releases it again in a period of time with a lack of heat energy produced. The process of heat generation can thus be made more continuous and thus more effective even in the event of unexpected fluctuations in acceptance.
Ein Beispiel für ein solches System ist ein thermisches Kraftwerk, welches je nach aktuellem Bedarf Strom und/oder Wärme produziert. Die thermische Regelung eines Kraftwerkes ist eher träge und kann an sich nicht genügend schnell auf Lastspitzen reagieren. Daher werden die Kraftwerke bedarfsweise angedrosselt gefahren, d. h. es wird mehr thermische Energie erzeugt, als aktuell gebraucht wird um so unmittelbar auf Lastspitzen reagieren zu können. Hierdurch wird der Gesamtwirkungsgrad eines Kraftwerkes in negativer Weise beeinflusst. Bei Verwendung eines Wärmespeichers können auftretende Schwankungen des Bedarfs an zu erzeugender Wärmeenergie entsprechend ausgeglichen werden und somit eine Drosselung vorteilhaft vermieden oder zumindest reduziert werden. Eine typische thermische Speicherkapazität eines derartigen Wärmespeichers beträgt beispielsweise 200 MWh.An example of such a system is a thermal power plant that produces electricity and / or heat according to current needs. The thermal control of a power plant is rather sluggish and can not respond quickly enough to peak loads. Therefore, the power plants are driven throttled if necessary, d. H. It generates more thermal energy than is currently needed to be able to react immediately on peak loads. As a result, the overall efficiency of a power plant is influenced in a negative way. When using a heat accumulator occurring fluctuations in demand for heat energy to be generated can be compensated accordingly and thus throttling advantageously avoided or at least reduced. A typical thermal storage capacity of such a heat accumulator is for example 200 MWh.
Hierbei wird bei Wärmeenergieüberschuss erhitztes Arbeitsmedium, z. B. insbesondere Luft, Dampf oder aber auch heißes Wasser, durch einen Wärmespeicher geleitet, erwärmt dort ein angrenzendes Wärmespeichermedium und tritt dann in abgekühlter Form wieder aus dem Wärmespeicher aus. Bei Wärmeenergiemangel tritt das kalte Arbeitsmedium in umgekehrter Richtung wieder in den Wärmespeicher ein, wird dort erwärmt und tritt in erhitzter Form wieder aus. Je nach benötigter Leistung sind mehrere Wärmetauschermodule thermisch parallel und/oder in Reihe zu einem Wärmetauscher zu schalten. Die Temperatur des Arbeitsmediums liegt beispielsweise in einem Bereich von 20°C bis 600°C, wobei auftretende Drücke beispielsweise im Bereich von 1 bar bis 200 bar liegen können.This is heated at thermal energy excess working fluid, eg. As in particular air, steam or even hot water, passed through a heat storage, there heats an adjacent heat storage medium and then exits in cooled form again from the heat storage. In thermal energy deficiency, the cold working medium enters the heat storage in the opposite direction, is heated there and exits in heated form again. Depending on the required power, several heat exchanger modules are connected in parallel and / or in series to a heat exchanger. The temperature of the working medium is, for example, in a range of 20 ° C to 600 ° C, occurring pressures may for example be in the range of 1 bar to 200 bar.
Nachteilig bei der Anwendung bekannter Wärmespeichersysteme in Kraftwerken, insbesondere Druckspeicherkraftwerken, ist jedoch, dass der Wärmeerzeugungsprozess aufgrund von instationären Kompressions- und einer hohen Dynamik sowohl bezüglich Temperatur als auch Druck unterliegt. Für eine derartige Belastung sind bekannte Wärmespeicher entweder nicht ausgelegt oder weisen einen deutlich reduzierten Wirkungsgrad und eine erhöhte Trägheit auf, beispielsweise aufgrund einer druckresistenten Ausführung von Rohrleitungen mit entsprechend dicker Wandung.A disadvantage of the application of known heat storage systems in power plants, in particular pressure storage power plants, however, is that the heat generation process is subject due to transient compression and high dynamics both in terms of temperature and pressure. For such a load known heat storage are either not designed or have a significantly reduced efficiency and increased inertia, for example due to a pressure-resistant design of pipes with a correspondingly thick wall.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung ein Wärmespeichermodul bereitzustellen, welches besonders für hohe Drücke des Arbeitsmediums und einen erhöhten Temperaturbereich geeignet ist und dennoch eine geringe thermische Trägheit aufweist. Es ist auch Aufgabe der Erfindung, einen entsprechenden Wärmespeicher anzugeben.Based on this prior art, it is an object of the invention to provide a heat storage module, which is particularly suitable for high pressures of the working medium and an elevated temperature range and yet has a low thermal inertia. It is also an object of the invention to provide a corresponding heat storage.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Wärmespeichermodul der eingangs genannten Art. Dieses ist dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmespeicherbehälter in axialer Richtung des Arbeitsmediumskanals benachbart angeordnet und durch thermische Isoliermittel gegeneinander isoliert sind.This object is achieved by a heat storage module of the aforementioned type. This is characterized in that the heat storage containers are arranged adjacent in the axial direction of the working medium channel and insulated from each other by thermal insulation means.
Die Grundidee der Erfindung besteht darin, mehrere getrennte und geschichtet angeordnete Wärmespeicherbehälter im Wärmespeicher vorzusehen und diese thermisch voneinander zu isolieren. Hierdurch wird nämlich erreicht, dass die maximale Temperaturdifferenz zwischen zu erwärmenden Wärmespeicherbehältern und Arbeitsmedium beim Laden des Wärmespeichers möglichst gering ist. Ebenso wird erreicht, dass beim Entladen des Wärmespeichers die Temperaturdifferenz zwischen zu erwärmenden Arbeitsmedium und den Wärme abgebenden Wärmespeicherbehältern gering ist. Die Wärmespeicherbehälter, welche strömungstechnisch der Wärmequelle am nächsten sind, weisen somit die jeweils höchste Temperatur auf und werden von dem Arbeitsmedium in einem Zustand von jeweils maximaler Temperatur durchströmt, sowohl beim Laden als auch beim Entladen des Wärmespeichers.The basic idea of the invention is to provide a plurality of separate and layered heat storage tanks in the heat storage and to thermally isolate them from each other. In this way, in fact, it is achieved that the maximum temperature difference between the heat storage containers to be heated and the working medium when charging the heat accumulator is as low as possible. It is also achieved that the temperature difference between the working medium to be heated and the heat-emitting heat storage containers is low when unloading the heat accumulator. The heat storage tank, which are fluidically closest to the heat source, thus each have the highest temperature and are flowed through by the working medium in a state of each maximum temperature, both when loading and when unloading the heat storage.
Die thermische Isolierung zwischen benachbarten und beispielsweise plattenähnlich ausgeführten Wärmespeicherbehältern erfolgt vorteilhafter Weise durch eine jeweilige Beabstandung, wobei der entstandene Spalt dann idealerweise durch ein thermisches Isoliermedium gefüllt ist, beispielsweise Isolierwolle. Der Wärmespeicher zeichnet sich auf diese Weise durch einen vorteilhaft geringen Zeitverzug aus. Weitere dem Fachmann jedoch bekannte konstruktive Maßnahmen wie die Wahl von Materialien mit hoher Wärmeleitfähigkeit – z. B. Kupferrohre – erhöhen den gewünschten zeitlichen Effekt. Ebenso sind für die Wärmespeicherbehälter Füllmedien mit einer hohen Wärmespeicherkapazität zu wählen, beispielsweise Wasser oder Sole. Dies ermöglicht eine hohe Flexibilität bei Wahl der thermischen Eigenschaften des gefüllten Wärmespeicherbehälters. Es ist jedoch selbstverständlich auch möglich, den Wärmespeicherbehälter unter Vernachlässigung dieser Vorteile massiv auszuführen, beispielsweise aus Beton oder Gusseisen, was dann eine fertigungstechnische Vereinfachung bedeutet.The thermal insulation between adjacent and, for example, plate-like designed heat storage containers is advantageously carried out by a respective spacing, wherein the resulting gap is then ideally filled by a thermal insulating medium, for example insulating wool. The heat storage is characterized in this way by an advantageously low time delay. Other known to those skilled constructive measures such as the choice of materials with high thermal conductivity -. B. copper tubes - increase the desired temporal effect. Likewise, for the heat storage tank filling media with a high heat storage capacity to choose, such as water or brine. This allows a high flexibility in the choice of thermal Characteristics of the filled heat storage tank. However, it is of course also possible to massively perform the heat storage tank neglecting these benefits, such as concrete or cast iron, which then means a manufacturing simplification.
Entsprechend einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist zumindest ein axialer Abschnitt des wenigstens einen Arbeitsmediumskanals durch eine dünnwandige Rohrleitung mit hoher Wärmeleitfähigkeit gebildet. Durch die Dünnwandigkeit wird einerseits der Wärmeaustausch zwischen vom Arbeitsmedium durchströmten Wärmespeicherbehältern und Arbeitsmedium verbessert, andererseits wird hierdurch auch die thermische Isolation zwischen den Wärmespeicherbehältern erhöht, weil der Wärmeaustausch über das den Arbeitsmediumskanal bildenden Rohr entsprechend geringer ist als beispielsweise bei einem dickwandigen Rohr. Eine Dünnwandigkeit eines derartigen Rohres reduziert aber die maximale Druckbelastung durch das im Rohr strömende Arbeitsmedium, welche beim Einsatz in einem Druckspeicherkraftwerken beispielsweise 100 Bar und höher betragen kann.According to a further embodiment of the invention, at least one axial section of the at least one working medium channel is formed by a thin-walled pipeline with high thermal conductivity. On the one hand, the thermal insulation between the heat storage tanks is increased because of the heat exchange over the working medium channel forming pipe is correspondingly lower than, for example, in a thick-walled pipe. However, a thin-walledness of such a tube reduces the maximum pressure load due to the working medium flowing in the pipe, which, for example, can be 100 bar and higher when used in a pressure-storage power plant.
Um die erfindungsgemäßen Vorteile auch bei derart hohen Drücken zu erreichen ist in einer weiteren Ausführungsvariante eine den Arbeitsmediumskanal umgebende mechanische Stützstruktur vorgesehen, welche derart ausgestaltet ist, dass hohe Drücke von durch den Arbeitsmediumskanal strömendem Arbeitsmedium dadurch abtragbar sind. Somit kann einerseits der wenigstens eine Arbeitsmediumskanal als dünnwandiges Rohr ausgeführt werden, welches dann von einer korsettartigen Stützstruktur umschlossen ist und welche dann den Rohrdruck bedarfsweise abträgt. Idealerweise weist auch die Stützstruktur im Spaltbereich zwischen aneinandergrenzenden Wärmespeicherbehältern eine thermische Isolierfähigkeit auf, um so deren thermische Isolierung weiterhin zu gewährleisten.In order to achieve the advantages according to the invention even at such high pressures, in a further embodiment, a mechanical support structure surrounding the working medium channel is provided, which is designed such that high pressures of working medium flowing through the working medium channel can be ablated therefrom. Thus, on the one hand, the at least one working medium channel can be designed as a thin-walled tube, which is then surrounded by a corset-like support structure and which then removes the tube pressure as required. Ideally, the support structure in the gap region between adjacent heat storage tanks on a thermal insulation, so as to continue to ensure their thermal insulation.
Einer weiteren Erfindungsvariante folgend ist die mechanische Stützstruktur zumindest teilweise durch die Wärmespeicherbehälter selbst gebildet, nämlich insbesondere in den axialen Abschnitten des wenigstens einen Arbeitsmediumskanals, welche von einem jeweiligen Wärmespeicherbehälter umschlossen sind. Auf diese Weise lässt sich die mechanische Stützstruktur in thermisch optimierter Weise direkt in einen Wärmespeicherbehälter integrieren, was zudem auch die Fertigung eines Wärmespeichermoduls in vorteilhafter Weise vereinfacht.According to a further variant of the invention, the mechanical support structure is at least partially formed by the heat storage container itself, namely in particular in the axial sections of the at least one working medium channel, which are enclosed by a respective heat storage container. In this way, the mechanical support structure can be integrated in a thermally optimized manner directly into a heat storage tank, which also advantageously simplifies the production of a heat storage module in an advantageous manner.
So ist beispielsweise in einer Ausführungsvariante erfindungsgemäß vorgesehen, dass zumindest einige der Wärmespeicherbehälter ein auf den (Außen)querschnitt des Arbeitsmediumskanals angepasstes und diesen abschnittsweise umschließendes thermisch gut leitfähiges Tragrohr aufweisen, welches geeignet ist, hohe Drücke des Arbeitsmediums abzutragen, beispielsweise ein Kupferrohr. Der Vorteil gegenüber einem über mehrere Wärmespeicherbehälter hinweggehendem dickwandigen Rohrstück liegt weiterhin in der verbesserten thermischen Isolierung zwischen den jeweiligen Wärmespeicherbehältern, welche dann nicht durch das durchgehendes dickwandiges Rohr beeinträchtigt ist. Für den Fall, dass der Arbeitsmediumskanal durch ein dünnwandiges Rohr gebildet ist, welches selbstverständlich auch einen rechteckförmigen Querschnitt aufweisen kann, ist der Innenquerschnitt des Tragrohrs auf dessen jeweiligen Außenquerschnitt anzupassen. Für den ebenfalls möglichen Fall, dass der Arbeitsmediumskanal direkt durch die Wandungen von diesen umschließenden Komponenten wie insbesondere Wärmespeicherbehältern und dazwischen angeordneten Isolierstücken gebildet ist, weisen diese einen Innenquerschnitt auf, der dem Querschnitt des jeweiligen Arbeitsmediumskanals entspricht.Thus, for example, in an embodiment variant provided according to the invention that at least some of the heat storage tank on the (outer) cross-section of the working medium channel adapted and these sections enclosing thermally well conductive support tube, which is suitable to remove high pressures of the working fluid, such as a copper pipe. The advantage over a thick-walled pipe section which extends across a plurality of heat storage tanks continues to lie in the improved thermal insulation between the respective heat storage tanks, which is then not impaired by the continuous thick-walled pipe. In the event that the working medium channel is formed by a thin-walled tube, which of course may also have a rectangular cross section, the inner cross section of the support tube is to be adapted to its respective outer cross section. For the likewise possible case that the working medium channel is formed directly through the walls of these enclosing components such as in particular heat storage tanks and insulating pieces arranged therebetween, these have an inner cross section which corresponds to the cross section of the respective working medium channel.
In vorteilhafter Weise ist einer weiteren Ausführungsform folgend die mechanische Stützstruktur zumindest teilweise durch die zwischen axial benachbarten Wärmespeicherbehältern vorgesehenen thermischen Isoliermittel gebildet. Auch hier ist insbesondere eine korsett- oder manschettenähnliche Stützstruktur vorteilhaft, welche den Arbeitsmediumskanal beziehungsweise ein diesen bildendes dünnwandiges Rohr umschließt. Durch die thermisch isolierende Ausführung unter Verwendung eines schlecht wärmeleitfähigen Materials mit einer hohen mechanischen Festigkeit, beispielsweise einem Kunststoff, ist die thermische Isolierung zwischen den Wärmespeicherbehältern gewährleistet.Advantageously, following a further embodiment, the mechanical support structure is at least partially formed by the provided between axially adjacent heat storage containers thermal insulation. Again, a corset or cuff-like support structure is particularly advantageous, which encloses the working medium channel or a thin-walled tube forming this. Due to the thermally insulating design using a poor thermal conductivity material with a high mechanical strength, such as a plastic, the thermal insulation between the heat storage tanks is guaranteed.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind die thermischen Isoliermittel jeweils als Passstücke ausgeführt, welche wenigstens einen ersten mechanisch stabilisierenden und eine zweiten thermisch isolierenden Bestandteil aufweisen. So ist beispielsweise der mechanisch stabilisierende Bestandteil als ein den Arbeitsmediumskanal umschließendes U-Profil auszuführen. Somit ist einerseits eine parallel zum Arbeitsmediumskanal verlaufende Korsett- beziehungsweise Manschettenform gewährleistet, welches diesen entsprechend radial und axial stabilisiert und andererseits ist durch die senkrecht zum Arbeitsmediumskanal verlaufenden Stützwände eine Abtragung der Druckkräfte nach außen gewährleistet, was je nach Ausführungsform des Wärmespeichers gegebenenfalls notwendig ist. Der so gebildete Hohlraum verläuft dann parallel zwischen aneinandergrenzenden Wärmespeicherbehältern und dient dann insbesondere der thermischen Isolierung und ist gegebenenfalls mit einem thermischen Isolierstoff zu füllen.In a particularly preferred embodiment, the thermal insulation means are each designed as fitting pieces, which have at least one first mechanically stabilizing and a second thermally insulating component. For example, the mechanical stabilizing component is designed as a U-profile enclosing the working medium channel. Thus, on the one hand, a parallel to the working medium channel extending corset or sleeve shape ensures that this radially and axially stabilized and on the other hand is ensured by the running perpendicular to the working medium channel support walls, a removal of pressure forces to the outside, which may be necessary depending on the embodiment of the heat storage. The cavity thus formed then runs parallel between adjoining heat storage tanks and then serves in particular the thermal insulation and is optionally to be filled with a thermal insulating material.
Entsprechend einer weiteren Ausführungsvariante ist das Wärmespeichermodul in einem druckbelastbaren Behälter angeordnet. Die Druckbelastbarkeit ist beispielsweise nur in axialer Richtung erforderlich, wenn die radialen Kräfte bereits durch geeignete Manschetten- oder Korsettartigen Tragrohre oder dergleichen abgetragen ist. According to a further embodiment, the heat storage module is arranged in a pressure-resistant container. The compressive load is required, for example, only in the axial direction, when the radial forces is already removed by suitable cuff or corset-like support tubes or the like.
Eine derartige Belastbarkeit ist beispielsweise durch gegeneinander verspannte Stirnplatten erreichbar.Such resilience can be achieved for example by mutually braced face plates.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind zumindest einige der Wärmespeicherbehälter mit einem Wärmespeichermedium gefüllt, welches dafür vorgesehen ist, während des Betriebs des Wärmespeichermoduls einen Phasenübergang zu vollziehen wobei die Wärmespeicherbehälter für eine entsprechende Druckbelastung ausgelegt sind. Durch die Verdampfung von in den Wärmespeicherbehältern befindlichem Wasser als Wärmespeichermedium beispielsweise erfolgt eine deutlich erhöhte Energieaufnahme des Wärmespeichermediums als bei reiner Erwärmung des Wassers, wodurch die Effektivität des Wärmespeichers vorteilhaft gesteigert wird. Das Kondensieren erfolgt dann unter Abgabe einer entsprechenden Wärmeenergie. Der dann auftretende Innendruck im Wärmespeicherbehälter ist entsprechend hoch und muss entweder durch eine entsprechende Dickwandigkeit des Behälters gehalten oder aber nach außen abgetragen werden, beispielsweise an benachbarte Wärmespeicherbehälter. Dies ist ein Ausführungsbeispiel, bei welchem sich die Anordnung des Wärmespeichermoduls in einem druckbelastbaren Behälter als günstig erweisen kann.According to a particularly preferred embodiment, at least some of the heat storage containers are filled with a heat storage medium, which is intended to perform a phase transition during operation of the heat storage module wherein the heat storage containers are designed for a corresponding pressure load. By the evaporation of water in the heat storage tanks as a heat storage medium, for example, a significantly increased energy consumption of the heat storage medium than in pure heating of the water, whereby the effectiveness of the heat storage is advantageously increased. The condensation then takes place with delivery of a corresponding heat energy. The then occurring internal pressure in the heat storage tank is correspondingly high and must either be held by a corresponding thick-walledness of the container or be removed to the outside, for example, to adjacent heat storage tank. This is an exemplary embodiment in which the arrangement of the heat storage module in a pressure-resistant container can prove to be favorable.
Einer weiteren Erfindungsvariante folgend ist zumindest ein seitlicher Abschnitt des Arbeitsmediumskanals durch eine Platte gebildet, vorzugsweise bei rechteckförmigem Querschnitt durch zwei an gegenüberliegenden Seiten des Arbeitsmediumskanals angeordnete Platten. Diese Bauform ermöglicht nämlich eine besonders einfache Fertigung eines Wärmespeichermoduls in geschichteter Form. Zwischen jeweils zwei Platten ist eine Schicht mit mehreren erfindungsgemäß angeordneten Wärmespeicherbehältern vorgesehen. Mehrere dieser Baugruppen sind ihrerseits übereinander angeordnet, wobei der dadurch zwischen benachbarten Platten entstehende Zwischenraum für Arbeitsmediumskanäle vorgesehen ist. Diese werden durch vorzugsweise parallel angeordnete leistenähnliche Abstands- oder Führungselemente gebildet, welche quer zur Ausrichtung der oben und unten angrenzenden Wärmespeicherbehälter verlaufen. Somit ist wieder eine temperaturabhängige Schichtung der Wärmespeicherelemente erreicht. Ein jeweiliger Arbeitsmediumskanal mit rechteckförmigen Querschnitt ist dann an zwei gegenüberliegenden Seiten durch jeweilige Platten gebildet und an den beiden anderen gegenüberliegenden Seiten durch jeweilige leistenähnliche Abstandselemente.According to a further variant of the invention, at least one lateral section of the working medium channel is formed by a plate, preferably in the case of a rectangular cross section through two plates arranged on opposite sides of the working medium channel. This design allows a particularly simple production of a heat storage module in layered form. Between each two plates, a layer is provided with a plurality of heat storage containers arranged according to the invention. Several of these subassemblies are in turn arranged one above the other, whereby the gap between adjacent plates for working medium channels is thereby provided. These are formed by preferably parallel arranged strip-like spacing or guide elements which extend transversely to the alignment of the top and bottom adjacent heat storage tank. Thus, again a temperature-dependent stratification of the heat storage elements is achieved. A respective working medium channel of rectangular cross-section is then formed on two opposite sides by respective plates and on the other two opposite sides by respective strip-like spacers.
Für eine derartige Bauform eignet sich insbesondere die Verwendung von quaderähnlich ausgeführten Wärmespeicherbehältern. Hierdurch lässt sich nämlich eine besonders einfache Schichtbildung realisieren. Hierbei entspricht die Länge eines Wärmespeicherbehälters vorzugsweise der Breite des dann ebenfalls quaderähnlich ausgeführten Wärmespeichermoduls. Die Höhe der Wärmespeicherbehälter entspricht der Höhe einer Wärmespeicherbehälterschicht. Die Breite der Wärmespeicherbehälter inklusive einer jeweiligen thermischen Isolationsschicht entspricht der Länge des Wärmespeichermoduls dividiert durch die Anzahl der thermisch hintereinander anzuordnenden Wärmespeicherbehälter.In particular, the use of parallelepiped heat storage containers is suitable for such a construction. This makes it possible to realize a particularly simple layer formation. In this case, the length of a heat storage tank preferably corresponds to the width of the heat storage module, which is then also cuboid-like. The height of the heat storage tank corresponds to the height of a heat storage tank layer. The width of the heat storage tank including a respective thermal insulation layer corresponds to the length of the heat storage module divided by the number of thermal storage tanks to be arranged one behind the other.
Entsprechend einer weiteren Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Wärmespeichermoduls sind zumindest einige der Wärmespeicherbehälter als hintereinander angeordnete gleichartige plattenähnliche Quader mit wenigstens jeweils einem kongruentem Durchbruch für den wenigstens einen Arbeitsmediumskanal ausgeführt. Somit lässt sich in einfachster Weise durch Aneinanderreihung völlig gleichartiger Wärmespeicherbehälter mit dazwischen angeordneten thermischen Isoliermitteln, welche vorzugsweise ebenfalls als kongruente Quader mit entsprechenden Durchbrüchen auszuführen sind, ein Wärmespeichermodul mit gewünschter thermischer Kapazität bilden. Um in den Durchbrüchen Arbeitsmediumskanäle zu bilden ist vorzugsweise in diesen ein durchlaufendes dünnwandiges Rohr mit auf den Querschnitt eines jeweiligen Durchbruchs angepasstem Außenquerschnitt vorzusehen. Bei Vorhandensein von mehreren parallelen Arbeitsmediumskanälen sind diese an ihren jeweiligen beiden aus dem Wärmespeichermodul austretenden Enden jeweils strömungstechnisch miteinander zu verschalten, so dass jeweils ein gemeinsamer Ein- und Ausgang gebildet ist.According to a further embodiment variant of the heat storage module according to the invention, at least some of the heat storage containers are designed as a plate-like parallelepiped arranged in series with at least one congruent breakthrough for the at least one working medium channel. Thus, in the simplest way by stringing together identical heat storage container with interposed thermal insulation means, which are preferably also run as a congruent cuboid with corresponding openings, form a heat storage module with the desired thermal capacity. In order to form working medium channels in the apertures, a continuous thin-walled tube with an outer cross-section adapted to the cross-section of a respective aperture is preferably provided therein. In the presence of a plurality of parallel working medium channels, these are each fluidically interconnected at their respective two ends emerging from the heat storage module, so that in each case a common input and output is formed.
Die Vorteile eines erfindungsgemäßen Wärmespeichermoduls erschließen sich auch für einen Wärmespeicher mit mehreren in Reihe und/oder parallel verschalteten Wärmespeichermodulen. Durch diese modulare Bauweise lässt sich aus mehreren vorzugsweise gleichartigen Wärmespeichermodulen ein Wärmespeicher mit beliebiger Kapazität erstellen. Der Fertigungsaufwand wird hierdurch vorteilhaft gesenkt.The advantages of a heat storage module according to the invention are also apparent for a heat storage with a plurality of heat storage modules connected in series and / or in parallel. Due to this modular construction, it is possible to create a heat store of any desired capacity from a plurality of preferably identical heat storage modules. The production cost is thereby advantageously reduced.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmöglichkeiten sind den weiteren abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.Further advantageous embodiment possibilities can be found in the further dependent claims.
Anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele sollen die Erfindung, weitere Ausführungsformen und weitere Vorteile näher beschrieben werden.With reference to the embodiments illustrated in the drawings, the invention, Further embodiments and further advantages will be described in more detail.
Es zeigenShow it
Innerhalb der Wärmespeicherbehälter
Im Falle eines thermischen Aufladens des Wärmespeichermoduls
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- erstes exemplarisches Wärmespeichermodulfirst exemplary heat storage module
- 1212
- erster Arbeitsmediumskanalfirst working medium channel
- 1414
- zweiter Arbeitsmediumskanalsecond working medium channel
- 1616
- dritter Arbeitsmediumskanalthird working medium channel
- 1818
- erster Wärmespeicherbehälterfirst heat storage tank
- 2020
- zweiter Wärmespeicherbehältersecond heat storage tank
- 2222
- dritter Wärmespeicherbehälterthird heat storage tank
- 2424
- vierter Wärmespeicherbehälterfourth heat storage tank
- 2626
- Wärmespeichermedium in erstem WärmespeicherbehälterHeat storage medium in first heat storage tank
- 2828
- Wärmespeichermedium in zweitem WärmespeicherbehälterHeat storage medium in second heat storage tank
- 3030
- erstes Passstückfirst fitting piece
- 3232
- zweites Passstücksecond fitting piece
- 3434
- erste dünnwandige Rohrleitungfirst thin-walled pipeline
- 3636
- zweite dünnwandige Rohrleitungsecond thin-walled pipeline
- 3838
- erstes Tragrohrfirst support tube
- 4040
- zweites Tragrohrsecond support tube
- 4242
- axiale Richtung des Arbeitsmediumskanalsaxial direction of the working medium channel
- 5050
- zweites exemplarisches Wärmespeichermodulsecond exemplary heat storage module
- 5252
- fünfter Wärmespeicherbehälterfifth heat storage tank
- 5454
- sechster Wärmespeicherbehältersixth heat storage tank
- 5656
- drittes Passstückthird fitting piece
- 5858
- vierter Arbeitsmediumskanalfourth working medium channel
- 6060
- fünfter Arbeitsmediumskanalfifth working medium channel
- 6262
- sechster Arbeitsmediumskanalsixth working medium channel
- 7070
- Detailansicht von zwei exemplarischen Wärmespeicherbehältern und PassstückDetail view of two exemplary heat storage tanks and fitting
- 7272
- siebter Wärmespeicherbehälterseventh heat storage tank
- 7474
- achter Wärmespeicherbehältereighth heat storage tank
- 7676
- Wärmespeichermedium in siebtem WärmespeicherbehälterHeat storage medium in seventh heat storage tank
- 7878
- Wärmespeichermedium in achtem WärmespeicherbehälterHeat storage medium in eighth heat storage tank
- 8080
- drittes Tragrohrthird support tube
- 8282
- viertes Tragrohrfourth support tube
- 8484
- dritte dünnwandige Rohrleitungthird thin-walled pipeline
- 8686
- viertes Passstückfourth fitting
- 8888
- mechanisch radial stabilisierender Bestandteil von viertem Passstückmechanically radially stabilizing component of fourth fitting
- 9090
- mechanisch axial stabilisierender Bestandteil von viertem Passstückmechanically axially stabilizing component of fourth fitting
- 9292
- thermisch isolierender Bestandteil von viertem Passstückthermally insulating component of fourth fitting
- 100100
- drittes exemplarisches Wärmespeichermodulthird exemplary heat storage module
- 102102
- neunter WärmespeicherbehälterNinth heat storage tank
- 104104
- zehnter Wärmespeicherbehältertenth heat storage tank
- 106106
- elfter Wärmespeicherbehältereleventh heat storage tank
- 108108
- dreizehnter Wärmespeicherbehälterthirteenth heat storage tank
- 110110
- erstes thermisches Isoliermittelfirst thermal insulation agent
- 112112
- zweites thermisches Isoliermittelsecond thermal insulation means
- 114114
- drittes thermisches Isoliermittelthird thermal insulation agent
- 116116
- erste Plattefirst plate
- 118118
- zweite Plattesecond plate
- 120120
- erster Abstandhalterfirst spacer
- 122122
- zweiter Abstandhaltersecond spacer
- 124124
- axiale Richtung des Arbeitsmediumskanalsaxial direction of the working medium channel
Claims (13)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102011118105A DE102011118105A1 (en) | 2011-11-10 | 2011-11-10 | Heat storage module for arranging in pressure-loadable container in thermal power plant, has heat storage containers arranged adjacent to each other in axial direction, and insulated against each other by thermal isolation units |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102011118105A DE102011118105A1 (en) | 2011-11-10 | 2011-11-10 | Heat storage module for arranging in pressure-loadable container in thermal power plant, has heat storage containers arranged adjacent to each other in axial direction, and insulated against each other by thermal isolation units |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE102011118105A1 true DE102011118105A1 (en) | 2013-05-16 |
Family
ID=48144996
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE102011118105A Withdrawn DE102011118105A1 (en) | 2011-11-10 | 2011-11-10 | Heat storage module for arranging in pressure-loadable container in thermal power plant, has heat storage containers arranged adjacent to each other in axial direction, and insulated against each other by thermal isolation units |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE102011118105A1 (en) |
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