熱能儲存器，方法和應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種熱能儲存和熱交換單元，其包括固態(tài)蓄熱材料，傳熱流體以及能量輸入和輸出部件，其特征在于：該儲存器包括至少一個(gè)傳熱容器，該固態(tài)蓄熱材料圍繞該傳熱容器設(shè)置，以及該傳熱容器包含該傳熱流體和該能量輸入和輸出部件，從而通過傳熱流體在各個(gè)傳熱容器里面進(jìn)行所有的傳熱對流和傳導(dǎo)。一種建造熱能儲存器、裝置的方法，包括該儲存器，使用該裝置的方法和該儲存器或裝置的應(yīng)用。
【專利說明】熱能儲存器，方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的能量儲存器。更具體地說，本發(fā)明涉及熱能儲存器和建造該熱能儲存器的方法，一種用于能量生產(chǎn)的裝置以及用于能量生產(chǎn)的方法和熱能儲存器的應(yīng)用。熱能儲存器包括固態(tài)主儲存器。
【背景技術(shù)】
[0002]熱能儲存器可用于當(dāng)熱能容易得到時(shí)存儲熱能并在需求期間傳送熱能。
[0003]先前已知的一些固態(tài)熱能儲存器使用混凝土或天然巖石作為存儲介質(zhì)。然而，用于熱補(bǔ)充和排放的無效率的或無用的部件是固態(tài)熱儲存器的典型問題。
[0004]在公開的專利DE102009036550A1描述的固態(tài)熱能儲存器，其具有第一部件A和第二部件B。用于饋送或取出熱量的管道系統(tǒng)穿過第一部件A，通過在該管道系統(tǒng)流過工作介質(zhì)補(bǔ)充和排放熱量。第二部件B包括固態(tài)存儲介質(zhì)，固態(tài)存儲介質(zhì)可以為混凝土，其加載或卸載熱能，也就是熱量。工作時(shí)，熱交換流體逆流流向第一部件A中的工作流體，以加載或卸載熱能并且該熱交換流體進(jìn)一步流入穿過第二部件B的各個(gè)通道以加載或卸載熱能，由此傳輸?shù)谝徊考嗀和第二部件B之間的熱量。第二部件B包含多個(gè)用于流動(dòng)傳熱流體的通道，該通道與與第一部件A分開以及離第一部件A具有一距離。傳熱流體通過強(qiáng)制或自然對流流動(dòng)。通道 增加了復(fù)雜性并減少了可處理的應(yīng)力和位移的水平和范圍，從而限制了最高溫度和溫度范圍，也限制了在通道中的流體的壓力。
[0005]其他現(xiàn)有技術(shù)的固態(tài)熱儲存器描述于專利公布DE10211598，EP0049669,EP1544562，EP2273225，US3381113，US4219074 和 CN100578133 中。上述專利公布中描述的熱儲存器沒有單獨(dú)的可以自然對流流動(dòng)以傳遞熱量的熱傳遞流體。
[0006]最接近的現(xiàn)有技術(shù)的主體，DE102009036550A1，描述于2010年3月12日的CSP-today中，其中描述了工作溫度高達(dá)400°C。進(jìn)一步，混凝土被描述為儲熱的成本效益，但是所有的其它元素，包括管增加了成本，導(dǎo)致大型裝置的成本比競爭技術(shù)只稍微便宜一些。實(shí)現(xiàn)更具成本效益的熱儲存器成為了主要挑戰(zhàn)，另一個(gè)挑戰(zhàn)為更迅速補(bǔ)充和排出熱量。
[0007]本發(fā)明的目的是提供一種熱能儲存設(shè)備，其有利于克服在上述技術(shù)提及的問題。另外，熱能儲存設(shè)備優(yōu)選為:
[0008].可工作于更高的溫度和更高的流體壓力，從而允許在渦輪發(fā)電機(jī)中更有效地產(chǎn)生電；
[0009]?較不復(fù)雜，更緊湊；
[0010]?允許根據(jù)需要改變使用的材料；
[0011]?便于維護(hù)和更換部件；
[0012].更輕松地?cái)U(kuò)展或縮減到任何規(guī)模的儲存器；
[0013]?增加了多功能性，可直接連接到熱生產(chǎn)能量裝置，如煤電裝置，核電裝置，垃圾焚燒電裝置和一些太陽能發(fā)電裝置(聚光太陽能發(fā)電)，以及電網(wǎng)和電力生產(chǎn)電裝置，如太陽能發(fā)電裝置，風(fēng)力發(fā)電裝置和水力發(fā)電裝置；[0014].安全防爆和對環(huán)境安全；
[0015]?可在-70 至 +700 °C 工作；
[0016].有可能在幾乎任何地方，在任何地形使用；[0017]?補(bǔ)充和排放能量的響應(yīng)更快；
[0018].在一天，一周或一季度，允許對造成電網(wǎng)超載或浪費(fèi)的生產(chǎn)高峰進(jìn)行存儲，以及當(dāng)所連接的源生產(chǎn)不足或能源價(jià)格高時(shí)允許傳送，平衡電力需求的電力供應(yīng)；
[0019].允許縮小規(guī)模的電網(wǎng)以及網(wǎng)格的更優(yōu)化的工作參數(shù)，包括減少高峰生產(chǎn)和地區(qū)和國家之間的傳輸基礎(chǔ)設(shè)施的電網(wǎng)投入；
[0020].提高能量的安全性和質(zhì)量

【發(fā)明內(nèi)容】

[0021]本發(fā)明有利于上述所有的問題。
[0022]本發(fā)明提供一種熱能儲存設(shè)備，包括固態(tài)蓄熱材料，傳熱流體以及能量輸入和輸出部件，其特征在于::
[0023]該儲存器包括至少一個(gè)傳熱容器；
[0024]固態(tài)蓄熱材料圍繞該傳熱容器設(shè)置；以及
[0025]傳熱容器容納傳熱流體和能量輸入和輸出部件，從而通過傳熱流體在各個(gè)傳熱容器里面進(jìn)行所有的傳熱對流和傳導(dǎo)。
[0026]該固態(tài)材料可以是任何固態(tài)材料或在預(yù)定的工作條件下具有足夠的熱存儲容量和強(qiáng)度的固態(tài)材料的組合，如天然巖石，金屬和合金，基材，混凝土，灌漿以及其他固體材料的組合。傳熱流體可以是任何液體或氣體，但是，優(yōu)選地，其在工作條件下是穩(wěn)定的，低粘度，無毒，并具有高的熱容量和在不同的溫度具有大密度差異，以及因此通過對流如熱油或熔鹽具有良好的熱負(fù)荷能力。熱油，特別是合成油和礦物油，是可商購的，如變壓器或電動(dòng)機(jī)油。目前的熱油在溫度高至約400°C在大氣壓力下可工作，但是，增加傳熱流體上方的壓力增加了最大工作溫度。更好性能的油在開發(fā)中，并且在可用時(shí)將是首選的。如果更高溫度的源可用，天然的或合成的熔融鹽，或熔融的金屬或合金在400-700°C或更高的溫度范圍內(nèi)是目前可行的和可用的。例如，熔融鹽可以基于鈉，鉀，鈣硝酸鹽，亞硝酸鹽或聯(lián)苯/聯(lián)苯氧化物。傳熱容器可采取任何形狀和方向，優(yōu)選其具有形狀和方向?yàn)楣饣虿y的直立圓筒，可以設(shè)置管或管道以及用于能量輸入的電容部件，用于能量輸入的管線路的一部分設(shè)置在管或管道中，同時(shí)允許自然對流流過沿著能量輸入和輸出部件與傳熱容器壁的長距離，以最大限度地提高傳熱率。在此上下文中的傳熱容器是指在其內(nèi)表面或中心體積沒有分離的部件，分支或通道的單個(gè)空隙，體積，空腔或空間，如圓筒，管或管道的內(nèi)部，或直接在混凝土塊，巖石或其它固體材料中的空腔或體積，其為開放的或封閉的，但可以容納傳熱流體。這與DE102009036550A1的教導(dǎo)相反。即使傳熱容器是儲存器中的沒有分支的圓筒，管，管道，空隙或任何可用體積的內(nèi)部體積，傳熱容器將在上下文下，為清楚起見，僅描述成圓筒，管，管道或其一部分。熱傳遞在各個(gè)傳熱容器進(jìn)行或更精確地說通過各個(gè)傳熱容器進(jìn)行，這意味著熱量通過所述填充有傳熱流體的傳熱容器在能量輸入和輸出部件和周邊固態(tài)蓄熱材料之間進(jìn)行傳輸。該能量輸入和輸出部件和固態(tài)蓄熱材料之間的所有的熱傳遞在原則上是通過傳熱流體對流和優(yōu)選實(shí)質(zhì)上通過非常有效的傳熱對流機(jī)制和通過單一體積傳熱容器進(jìn)行。該能量輸入和輸出部件可操作地設(shè)置在填充有傳熱流體的傳熱容器中，作為一種有效的但簡單的熱交換器。所述儲存器的所有部件具有特有的有助于蓄熱的熱存儲容量。對優(yōu)選實(shí)施例，傳熱效率是通過對流大量的熱傳遞進(jìn)行增強(qiáng)，這是一種快速和有效的熱傳遞機(jī)制，該熱傳遞機(jī)制是對慢傳導(dǎo)和輻射的補(bǔ)充。采用本發(fā)明的技術(shù)方案，能在同一時(shí)間完成有效的能量的補(bǔ)充和排放以及簡單，通用，易于升級的設(shè)計(jì)。采用本發(fā)明的熱能儲存設(shè)備，能量輸入和輸出部件和周邊固態(tài)蓄熱材料之間的所有熱傳遞在各個(gè)傳熱容器中進(jìn)行?；蛘邠Q句話說，固態(tài)蓄熱材料的熱補(bǔ)充和排放，是通過填充有傳熱流體的在能量輸入和輸出部件及周邊固態(tài)蓄熱材料之間的傳熱容器中的熱傳遞進(jìn)行的。
[0027]本發(fā)明的熱能儲存設(shè)備的最簡單的實(shí)施例可能是具有單個(gè)空腔作為傳熱容器直接設(shè)置在固體材料中的天然巖石或混凝土塊，傳熱流體被填充在空腔中以及管道線路環(huán)節(jié)設(shè)置為能量輸入和輸出部件。因此，熱能被儲存在天然巖石或混凝土塊中，通過在傳熱流體中對流大量的熱傳遞增加傳熱速率，所述填充有傳熱流體的空腔提高了到或自來自管道線路環(huán)節(jié)的熱能裝載和卸載的速率，除了熱傳導(dǎo)和輻射其通過對流來進(jìn)行熱傳遞。
[0028]本發(fā)明的熱能儲存設(shè)備的另一種簡單的實(shí)施例是多個(gè)以適當(dāng)?shù)木嚯x并排設(shè)置在可以一次成型的單個(gè)混凝土塊中的傳熱容器，該混凝土塊可以是小的或大的。因?yàn)樯a(chǎn)簡單對于本實(shí)施例是有利的。例如金屬管殼預(yù)組裝的傳熱容器管并排設(shè)置在儲存器的外界限的內(nèi)部，儲存器的外界限內(nèi)的管之間的體積可以通過例如用泵填充水泥或流體灌漿建造。
[0029]儲存器的簡單設(shè)計(jì)，在傳熱容器外面的固態(tài)蓄熱部件內(nèi)無需任何額外的通道或管道，有利于生產(chǎn)，組裝，放大或縮小和促進(jìn)多功能性，以及有利于維護(hù)，更換損壞的管道，和促進(jìn)能夠承受高溫和高溫度梯度而不退化的能力。
[0030]該儲存器包括許多優(yōu)選實(shí)施方式和特征，其中的一些描述如下。
[0031]能量輸入和輸出部件優(yōu)選地包括用于流動(dòng)流體的管道，該流體比存儲溫度高以輸入熱能或者該流體比存儲溫度低以輸出熱能。用于熱能輸入的管道同樣可以作為用于能量輸出的管道，或者如果不同的流體被用作能量輸入和輸出的熱載體，可以提供不同的管道線路回路或環(huán)節(jié)用于能量輸入和輸出。任何可用的電熱設(shè)備，諸如焦耳加熱，加熱電纜和伴熱可單獨(dú)或與輸送流體的管道組合設(shè)置成能量輸入部件。甚至在傳熱容器內(nèi)的流體可直接作為熱傳送或熱提取的部件。作為一個(gè)例子，熱可通過循環(huán)熱交換流體如油傳送到儲存器，反之熱可以由換熱器內(nèi)的單獨(dú)的水/蒸汽壓力管道回路來提取。
[0032]優(yōu)選地，能量輸入和輸出部件包括從頂部到底部進(jìn)入傳熱容器并回到頂部的管道，優(yōu)選地向下和向上流動(dòng)的管段分開一段距離，以沿浸入傳熱流體的總長度補(bǔ)充或排放熱量。該管道可具有沿其部分縱向設(shè)置的波紋或其它增加表面面積的結(jié)構(gòu)和位于向上和向下流動(dòng)的管段的一部分之間的隔離壁，以提高傳熱率。可選地管道在傳熱容器頂部進(jìn)入并在底部出去，或者相反，或在空腔的底部進(jìn)入和出去。管道在傳熱容器兩端的任一端進(jìn)入和出去是兩者中擇一的設(shè)置?？蛇x地，能量輸入和輸出部件包括從頂部至底部進(jìn)入傳熱容器的外管道，其是封閉的，以及從靠近外管下端回到頂部的內(nèi)管，其是開放的，同心設(shè)置于圓筒傳熱容器作為管道裝置中的同心管道。同心設(shè)計(jì)可以優(yōu)選是均等的對流徑向距離和可能具有一個(gè)完全同心的具有一個(gè)單獨(dú)的同心傳熱容器的實(shí)施例，因?yàn)橥昝赖膱A對稱的溫度曲線，其可以優(yōu)選用于最高溫度而不會(huì)異常。
[0033]該能量輸入和輸出部件優(yōu)選包括承載超臨界水，蒸汽，水，合成的或天然的熱油，合成的或天然的熔融鹽，煙道氣或煙氣的管道。優(yōu)選地，所述管道或管道的部分便利地設(shè)置有用于在傳熱容器中正確定位的部件，例如間隔結(jié)構(gòu)，例如設(shè)置成高度間隔的間隔夾。本發(fā)明的一個(gè)特別的優(yōu)點(diǎn)是，該系統(tǒng)可以直接連接以使用由電力裝置提供的典型的加熱流體，例如加熱的水，蒸汽和超臨界水。現(xiàn)代煤電裝置可提供375-700°C的超臨界水，在其可用的地方為優(yōu)選。核電廠提供蒸汽或水在150?300°C，當(dāng)其容易使用時(shí)為優(yōu)選。廢物焚燒裝置和綠色能源裝置取決于所使用的技術(shù)提供不同溫度和壓力的蒸汽或水。太陽能發(fā)電裝置可以提供加熱的可與水蒸汽進(jìn)行熱交換來發(fā)電的油或熔鹽?？捎玫挠糜诟邷睾透邏旱男≈睆降墓艿?，以及接頭和閥門，都是容易獲得的，例如基于鐵素體鋼的管道以及接頭和閥門。極高的溫度和壓力下可能需要使用所謂的超合金。直接連接超臨界水或熱高壓蒸汽是有效的，因?yàn)椴恍枰M(jìn)一步的能量轉(zhuǎn)換來補(bǔ)充或排放熱能，而較高的溫度和壓力范圍的熱輸入，可從現(xiàn)代煤和核電裝置獲得，可用于通過驅(qū)動(dòng)有效率的渦輪機(jī)來操作電動(dòng)發(fā)電機(jī)。電加熱元件或設(shè)備，焦耳加熱設(shè)備，如加熱棒或電纜，優(yōu)選地包含于在輸入和輸出管道或在傳熱腔中具有油，熔融鹽或金屬的實(shí)施例中，用于將所述材料維持在流體狀態(tài)以防長期停工，以及可操作性地連接另外的或可選的存儲容器來存儲這些鹽或熔體，這些流體可以安全地固化在該存儲容器中。
[0034]優(yōu)選的傳熱容器是直立圓筒，管道或管的頂部在所述存儲裝置的頂側(cè)向上延伸以及管道或管在頂端具有凸緣，蓋，帽或類似物，小直徑高壓管道形式的能量輸入和輸出部件穿過所述頂端，傳熱容器中填充有熱油或其它傳熱流體直到至少達(dá)到與周圍的固態(tài)材料持平的水平面，最上面的部分被完全填充或填充蒸氣以及優(yōu)選具有傳感器以及檢測和處理泄漏的部件，該檢測和處理泄漏的部件順序排列以檢測和處理能量輸入和輸出部件的任何泄漏。容器或管道下端也可包括凸緣，蓋或類似物。優(yōu)選地，貫通件或套管布置在凸緣中，以貫通作為能量輸入和輸出部件的高壓管和可選的伴熱，以及傳感器，容器填充有熱油并且優(yōu)選氣壓低于20巴，較優(yōu)選低于8巴，更優(yōu)選為大氣壓，該傳感器監(jiān)測指示高壓管的泄漏的壓力或其它參數(shù)。
[0035]固態(tài)蓄熱材料優(yōu)選包括灌漿和混凝土，混凝土形成基本的存儲單元并且包括一個(gè)或多個(gè)垂直定向的腔室或通道，每個(gè)腔室或通道包含圓筒，管或管道，或其一部分形式的傳熱容器，灌漿圍繞該傳熱容器，灌漿填充容器和混凝土之間的體積。一個(gè)單元中通道和傳熱容器的數(shù)量取決于補(bǔ)充和排放熱量所需的性能以及每個(gè)熱交換容器具體的尺寸和物理設(shè)計(jì)。灌漿有兩個(gè)主要功能:提供熱交換器和主固態(tài)材料之間的連續(xù)聯(lián)系，第二，為了便于在最關(guān)鍵的熱區(qū)使用增強(qiáng)性能的材料。灌漿通常是高品質(zhì)，高強(qiáng)度的砂漿或混凝土漿，其提供增加的強(qiáng)度，即使在高 溫和大的溫度變化下也是如此，同時(shí)確保直接接觸，管道和混凝土之間的沒有任何間隙，同時(shí)提供改良的機(jī)械強(qiáng)度和高導(dǎo)熱性。儲存器優(yōu)選包括在傳熱容器和高強(qiáng)度，高密度纖維或筋加強(qiáng)的混凝土之間的高強(qiáng)度纖維增強(qiáng)的灌漿，混凝土優(yōu)選包括預(yù)制的加強(qiáng)結(jié)構(gòu)。例如，纖維為鋼，碳或玄武巖纖維。加強(qiáng)筋同樣可以由鋼或碳束或玄武巖纖維制成。優(yōu)選儲存器不含有不利于高溫環(huán)境下工作的集料，如Si02。然而，由于高的導(dǎo)熱和熱容量，玄武巖，蛇紋巖，磁鐵礦和橄欖石是可以在非常高的溫度下工作的巖石集料的例子。
[0036]優(yōu)選地多個(gè)混凝土單位設(shè)置在彼此的頂部，空腔或通道相互對準(zhǔn)，并從最上面的單元的頂表面至少延伸到最下面的單元的下部，上管道或管以蓋結(jié)束，即傳熱容器，向上延伸超過混凝土，多個(gè)混凝土單元形成堆疊的混凝土單元，多個(gè)堆疊并排設(shè)置在絕熱墻，地板和頂部內(nèi)部，通過抬起絕緣物，管道或管上端容易從頂部接近，可選地該絕緣物設(shè)置于堆疊或堆疊組之間，以在儲存器提供不同溫度區(qū)域。然而，在混凝土單元的堆疊之間合理地設(shè)置合適的尺寸的間隙以防止接觸，從而允許熱膨脹和收縮并提供一定的保溫和避開濕度的路徑。由于各種原因，內(nèi)部隔離物是有用的，尤其是當(dāng)存儲裝置的一部分工作在不同的工作溫度下時(shí)，例如特定的渦輪發(fā)電機(jī)可工作的高的工作溫度。儲存器通常位于樓房或外部建筑并被連接到多個(gè)源和多個(gè)用戶，每個(gè)均傳送或使用被分配到的在不同溫度下的熱量，該溫度可以有該儲存器對應(yīng)的部分。在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，儲存器被部分或完全設(shè)置到地里 。
[0037]優(yōu)選地能量輸入和輸出部件和填充有傳熱流體的垂直導(dǎo)向的傳熱容器的內(nèi)壁之間的距離被調(diào)整到關(guān)于對流和傳導(dǎo)的最大傳熱率和相關(guān)的成本之間的折中值。過短距離，傳熱主要是通過傳導(dǎo)和可能一些輻射進(jìn)行，在合適的距離對流成為主導(dǎo)并增強(qiáng)了傳熱率。較大的熱交換裝置意味著具有將熱量傳遞到周圍的固體的大的表面積。但大的傳熱腔意味著更昂貴的熱油或其它昂貴的流體必須填充到攜熱管道和傳熱容器內(nèi)壁之間的環(huán)形空間中。數(shù)值模擬或測試將揭示相關(guān)的傳熱流體的合適尺寸，傳熱容器的尺寸和符合儲存器的目標(biāo)工作特性的工作溫度。作為起點(diǎn)，傳熱容器的徑向的填充有傳熱流體的環(huán)形空間寬度應(yīng)該是用于能量輸入和輸出的管道的直徑的2-10倍。
[0038]儲存器優(yōu)選地適于在-70-+700°C的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行工作，如0-650或60_600°C范圍內(nèi)，在一個(gè)可廣泛變化并且是非常寬泛的動(dòng)態(tài)的溫度范圍內(nèi)工作。動(dòng)態(tài)溫度范圍AT可^ 50，100，200或甚至400°C。據(jù)我們所知，沒有先前已知的可比較的熱儲存器，能夠在這樣寬的溫度范圍內(nèi)工作而沒有無故開裂，漏水和其他工作問題。根據(jù)所連接的源和用戶，在估算的最寬的現(xiàn)實(shí)當(dāng)前溫度范圍-70-+700°C內(nèi)，工作溫度和動(dòng)態(tài)溫度范圍可變化很大。原則上關(guān)于材料，熱油或熔鹽的局限限制了工作溫度和范圍。在實(shí)踐中，根據(jù)連接的源和連接渦輪機(jī)的類型定義的操作參數(shù)，流體流入和流出所述儲存器的管理溫度，以及產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)溫度范圍，適當(dāng)選擇材料和形狀的需要選擇設(shè)計(jì)參數(shù)。合適的混凝土，灌漿，管道和圓筒材料是市售的。優(yōu)選地，所述儲存器包括或連接到管道和閥門，該管道和閥門設(shè)置為集管或歧管來將流體流過管道進(jìn)行能量輸入和輸出，其串聯(lián)或并聯(lián)，可通過閥門控制。對具有多個(gè)傳熱容器的能量儲存器，通過輸入和輸出管道的流向可以是并聯(lián)，以盡可能達(dá)到加熱和冷卻的最優(yōu)化。優(yōu)選地，所述儲存器包括或連接到調(diào)節(jié)傳熱流體的部件，如調(diào)節(jié)回路中的蒸汽冷凝器和泵。蒸汽壓力控制對于安全至關(guān)重要?？赡芤残枰愃频难b置用于在管道中用于能量輸入和輸出的能量承載流體，這取決于選擇的流體和操作參數(shù)。引導(dǎo)熱流體的任何泄漏到安全的位置的安全閥門和管道最好設(shè)置在傳熱容器頂部的蓋子或凸緣，也可選地設(shè)置于底部。優(yōu)選地，所有的閥門和泵都設(shè)置于傳熱容器頂部的蓋子或凸緣的外面，同時(shí)管道的連接安排在蓋子或凸緣上，例如螺紋貫通連接，以及傳感器設(shè)置在傳熱容器中并連接到蓋子或凸緣。這是一個(gè)很大的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)榭稍L問性得到提高，從而更容易操作和維護(hù)。
[0039]本發(fā)明還提供了建造本發(fā)明的熱能儲存器的方法，在儲存器中設(shè)置多個(gè)垂直定向的傳熱容器，以及在該容器外部的體積填充水平線接近所述容器的上端的灌漿或膠接劑。對比現(xiàn)有技術(shù)的熱儲設(shè)備其提供了很大的優(yōu)勢，通過進(jìn)一步解釋這將變得明確。對于該方法的典型實(shí)施例，傳熱容器通過堆疊的混凝土塊和填充在容器和塊之間的環(huán)形空間的灌漿布置在通道中。這可以確保有利于熱傳導(dǎo)的密切接觸，并允許在熱應(yīng)力最高的環(huán)形空間中使用適合的高質(zhì)量灌漿。
[0040]然而，該方法的簡單實(shí)施例是在單個(gè)可一次成型的混凝土塊中以適當(dāng)距離并排設(shè)置多個(gè)傳熱容器，混凝土塊可以是小的或大的。本實(shí)施例的標(biāo)準(zhǔn)化由于生產(chǎn)簡單而有利。例如金屬管殼預(yù)組裝的傳熱容器管并排布置于儲存器外界或模的內(nèi)部，單個(gè)混凝土塊可例如通過泵水泥或流體灌漿填充入儲存器外界內(nèi)部的管之間的體積建造。傳熱容器可用于溫度控制，如在建筑過程中冷卻大型混凝土塊。用于熱膨脹和收縮的通道或分區(qū)間隙，以及沒有化學(xué)結(jié)合的水的逃逸，可以優(yōu)選地設(shè)置在一個(gè)大的儲存器。如果方便，可以使用合適的間隔物。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中傳熱容器管被送到具有預(yù)先安裝的用于能源輸入和輸出的管回路部分的位置，優(yōu)選具有在容器的上端部中的保護(hù)蓋下面的很容易接近的連接件，并有可能容器被預(yù)先填充有傳熱流體。
[0041]在該方法的優(yōu)選實(shí)施例中，首先制造具有分布在頂面和底面之間的垂直分布的通道的混凝土單元塊，具有直徑比通道小的傳熱容器被設(shè)置在各個(gè)通道中，填充灌漿到容器和混凝土通道表面之間的體積，并且將能量輸入和輸出部件和傳感器放入容器以及將能量輸入和輸出部件和傳感器是可松開的并連接到各個(gè)傳熱容器的蓋。傳熱流體也放入所述容器，并且提供以及可操作地設(shè)置用于定位用于能量輸入和輸出的管道回路部分的隔離物，以及控制閥和其他用于操作和控制和操作的部件?；炷羻卧獕K最好是預(yù)制的以及尺寸和重量適于正常的建筑工地起重機(jī)處理。
[0042]本發(fā)明還提供了一種能量生產(chǎn)的裝置，包括能源以及輸送，消耗或產(chǎn)生能量的部件，該能源以及輸送，消耗或產(chǎn)生能量的部件可操作地設(shè)置。該裝置的特征是，熱能儲存設(shè)備可操作地設(shè)置在所述能源和部件之間，該熱能儲存設(shè)備還包括至少一個(gè)傳熱容器，固態(tài)蓄熱材料圍繞傳熱容器設(shè)置，傳熱容器容納傳熱流體和能量輸入和輸出部件，從而通過傳熱流體在各個(gè)傳熱容器里面進(jìn)行所有的傳熱對流和傳導(dǎo)。本發(fā)明的裝置包括本發(fā)明的可操作地安排給多個(gè)能源和多個(gè)用戶的熱能儲存設(shè)備。
[0043]該裝置的能源為熱源或電源或兩者的任一組合。例如，在優(yōu)選的實(shí)施例中，多個(gè)源被連接，即在不同傳送溫度的熱源，以及電源，該熱儲存器適于在其不同的區(qū)域存儲不同溫度的熱量，該區(qū)域可以由隔離物或氣體間隙分隔，以及多個(gè)輸送，消耗或產(chǎn)生能量的部件被分別連接，其包括渦輪發(fā)電機(jī)的組合，該渦輪發(fā)電機(jī)的組合用于每個(gè)分別用于能量輸入和輸出的流體如超臨界水和蒸汽以及用管道輸送區(qū)域暖氣和工業(yè)蒸汽。
[0044]以特別方式使用的裝置或存儲容器最初使用作為不同流體之間的熱交換器而不是用作能量存儲。例如，從集中式太陽能裝置運(yùn)送的熱油，也可以在主要是直接與循環(huán)于內(nèi)部管道系統(tǒng)中水/蒸汽進(jìn)行熱交換的熱交換器容器中循環(huán)。
[0045]本發(fā)明還提供了用本發(fā)明的裝置進(jìn)行能量生產(chǎn)的方法，特征在于，在低需求，低市場價(jià)格或產(chǎn)量過剩的時(shí)期儲存能量，以及在高需求，高市場價(jià)格或低產(chǎn)量的周期提供能量。在該方法的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，其中多個(gè)能源被連接到所述裝置，該能源具有生產(chǎn)和消耗的異相循環(huán)，當(dāng)能源處于高峰生產(chǎn)，過剩生產(chǎn)或低能源價(jià)格模式時(shí)，該能源被選擇用于存儲。
[0046]進(jìn)一步，本發(fā)明提供了本發(fā)明任意實(shí)施例中的儲存器或本發(fā)明任意實(shí)施例中的裝置的應(yīng)用，用于存儲來自于能量處于峰值或剩余產(chǎn)量或低的市場價(jià)格期間的源的能量，用于在低生產(chǎn)或市場價(jià)格高的期間傳送所述能量。本發(fā)明的應(yīng)用產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)益處:它降低了電網(wǎng)傳輸容量的需求，能源供應(yīng)安全增加，最大電力消耗可以增加而不會(huì)讓電網(wǎng)超載。
[0047]本發(fā)明也旨在通過存儲多種類型的可再生能源，如風(fēng)力，海浪，洋流，以及太陽能，提供能量供應(yīng)安全，其可能有相當(dāng)不可預(yù)知的能量傳送性能。本發(fā)明的這種能量存儲能力在將來可以變得尤為重要，因?yàn)槟茉垂?yīng)的越來越大的份額可預(yù)期來自可再生能源。還值得一提的是，本發(fā)明非常適合于連接到地?zé)嵩?，其通過在夜間的存儲熱量方式可以在白天增加電力生產(chǎn)。
[0048]本發(fā)明的熱能儲存器用作冷藏顯然也是有益的。在溫暖的氣候和發(fā)達(dá)國家中，能量消耗非常顯著的一部分是用于冷卻，在本發(fā)明的儲存器可以以較低的成本在低溫(散能源)存儲用于傳輸?shù)哪芰孔鳛槔淞黧w用于冷卻或空調(diào)目的。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0049]本發(fā)明示出了 8個(gè)附圖，其中:
[0050]圖1示出了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的儲存器，
[0051]圖2示出本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的儲存器，
[0052]圖3示出了用于能量輸入和輸出的管道如何設(shè)置于本發(fā)明的儲存器，
[0053]圖4示出了加強(qiáng)部件如何設(shè)置于本發(fā)明的儲存器中的混凝土塊，
[0054]圖5示出了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的儲存器，
[0055]圖6示出了本發(fā)明的裝置，
[0056]圖7示出本發(fā)明的另一實(shí)施例的裝置，
[0057]圖8示出了本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的裝置，
[0058]圖9-13示出了一些在傳熱容器中的能量輸入和輸出部件的不同設(shè)置，以及
[0059]圖14示出了本發(fā)明用于熱存儲的混凝土單元塊的制模方法。
【具體實(shí)施方式】
[0060]參見圖1，其示出了本發(fā)明的一個(gè)簡單而有效的儲存器的實(shí)施例。一種熱能存儲和熱交換單元I示出了縱截面和橫截面。儲存器包括固態(tài)蓄熱材料2，4，更具體地，包含所示實(shí)施例中的混凝土 2和灌漿4，熱傳遞流體3和能量輸入和輸出部件5，即所示實(shí)施例中的壓力管。壓力管的數(shù)量可以根據(jù)應(yīng)用而變化。所述儲存器還包括至少一個(gè)傳熱容器6，如所示實(shí)施例的圓筒或管道的截面。固態(tài)蓄熱材料:灌漿4和混凝土 2，圍繞傳熱容器6設(shè)置。傳熱容器6容納傳熱流體3和能量輸入和輸出部件5，從而通過傳熱流體在傳熱容器中進(jìn)行所有的傳熱對流和傳導(dǎo)，與現(xiàn)有技術(shù)的方案相反。管道5的分別具有向下和向上流動(dòng)的輸入部分和輸出部分，可以優(yōu)選設(shè)置相隔一定距離用于優(yōu)化對流條件。工作時(shí)，管將容納比周圍的熱傳遞流體暖或冷的流體，其取決于工作的模式是補(bǔ)充或排放熱量。在加載或補(bǔ)充熱量時(shí)，管道5比傳熱流體暖，傳熱流體比傳熱容器壁暖，傳熱容器壁比灌漿暖，因此對流是傳熱流體主要沿管道5向上流以及沿較冷傳熱容器6的壁向下流。在卸載或排放熱量期間，該管道5比傳熱流體冷，傳熱流體比傳熱容器壁冷，傳熱容器壁比灌漿冷；相應(yīng)地因此對流是傳熱流體主要沿管道5向下流以及沿傳熱容器6的壁向上流。儲存器的所有物體或部分有助于存儲的儲熱能力。在圖示的實(shí)施例中，示出了兩個(gè)圓柱形的混凝土塊7，管道和傳熱容器穿過該塊，該塊是塊堆疊的一部分。[0061]為清楚起見，僅一些相同的部件在某些圖中，具有已提供的標(biāo)號，有些部件可能不成比例或脫離方向或甚至省略，以更清楚說明其他部分。相同或類似的部件在不同的圖中具有相同的標(biāo)號。
[0062]圖2示出了兩個(gè)不同實(shí)施例，首先作為基本存儲單元的六邊形混凝土塊7，具有7個(gè)作為傳熱容器6的垂直穿過該塊的通道。其次，示出了作為基本存儲單元的正方形橫截面的混凝土塊7，具有9個(gè)作為傳熱容器的通道。該圖還示出了 8個(gè)堆疊在彼此頂部的正方形截面的混凝土塊的縱向剖面。堆疊塊是不成比例的，塊之間的隔離物用虛線表示并且每個(gè)通道由一個(gè)虛線簡要地表示，但這說明了本發(fā)明的一些簡單性和通用性。優(yōu)選實(shí)施例的堆疊塊垂直放置，提供給熱傳導(dǎo)和熱對流提供長距離，從而增強(qiáng)了傳熱能力。
[0063]圖3示出了用于能量輸入和輸出的管道5的一種設(shè)置，以加載和卸載熱量。也可以使用其他的設(shè)置，帶有閥門17允許堆疊或單元之間的串行或并行流動(dòng)。許多實(shí)施例的管道系統(tǒng)以及傳感器部件也可以設(shè)置于傳熱容器6，用于處理蒸汽和壓力和泄漏控制，但是，為了清楚起見，這些管道和部件未示出。圓柱安全蓋16設(shè)置于堆疊的頂部，但在閥門17，入口甲板18和其它絕緣層19以下的控制設(shè)備的下面。
[0064]圖4示出了具有垂直加強(qiáng)件8和環(huán)狀加強(qiáng)件9的加強(qiáng)結(jié)構(gòu)如何能夠設(shè)置在混凝土塊7中。加強(qiáng)件也可設(shè)置在混凝土塊外部，并且加強(qiáng)件的部分可以延伸出混凝土塊，例如為包括吊耳的結(jié)構(gòu)。加強(qiáng)件可設(shè)置成網(wǎng)格或金屬膜放在凝土塊側(cè)表面和底表面上，帶有或不帶用于水蒸汽逸出的開口。
[0065]圖5示出了本發(fā)明的熱儲存器I的橫截面，設(shè)置在建筑結(jié)構(gòu)10中，建筑結(jié)構(gòu)具有隔離物11，膜12，下板13，底板14和操作或訪問室15。儲存器I在土地20上面。部件如管道，凸緣，閥門和傳感器裝置很容易在操作或訪問室15進(jìn)行維護(hù)，修理和操作。頂部和頂部隔離物可以用正常的起重機(jī)抬起，同樣單獨(dú)的混凝土塊和傳熱容器也是。由于設(shè)計(jì)簡單，儲存器很容易擴(kuò)展或縮減，以及易于維護(hù)或修理。通過將儲存器建造到地里面，所述儲存器的頂部可以與地面或土壤水平線齊平。
[0066]作為一個(gè)例子，本發(fā)明的儲存器可包含許多相同的具有8個(gè)設(shè)置在彼此頂部的加強(qiáng)的混凝土單元的堆疊，其中每個(gè)單元的尺寸為水平面180厘米X 180厘米以及高度200厘米。在每個(gè)單元中具有3X3的垂直，圓柱形空腔或通道陣列，空腔或通道的直徑為30厘米中心與中心之間間隔60cm，提供總存儲高度為16米的連續(xù)的通道。在每個(gè)空腔或通道中，其整個(gè)高度插入有充油傳熱流體直徑為20cm的傳熱容器，以及能量輸入和輸出部件設(shè)置于容器中，具體為高壓小直徑管道回路部分。傳熱容器和混凝土空腔壁之間的5厘米間隙填充有纖維增強(qiáng)的高強(qiáng)度混凝土灌漿。流入熱流體管道在頂部通過確保相等的熱量流入到堆疊中的所有傳熱容器的單個(gè)輸入管道和歧管連接。同樣地，所有的輸出管道在堆疊頂部的允許單個(gè)流出管的歧管連接。然而，歧管，管道和控制閥門以很多方式設(shè)置。
[0067]圖6，圖7和圖8示出了本發(fā)明裝置的實(shí)施例，各實(shí)施例包括至少一個(gè)本發(fā)明的熱能儲存器I。非常簡單的方式，圖6示出了熱源21如現(xiàn)代的燃煤裝置或核電裝置，其使用源熱流體介質(zhì)直接作為載熱流體用于能量輸入，熱流體穿過管道輸送到儲存器I或渦輪機(jī)23，如線所示。熱損失用箭頭22表示，已回收或使用的熱量用箭頭26表示，汽輪機(jī)-發(fā)電機(jī)分別用標(biāo)號23和24表不，以及到市場的電力用標(biāo)號25表不。圖7不出了具有電力單兀源或電網(wǎng)源27的裝置以及圖8示出了具有火力單元源或廢物焚燒裝置31的裝置。輸出為電力25的實(shí)施例如圖6和圖7所示，以及供給工業(yè)或消費(fèi)者的熱量的實(shí)施例如圖8所示。作為電源的替換輸入源的具有鍋爐30的可選特征如圖7所示，然而，這種替代比所示的傳熱容器內(nèi)的直接電加熱件29的效果差。在圖7，該能源直接通過電網(wǎng)28連接到市面25以及當(dāng)能源產(chǎn)量比市場需求高或價(jià)格低時(shí)間接通過電加熱件29和鍋爐30用作能量儲存器。
[0068]圖9-13示出了一些在傳熱容器中的能量輸入和輸出部件的不同設(shè)置，從而說明本發(fā)明極具靈活性。在傳熱容器中的該能量輸入和輸出部件5包括管道，管道回路或管道回路環(huán)節(jié)，電熱元件和在一些實(shí)施例中包括流體如傳熱流體。在圖9相同類型的流體用于熱輸入和熱輸出，而在傳熱容器內(nèi)的傳熱流體通常是另一種類型。這方面的例子是水/蒸汽被用于輸入和輸出，而傳熱流體是油。在圖10熱量輸入是由直接設(shè)置在熱傳遞流體中的焦耳式電加熱元件5提供，同時(shí)熱量輸出通過管道流體提供。這方面的例子是儲存器與電網(wǎng)或風(fēng)電場連接以及輸出是蒸汽，該蒸汽用于在需要時(shí)通過渦輪機(jī)和發(fā)電機(jī)的再發(fā)電。傳熱流體可以是油或熔鹽，或其它合適的流體。在圖11熱輸入流體與傳熱流體相同而熱輸出經(jīng)由另一種流體進(jìn)行。這樣的一個(gè)例子是，輸入的熱量為來自集成太陽能裝置(CSP)的油并且相同的油用作為傳熱流體。另一方面，熱輸出由蒸汽或其它流體提供。在圖12熱量輸入系統(tǒng)，熱輸出系統(tǒng)中的流體，及作為傳熱流體的流體都是不同的。例如，輸入可以通過來自CSP的熔融鹽，輸出可以是蒸汽，熱傳遞流體可以是油或熔鹽。圖13中所有的流體都是相同的。這是典型的冷藏器，其中所有的流體可以是相同的冷凍劑。一種情況也可以是熱輸入以及熱輸出是通過油進(jìn)行，以及任何進(jìn)一步的轉(zhuǎn)換，例如從油到蒸汽，在儲存器以外的地方發(fā)生。請注意，輸入管道5延伸基本超過傳熱容器的整個(gè)高度，優(yōu)選處在傳熱容器中心，因?yàn)樵诠ぷ髦羞@提供了傳熱容器中心線的最高或最低溫度線路，其提供了高傳熱率。一種可能較不好的替代是僅僅有傳熱輸入和輸出部件連接到傳熱容器，例如在容器底部中心的輸入和一個(gè)或多個(gè)在朝向側(cè)壁的頂部的輸出，其旨在被包括在本發(fā)明的上下文中的熱輸入和輸出部件術(shù)語。
[0069]特別值得一提的是，在大多數(shù)情況下，“儲存器”不僅作為熱儲存器，也可作為熱交換器，事實(shí)上，這是一個(gè)具有“內(nèi)置”熱交換器的系統(tǒng)。更具體地，儲存器提供了不同的介質(zhì)之間的熱交換以及在一段時(shí)間的熱交換。值得注意的是它也可以主要使用在熱交換器模式，用于集成太陽能裝置的用于操作。
[0070]圖14示出了本發(fā)明一種用于熱存儲的混凝土單元塊的制模方法。更具體地，示出了底板33，通道桿34，混凝土 35，鉸接壁36和沖孔頂板39。混凝土從上面40灌入，混凝土通過振動(dòng)形式或插入的振動(dòng)器壓實(shí)，混凝土充分硬化之后頂板39與通道桿34被拉升，墻壁被翻出37以及當(dāng)固化足夠時(shí)底板33也被除去。所述方法代表本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。其他方式的混凝土塊制作也是可行的如使用外側(cè)圍起來的金屬片作為形狀工件以及永久性的外部加強(qiáng)件。
[0071]本發(fā)明的大熱儲存器的熱損失是令人驚訝的低。對于IOOOOOm3的存儲容量為IOOOOMWh的隔熱儲存器，每天熱量損失通常小于存儲的熱能的1%。。
[0072]目前的電力裝置，特別是老版本的，是嚴(yán)格適應(yīng)電力生產(chǎn)需求的。一天之中，在能源價(jià)格的變化可具有2倍以上。燃煤裝置，核電裝置和一般的任何電廠的主要成本為投資額。在案例研究中在電力裝置中使用本發(fā)明的熱儲存器的額外投資被評估將對于利潤和傳送保證具有出乎意料的益處。這是可能的，因?yàn)楹苌佼a(chǎn)品或者沒有產(chǎn)品被浪費(fèi)或在最低價(jià)格出售，同時(shí)更多的產(chǎn)品將在更高的價(jià)格出售，另外能源供應(yīng)安全增加。同時(shí)，電力傳送的安全性增加，這也有重要的價(jià)值。
[0073]本發(fā)明的熱儲存器可以包括所描述的或本文檔中所示的任何特征，任何這樣的實(shí)施的組合是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。本發(fā)明的裝置可以包括所描述的或本文檔中所示的任何特征，任何這樣的實(shí)施的組合是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。本發(fā)明的方法可以包括描述的或本文檔中示出的任何特征或步驟，任何這樣的實(shí)施的組合是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。
【權(quán)利要求】
1.一種熱能儲存器，包括固態(tài)蓄熱材料，傳熱流體以及能量輸入和輸出部件，其特征在于: 該儲存器包括至少一個(gè)傳熱容器； 固態(tài)蓄熱材料圍繞該傳熱容器設(shè)置；以及 該傳熱容器包含傳熱流體和能量輸入和輸出部件，從而通過傳熱流體在各個(gè)傳熱容器里面進(jìn)行所有的傳熱對流和傳導(dǎo)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儲存器，其中，所述能量輸入和輸出部件包括用于流動(dòng)流體的管道，該流體比存儲溫度高以輸入熱能或者該流體比存儲溫度低以輸出熱能，以及優(yōu)選具有連接到電源用于能量輸入的電熱設(shè)備。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的儲存器，其中所述傳熱容器為直立圓筒，管或管道，該直立圓筒，管或管道的頂部在所述存儲裝置的頂側(cè)向上延伸以及管或管道頂端具有凸緣或類似物，該能量輸入和輸出部件穿過該頂端，傳熱容器中填充有熱油直至至少達(dá)到與周圍的固態(tài)材料持平的水平面，最上面的部分為填充的氣體并具有傳感器和檢測和處理泄漏的部件，該檢測和處理泄漏的部件用于檢測和處理能量輸入和輸出部件的任何泄漏。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的儲存器，其中每個(gè)傳熱容器為延長的直立圓筒，管或管道，在該直立圓筒，管或管道的上端和下端具有凸緣或類似物，貫通件，連接器，穿透件或套管穿過所述凸緣中的至少一個(gè)以貫通作為能量輸入和輸出部件的高壓管和可選的電熱部件以及傳感器裝置，容器或管道填充有熱油，熔鹽或其它合適的流體并且氣壓為1-8巴，優(yōu)選為大氣壓，該傳感器裝置監(jiān)測指示高壓管的泄漏的壓力或其它參數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的儲存器，其中所述固態(tài)蓄熱材料包括灌漿或膠接劑和混凝土，混凝土形成基本的存儲單元并且包括一個(gè)或多個(gè)垂直定向的腔室或通道，每個(gè)腔室或通道包含圓筒，管或管道，或其一部分形式的傳熱容器，灌漿或膠接劑圍繞該傳熱容器，灌漿或膠接劑填充容器和混凝土之間的體積。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的儲存器，其中多個(gè)混凝土單位設(shè)置在彼此的頂部，空腔或通道相互對準(zhǔn)，并從最上面的單元的頂表面至少延伸到最下面的單元的下部，上傳熱容器以延伸超過混凝土的凸緣或蓋結(jié)束，多個(gè)混凝土單元形成堆疊的混凝土單元，多個(gè)堆疊在絕熱墻，地板和頂部內(nèi)并排設(shè)置，通過抬起設(shè)置于堆疊或堆疊組之間以提供儲存器的不同溫度部分的絕緣物，可選的絕緣物或空氣間隙，所述凸緣或蓋很容易接近。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的儲存器，其中能量輸入和輸出部件包括從頂部到底部進(jìn)入傳熱容器并回到頂部的管道。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的儲存器，其中能量輸入和輸出部件包括運(yùn)載超臨界水，熱水，蒸汽，煙氣，熱油或熔鹽的管道。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的儲存器，其中所述量輸入和輸出部件以及裝有傳熱流體的垂直定向的傳熱容器的內(nèi)壁之間的距離被調(diào)整到在關(guān)于對流和傳導(dǎo)的最大傳熱率和相關(guān)的成本之間的最佳值。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的儲存器，其中儲存器包括在傳熱腔外面但在高強(qiáng)度，高密度纖維增強(qiáng)的混凝土內(nèi)部的高強(qiáng)度纖維增強(qiáng)的灌漿，該混凝土優(yōu)選包括預(yù)制的加強(qiáng)結(jié)構(gòu)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-10任一項(xiàng)所述的儲存器，其中所述儲存器適于在-70°c到700°C優(yōu)選為40°C -700°C的溫度范圍在可超過200°C的動(dòng)態(tài)溫度范圍工作。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-11任一項(xiàng)所述的儲存器，其中管道和閥門設(shè)置為集管和歧管來將流體流過用于能量輸入和輸出的管道，管道串聯(lián)或并聯(lián)通過閥門可控。
13.根據(jù)權(quán)利要求1-12任一項(xiàng)所述的儲存器，其中所述儲存器包括或連接到調(diào)節(jié)傳熱流體的部件，如蒸汽冷凝器和泵。
14.一種建造如權(quán)利要求1-13任一項(xiàng)所述的儲存器的方法，其特征在于，在儲存器中設(shè)置多個(gè)垂直定向的傳熱容器，以及在該傳熱容器外部的體積填充水平線接近所述容器的上端的灌漿或膠接劑。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中首先制造具有分布于頂面和底面之間的垂直通道的混凝土單元塊，直徑比通道小的傳熱容器被設(shè)置在各個(gè)通道中，填充灌漿到容器和混凝土通道表面之間的體積，并且將能量輸入和輸出部件和傳感器裝置放入容器以及將能量輸入和輸出部件和傳感器裝置設(shè)置于各個(gè)傳熱容器的蓋。
16.一種能量產(chǎn)生裝置，包括能源以及輸送，消耗或產(chǎn)生能量的部件，該能源以及輸送，消耗或產(chǎn)生能量的部件可操作地設(shè)置，其特征在于，一熱能儲存器可操作地設(shè)置在該能源和輸送，消耗或產(chǎn)生能量的部件之間，該熱能儲存設(shè)備包括固態(tài)蓄熱材料，傳熱流體以及能量輸入和輸出部件，該熱能儲存設(shè)備還包括至少一個(gè)傳熱容器，固態(tài)蓄熱材料圍繞該傳熱容器設(shè)置，傳熱容器容納傳熱流體和能量輸入和輸出部件，從而通過傳熱流體在各個(gè)傳熱容器里面進(jìn)行所有的傳熱對流和傳導(dǎo)。
17.如權(quán)利要求16所述的裝置，其中所述能源為熱源。
18.如權(quán)利要求16或17所述的裝置，其中所述能源為電力源。
19.如權(quán)利要求16至18任一項(xiàng)所述的裝置，其中多個(gè)能源被連接，即不同傳送溫度的熱源，和電力源，熱能儲存器用于將不同溫度的熱量存儲于該熱能儲存器的不同區(qū)域中，該區(qū)域可選地由隔離物或氣體間隙隔離，以及多個(gè)輸送，消耗或產(chǎn)生能量的部件被連接，該輸送，消耗或產(chǎn)生能量的部件包括渦輪發(fā)電機(jī)的組合，該渦輪發(fā)電機(jī)的組合用于每個(gè)分別用于能量輸入和輸出的流體如超臨界水和蒸汽以及用管道輸送區(qū)域暖氣和工業(yè)蒸汽。
20.一種使用如權(quán)利要求16-19任一項(xiàng)所述的裝置生產(chǎn)能量的方法，其特征在于，在低需求，低市場價(jià)格或產(chǎn)量過剩的時(shí)期儲存能量，以及在高需求，高市場價(jià)格或低產(chǎn)量的周期提供能量。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，其中多個(gè)能源被連接到該裝置，該能源具有生產(chǎn)和消耗的異相循環(huán)，當(dāng)能源處于高峰生產(chǎn)，過剩生產(chǎn)或低能源價(jià)格模式時(shí)，該能源被選擇用于存儲。
22.—種如權(quán)利要求1-13任一項(xiàng)所述的儲存器或權(quán)利要求16-19任一項(xiàng)所述的裝置的應(yīng)用，用于存儲來自于能量處于峰值或剩余產(chǎn)量或低的市場價(jià)格期間的能源的能量，用于在低產(chǎn)量或市場價(jià)格高的期間傳送所述能量。
【文檔編號】F24J3/08GK103649666SQ201280028331
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2012年5月10日 優(yōu)先權(quán)日:2011年6月9日
【發(fā)明者】保爾·博甘 申請人:耐斯特公司