專利名稱：用于太陽能熱電站的高溫熱量存儲器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于工業(yè)規(guī)模的、存儲溫度水平至少為280°C的高溫熱量形式的熱能的存儲器或方法。
背景技術：
太陽能熱電站在沒有存儲器的情況下僅僅能夠在具有高的直接陽光輻射的時間中產(chǎn)生電能、熱或者蒸汽。由集中布置的太陽能收集器(接下來描述為太陽能場)的聯(lián)合體提供的熱量的溫度越高，那么連接的發(fā)電站的效率就越高。在海水脫鹽設備中也有要求由太陽能產(chǎn)生高溫度的熱量。通常太陽能熱蒸汽發(fā)生器或者太陽能場是尺寸超大的，由此可以在早晨太陽升起的較短時間里就能夠產(chǎn)生用于發(fā)電或者海水脫鹽的相應的蒸汽量。在中午期間，多數(shù)情況下產(chǎn)生過多的蒸汽，因此太陽能場的鏡面或者被折疊或者將過剩的熱量熱存儲起來。熱量存儲可以在通常設計成蓄汽器、所謂的路德蓄汽器的短時存儲器中實現(xiàn)，或者在鹽存儲器中實現(xiàn)，在鹽存儲器中，液態(tài)鹽溶液接收待存儲的熱量。在日落之后，在短時存儲器中存儲的熱量通過熱量交換器再次傳遞給熱電站的水-蒸汽循環(huán)、熱油循環(huán)或者海水脫鹽設備。至今都沒有對高溫度水平的工業(yè)規(guī)模的熱量存儲器的需求，這是因為，在早些時候，除了一些例外情況之外缺少在太陽能熱電站中的中心應用。在此期間，在建的或者運行中的太陽能熱電站的數(shù)量，進而對具有大的存儲能力的可信賴的和連接的熱量存儲器的需求也在世界范圍內(nèi)不但增長。在水泥存儲器中，在水泥和其中循環(huán)有熱量載體的管線之間的較差的熱量傳遞是本質上的缺陷。PCM存儲器(“相變材料”存儲器)在原理上呈現(xiàn)出一種非常有趣的存儲器系統(tǒng)?，F(xiàn)在，對于超過280°C的高溫應用來說，僅僅存在千瓦范圍的小型試驗性設備。在此，應用在相同溫度時在從液態(tài)至固態(tài)或者從固態(tài)至液態(tài)的相變時的熱量的輸出和熱量的吸收。能量密度顯著高于水泥存儲器或者鹽存儲器。其缺點在于，用于PCM存儲器以及用于熱量傳遞的必需的金屬管道和金屬面的成本高。存儲器在可接收的時間中的加載和卸載展現(xiàn)出一個巨大的挑戰(zhàn)。此外，在小型的試驗性設備中需要考慮滯后效應，其使得存儲器變得較無效率并且降低了可使用的存儲器容量。此外還完全不清楚，在對PCM材料的工作效率沒有影響的情況，PCM材料能夠經(jīng)受住多少次加載和卸載循環(huán)。目前，提出了用于PCM存儲器的相應的鹽，例如像NaN02，NaN03或者KN03。哪些材料在超過大約340°C的高溫時可以應用并且具有多大的成本都是不清楚的。PCM存儲器的缺點在于固定在確定的溫度水平，取決于該溫度水平來應用哪些材料。PCM存儲器的成本方面的較大缺陷與水泥存儲器類似，都需要非常長并且昂貴的高壓蒸汽管道，其必須被鋪設通向PCM存儲器并且必須穿過PCM引導。在1976年4月I日公開的文獻DT2444217中例如提出，當相應的管道系統(tǒng)穿過熱量存儲介質引導時，沙子或者砂礫如何可以作為熱量存儲器來使用，以及該熱量存儲介質應該滿足哪些特征。在工業(yè)規(guī)模的實踐中，為了通過存儲介質來吸收相應的熱量而需要幾千立方米的沙子或者砂礫。在DT2444217中提出的系統(tǒng)在用于工業(yè)規(guī)模的實踐中是不實用的，這是因為一方面管道系統(tǒng)的成本過高，另一方面在管道系統(tǒng)和存儲介質之間以及在存儲介質的內(nèi)部的熱量傳遞較差，加載和卸載的時間過長。即使在理想的、如已經(jīng)在DT2444217中描述的管道系統(tǒng)中，加載和卸載的時間也很長。因此,這種系統(tǒng)可能比上述的水泥存儲器有明顯更差的運行特性。在1979年I月25日公開的文獻DE2731115中描述了一種系統(tǒng)，其應用了顆粒狀的固體小顆粒的填料并且將天然鎂石或者橄欖石稱為存儲介質。這種系統(tǒng)是為較小的應用而設計的并且具有決定性的特征，即加載流在一個封閉的環(huán)路中循環(huán)。熱量在該系統(tǒng)中并不通過熱量交換器引入，而是通過電加熱棒。該系統(tǒng)因此不能用于具有要求超過20MWh的存儲容量的工業(yè)規(guī)模的應用。如果嘗試將該系統(tǒng)在工業(yè)規(guī)模的應用中使用，那么會遇到一個問題，即加載流隨著時間的變化而達到總是較高的溫度并且在封閉的環(huán)路中的壓力會升高。這要求該系統(tǒng)被壓力固定地設計并且同時會導致高的成本。此外，溫度和壓力上升的效果會導致對風扇的消極影響，該風扇使得加載流在環(huán)路中運動。此外，基于在產(chǎn)生電流時的效率損失的原因，通過對產(chǎn)生電流的迂回來對用于太陽能熱電廠的熱量存儲器的加載以及通過加熱棒來產(chǎn)生熱量是沒有意義的。由US4222365A公開了一種熱量存儲器，其中，砂礫、石塊以及石墨或者大理石被作為存儲材料使用。存儲材料與風扇、熱量交換器48和空氣管道56共同設置在殼體46的內(nèi)部。流動的熱量交換器48通過液態(tài)的堿金屬并且在那里將熱量輸出給在殼體的內(nèi)部在封閉的環(huán)路中循環(huán)的空氣。這樣加熱的空氣穿過由石塊構成的床，石塊由此被加熱。在存儲器卸載時，空氣的流動方向相反并且熱量由石塊輸出給空氣和穿過熱量交換器流動的熱量載體。由W02010/060524公開了一種熱量存儲器，其中多個由平行的管道穿過的固體作為存儲介質應用。在熱量存儲器的中央設置有熱量交換器。通過在熱量存儲器的內(nèi)部的封閉的環(huán)路中循環(huán)的空氣來加載和卸載存儲介質。該系統(tǒng)的缺點在于，基于該系統(tǒng)的理念，殼體具有較大的外部尺寸，這是因為在殼體的內(nèi)部除了要布置存儲介質之外還要布置空氣管道、風扇和熱量交換器。這提高了成本并降低了存儲器的效率。此外，由US4222365A公開的系統(tǒng)在卸載時需要使用兩個熱量交換器(第一熱量交換器布置在殼體的內(nèi)部，以及第二熱量交換器布置在蒸汽發(fā)生器中)，從而可以在用于產(chǎn)生電流的蒸汽輪機中使用存儲的熱量?；旧?，沒有發(fā)現(xiàn)這樣的技術文件和專利文獻，其能夠滿足在高溫時具有快速的卸載時間和高的循環(huán)次數(shù)以及具有高的存儲容量的要求。即使對相關的應用進行修改也不會獲得可接受的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容
聯(lián)系到所要保護的發(fā)明而使用了接下來的技術術語:高溫熱量存儲器被理解為包括所屬的外圍設備(熱量交換器，風扇，管道，閥門等等)的一個或者多個存儲模塊。存儲模塊包括氣密的殼體，一個或者多個存儲介質處于該殼體的內(nèi)部。該存儲介質可以通過(多個)供應管線和(多個)排放管線加載或者卸載。因為根據(jù)本發(fā)明的存儲模塊可以不依賴于外圍設備來生產(chǎn)以及驅動，因此利用本申請也可以要求對根據(jù)本發(fā)明的存儲模塊的保護。 相應地，本發(fā)明的目的在于提供一種存儲器系統(tǒng)，該存儲器系統(tǒng)包括實際的高溫熱量存儲器和所屬的外圍設備，該存儲器系統(tǒng)可在高的溫度和寬的溫度范圍上應用，并且在該系統(tǒng)中，即使在多年后使用了許多的加載和卸載循環(huán)后也能快速地導入熱量并且再次排出熱量。同時，該存儲器系統(tǒng)應該具有較低的投資成本和運行成本。本發(fā)明的目的由此實現(xiàn)，即例如在太陽能場中產(chǎn)生的并且傳遞給熱量載體，例如蒸汽、液態(tài)鹽溶液、熱油或者另外的液態(tài)介質的熱量通過可在市場上獲得的熱量交換器輸出給環(huán)境空氣并且該加熱的空氣通過供應管線輸送到根據(jù)本發(fā)明的存儲模塊中。根據(jù)本發(fā)明的存儲模塊填充有顆粒狀的和/或多孔的存儲材料，例如像沙子、砂礫、石塊、金剛砂和/或石墨。這種顆粒狀的和/或多孔的存儲材料非常快速地并以較小的溫度差(梯度)吸收穿流的空氣中的熱量。該空氣在環(huán)境壓力或者在小的過壓下運動，從而使空氣通道和存儲模塊本身都不必處于超過2-3barabs的較高壓力下。此外，用于將空氣輸送穿過根據(jù)本發(fā)明的高溫熱量存儲器的風扇(通風裝置或者通風設備)僅僅輸送冷的環(huán)境空氣，從而可以使用在商業(yè)上常用的并且廉價的組件。這降低了成本并明顯地提高了可用性。最后，由此對用于風扇的電驅動功率的要求也較小，因為冷的環(huán)境空氣的體積也要遠小于熱空氣的體積。由此進一步降低了運行成本并且系統(tǒng)的效率也被提高了。熱量的排放(卸載)類似地發(fā)生，也就是說冷空氣，優(yōu)選環(huán)境空氣穿過存儲介質引導并且同時吸收存在于存儲模塊中的熱量。然后，熱空氣通過合適的管道輸送給熱量交換器，該熱量交換器又將熱量輸出給鹽溶液、熱油或者另外的介質或者優(yōu)選的是水或者蒸汽。該系統(tǒng)相對于另外的熱量存儲器系統(tǒng)的優(yōu)點在于，利用沙子、砂礫、石塊以及也許可能還利用石墨作為廉價的并且到處都可以獲得的熱量存儲材料。這些材料在較寬的溫度范圍上具有非常大的加載和卸載循環(huán)強度并且可以無級別地在技術上吸引人的任何溫度范圍中應用。熱量通過較低壓力的空氣比較輕松地通過用于傳輸介質的風扇帶給熱量存儲材料，在空氣和熱量存儲材料之間的熱量傳遞由于對熱量存儲材料的環(huán)流的原因而非常良好。在優(yōu)選的實施例中，總是通過風扇來輸送低于50_60°C的溫度的冷空氣，這對于風扇的功率以及系統(tǒng)的能量消耗產(chǎn)生非常有利的影響。另一個可能的設計方案中提出了排出的空氣流的余熱的回收。這意味著，通過余熱利用的或者再生的空氣-空氣熱量交換器將存在的余熱輸出給在風扇之后的冷空氣流。根據(jù)本發(fā)明的熱量回收允許較長時間的卸載運行并且提高了整個系統(tǒng)的效率。這樣的空氣-空氣熱量交換器在技術上容易進行自我控制。在一個運行上優(yōu)化的設計方案中，空氣流的一部分也可以輸送到環(huán)路中。這可以或者在整個系統(tǒng)的框架內(nèi)轉換或者也可以僅僅通過熱量交換器轉換。系統(tǒng)的空氣通道可以由標準組件和標準材料廉價地制造。在市場上大量存在的熱量交換器系統(tǒng)(例如蒸汽-空氣熱量交換器)或者另外的改裝過的、能在市場上獲得的廢熱鍋爐系統(tǒng)可以作為熱量交換器使用。通過選擇性地應用使用常規(guī)的燃料，例如天然氣或者油的輔助燃燒器或者輔助燃燒裝置可以對加載過程并且尤其是卸載過程進行優(yōu)化并且使運行穩(wěn)定。原理上，在該方法或者系統(tǒng)中無需使用特別的并且成本高昂的材料或者設備。由此能夠以較低的成本實現(xiàn)工業(yè)規(guī)模的熱量存儲器系統(tǒng)。通過相應的優(yōu)化可能性，例如在存儲介質分層時或者改變應用的存儲材料的顆粒的平均直徑，該系統(tǒng)也可以在尺寸方面、在存儲密度方面、在其要求的體積和需要的面積方面保持可接受的尺寸量級。該方法或者系統(tǒng)的另外的應用情況在于，直接將例如來自太陽能電站，例如塔式電站的加熱的熱空氣，或者來自熱空氣渦輪的廢氣或者來自燃氣輪機的熱的廢氣直接供給到在存在于第二供給管線中的風扇之后的系統(tǒng)的空氣管道(第二供給管線)中。在此，能夠以簡單的方式并且對風扇無損害地將相應的熱量輸入到存儲器系統(tǒng)中。視設定到哪些參數(shù)，例如溫度和壓力而定，風扇可以相應地運行并同時輸送來自環(huán)境的、混合有被輸送的流的相應空氣流。在此，當例如廢氣渦輪的廢氣溫度足夠高并且存在相對高的廢氣壓力，并且該廢氣壓力足以克服穿過存儲器系統(tǒng)時的壓力損失時，風扇也不是必需的。基本上，由此也可以在工業(yè)范圍內(nèi)通過該系統(tǒng)來合理地存儲或者應用來自熱的或者高溫的廢氣流的熱量。在這些應用實例中用于回收余熱的空氣-空氣熱量交換器(如在之前的段落描述的那樣)為了進行優(yōu)化而可以做出多大程度的貢獻以及該熱量交換器安裝在何處都取決于各個參數(shù)。在該方法或者系統(tǒng)中在使用來自燃燒的例如來自輔助燃燒設備的廢氣或者在使用燃氣輪機的廢氣時遵守關于排放方面的相應的規(guī)章和規(guī)定也是沒有問題的。視應用情況以及對空氣溫度的要求而定，存儲材料也可以在材料和/或層構造方面進行優(yōu)化。該優(yōu)化例如可以提出，即對于存儲材料的層來說，替代沙子、砂礫、石塊或者石墨可以使用封閉的球體,該球體中填充有相變材料(PCM)。在這種類型的實施例中，根據(jù)本發(fā)明的熱量存儲器的優(yōu)點(例如在加載時的高的入口溫度、良好的熱量傳遞以及廉價材料的應用)能夠與用于這種類型的應用的PCM的優(yōu)點(即在空氣出口處相當穩(wěn)定的溫度)相結合。在空氣出口處的穩(wěn)定的溫度在多個后續(xù)的進程時(蒸汽發(fā)生器等等)帶來在運行管理和組件設計方面的優(yōu)點。為了實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的高溫熱量存儲器而有利地證明，處于一個或者多個存儲模塊中的存儲材料以存儲區(qū)域的形式布置，該存儲區(qū)域例如可以如在底板和殼體的蓋子之間的分離壁一樣設置。但是，該存儲區(qū)域也可以水平地/垂直地布置。由此可以實現(xiàn)多個積極的效果。首先，通過布置成一個或多個存儲區(qū)域的形式的存儲材料能夠使得熱量載體在穿過存儲區(qū)域流動時的阻力非常的小。這可以首先由此實現(xiàn)，即與供應管線或者排放管線中的流動橫截面相比，至少一個存儲區(qū)域的出口面和入口面是非常大的。因此，熱量載體以非常小的速度通過至少一個存儲區(qū)域流動并且在穿過至少一個存儲區(qū)域流動時僅僅產(chǎn)生非常小的壓力損失。
一個另外的重要效果在于，存儲區(qū)域在熱量載體的流動方向上相對較薄，從而使熱量載體僅僅需要在一個較短的路徑上穿過存儲區(qū)域。這也導致了降低的壓力損失。然而，因為熱量載體如已經(jīng)描述的那樣以較小的流動速度穿過存儲區(qū)域流動，在熱量載體上存儲的敏感的(sensitive)熱量的一大部分仍然被傳遞給存儲材料并進而從根據(jù)本發(fā)明的存儲器或者存儲模塊中排出。當然，熱量載體也可以在其從供給管線至排出管線的路徑上多次穿過不同的存儲壁流動。當熱量載體依次地穿過多個例如也布置成層疊的存儲區(qū)域流動時，不同的存儲區(qū)域具有不同的溫度，從而在存儲器卸載時冷的熱量載體在相反的流動方向上穿過存儲區(qū)域流動時使得溫度損失最小化。同樣，首先冷的熱量載體由存儲壁加熱，其溫度僅僅稍微大于冷的熱量載體的溫度。以這種方式加熱的熱量載體然后穿過第二存儲區(qū)域流動，該第二存儲區(qū)域的溫度稍微高于第一存儲區(qū)域等等的溫度。由此可以與對流熱量交換器類似，熱量傳遞不僅在加載時也可以在卸載時以近乎恒定的溫度差在存儲材料和熱量載體之間進行，這使得在加載和卸載根據(jù)本發(fā)明的存儲模塊時的能量損失最小化。因為根據(jù)本發(fā)明的存儲模塊由顆粒狀的存儲器介質填充，并且該顆粒狀的存儲器介質在各種情況下都是松散的，因此在許多情況下都需要通過網(wǎng)、格柵、打孔金屬板、無紡布和/或另外的可由氣體穿過的多孔來限制面，至少將存儲區(qū)域的入口面和出口面限制起來。由此確保存儲材料保持在預設的區(qū)域中。也可以類似地提出一種根據(jù)本發(fā)明的存儲壁，如金屬絲格柵筐，其由石塊、碎石或者砂礫填充。當然，在此需要注意的是，網(wǎng)、格柵、打孔金屬板、無紡布應該為熱量載體帶來盡可能小的流動阻力，從而在穿過存儲區(qū)域流動時使得壓力損失最小化。在此必須的是在入口面和/或出口面的區(qū)域中設置一個支承結構。該支承結構可以例如通過多個彼此并行的布置的金屬棒形成，其例如支承用于阻止在存儲區(qū)域中的存儲材料的散落的格柵或者打孔金屬板或者無紡布。當然，在此需要注意的是，支承結構應該盡可能小地減小存儲區(qū)域的橫截面，從而保持小的流動速度和小的壓力損失的優(yōu)點。本發(fā)明的一個就此而言特別優(yōu)選的設計方案提出，存儲區(qū)域設計成垂直的壁并且在存儲區(qū)域的內(nèi)部設置有多個在垂直方向上彼此重疊地布置的薄層。這些薄層可以例如由鋼板制成并且用于保持存儲材料的位置。這些薄層可以例如設計成傾斜布置的鋼板。通過傾斜布置的薄層，重力將存儲材料壓到存儲區(qū)域的中央。在入口面和出口面處的支承結構可以由此取消。此外，在許多情況中，在入口面和出口面處的網(wǎng)、格柵、打孔金屬板、無紡布不是必要的。由此，根據(jù)本發(fā)明的存儲區(qū)域的流動阻力被再一次降低并且此外降低了生產(chǎn)成本。為了生產(chǎn)這樣的存儲區(qū)域，這已經(jīng)是足夠的了，即首先將在相應的承載結構中的薄層構建在殼體的內(nèi)部，并且接下來將存儲材料傾倒在薄層之間的空間中。通過薄層的向內(nèi)傾斜的這種布置方式，由此形成了存儲壁。在存儲壁的垂直截面可看到例如多個垂直地重疊布置的散料錐體，其中這些薄層用于使得不同的散料錐體具有相同的底面，從而將垂直的存儲壁設定成具有近似恒定的壁厚度。本發(fā)明的另一個優(yōu)選的設計方案提出，除了入口面和出口面之外的至少一個存儲區(qū)域由氣密的壁限定。該氣密的壁對于確保熱量載體必須強制地穿過存儲區(qū)域流動進而在旁路流過至少一個存儲區(qū)域的情況下阻止在供應管線和排放管線之間的短路是必須的?，F(xiàn)在確保的是全部在根據(jù)本發(fā)明的存儲模塊中安置的存儲材料都用于存儲敏感的熱量并進而確保根據(jù)本發(fā)明的存儲模塊具有高的效率。沙子、砂礫、石塊、金剛砂或石墨和/或所謂的相變材料(PCM)可以作為存儲材料應用。對于除了可能應用的PCM之外的顆粒狀的材料之外的各個顆粒的合適的尺寸來說，在2mm至80mm之間的直徑被證明是有利的。當應用PCM時，PCM必須在合適的容器中安裝到存儲器中，其形狀和尺寸在考慮到熱量傳遞和熱膨脹的情況下來進行優(yōu)化?；旧?，直徑越小，這樣的顆粒直至其核心的加熱就越快。但是，在顆粒之間的間隙也就越小并且由于這個原因使得流動阻力上升。在此，需要相應于個別情況的要求來進行適當?shù)恼壑?。在此，存儲材料還可以在存儲壁的內(nèi)部水平地或者垂直地分層并且在各層之間應用的存儲材料的直徑或者應用的存儲材料本身都可以變化。由此，存儲材料的熱性能能夠與在存儲壁的各個區(qū)域中起主導作用的流動技術上的條件和熱條件相匹配并且由此實現(xiàn)對根據(jù)本發(fā)明的存儲模塊的效率的進一步優(yōu)化。為了阻止存儲材料隨著時間的變化而“離析”，這是因為存儲材料的小顆粒在重力的作用下向下掉并且大顆粒保留在上方，在此提出，在存儲區(qū)域的內(nèi)部設置構成一個空間的結構，該結構由小細管、拉西環(huán)、三維的格柵網(wǎng)或者另外的填充體構成的結構。由此確保存儲材料不會隨著時間被壓縮和離析，并由于該原因使得穿過在具有壓縮的存儲材料的區(qū)域中的存儲區(qū)域時的流動阻力上升。為了能夠控制根據(jù)本發(fā)明的存儲模塊的加載和卸載，在至少一個供應管線和/或至少一個排放管線設置有關閉機構，尤其是閥門。至少一個存儲區(qū)域可以設計成圓柱形的存儲壁或者螺旋形的。在此，當多個圓柱形的存儲區(qū)域彼此同心地布置是特別優(yōu)選的。由此，在存儲模塊的較小的結構空間的情況下獲得非常高的效率，并且同時在加載和卸載時對熱量傳遞進行優(yōu)化。當然，視模塊的幾何輪廓而定，至少一個存儲器層也可以設計成直角平行六面體或者平行六面體、圓柱體、空心圓柱體和/或設計成具有螺旋形底面的壁?；旧?，用于熱量載體的供應管線和排放管線能夠布置在殼體的任意位置處。在此需要注意的是，至少一個供應管線和至少一個排放管線允許對存儲區(qū)域的均勻的穿流并且此外使得熱量載體在穿過存儲區(qū)域流動時的壓力損失最小。由此，這經(jīng)常是有意義的，即存儲模塊的殼體被設置在供給管線側面和排放管線上方。當然，供應管線和排放管線也可以布置在存儲模塊的任意位置上。此外，為了在加載和卸載時使得殼體的溫度波動最小化，被證明特別優(yōu)選的是，殼體在其內(nèi)側覆蓋有由存儲材料制成的層。由此，該存儲材料參與到熱量存儲當中。在殼體的內(nèi)側覆蓋由存儲材料制成的層的另一個優(yōu)點在于，殼體的溫度波動被緩和并由此降低了殼體的熱負載。當然可以提出，殼體優(yōu)選在其外側是隔熱的，從而使得由在周圍環(huán)境中的輻射和熱對流造成的能量損失最小化。根據(jù)本發(fā)明的存儲模塊可以與多個類似的或者結構相同的存儲模塊串聯(lián)或者并聯(lián)連接。由此可以提供高溫存儲器，其根據(jù)需要由多個存儲模塊組成。在此，該存儲模塊能夠以標準化的結構尺寸廉價地生產(chǎn)。該模塊化的結構方式使向安裝地點的運輸更加容易。
該模塊化的結構方法的另一個優(yōu)點在于，各個存儲模塊在需要時能夠后續(xù)添加或者在出現(xiàn)損壞的情況下能進行更換，而太陽能電站不必停止運行。
沙子或砂礫或石塊或金剛砂或石墨或類似材料(例如PCM)或者上述材料的組合物可以作為存儲材料使用。
該存儲器的設計方案相對于另外的可能的熱量存儲器系統(tǒng)的優(yōu)點在于，可以利用沙子、砂礫、石塊或者金剛石以及可能的情況下還有石墨或者PCM材料來應用作為非常廉價的以及到處都可以獲得的熱量存儲材料。根據(jù)本發(fā)明的設計方案的存儲模塊以及存儲區(qū)域允許以最小的壓力損失來對存儲器進行加載和卸載。
該存儲器能夠以不同的設計方案來建造，但是優(yōu)選地提出，各個存儲模塊設計成具有標準尺寸的集裝箱的形式。其可以相對簡單地進行運輸和廉價地進行生產(chǎn)。這些模塊可以彼此排列成行或者彼此重疊地放置，從而以簡單的方式相應地增大整個存儲器容量。視應用情況而定，有意義的是，不僅可以使用標準集裝箱的結構方式，也可以使用罐狀集裝箱的形式。
在該存儲模塊上連接有具有空氣閥門的用于供給空氣和排放空氣的相應的空氣管道。該存儲模塊在結構上能夠如此地設計，即空氣管道接頭被設置在上方和下方或者側面。這在考慮到面積要求的情況下允許大的靈活性。
基本上，在該存儲器中無需使用特別的材料或者設備，這是因為存儲器也能夠以在1.5巴(a)之下的壓力運行。由此能夠以較低的成本實現(xiàn)大型的熱量存儲器系統(tǒng)。
通過相應的優(yōu)化可能性，例如在對存儲器介質進行分層或者改變在模塊的內(nèi)部或者模塊之間的應用的存儲材料的顆粒的平均直徑，還可實現(xiàn)相應于需求的優(yōu)化的布線連接。
在高于1.5巴的壓力下的運行基本上也是可能的，但是能夠預料到的是明顯高的研發(fā)和運行成本。


圖1不出了對熱量存儲器系統(tǒng)的加載；
圖2不出了對熱量存儲器系統(tǒng)的卸載；
圖3示出了對熱量存儲器系統(tǒng)的加載，具有調節(jié)閥門15的實施例；
圖4至9示出了根據(jù)本發(fā)明的高溫熱量存儲器的實施例；以及
圖10示出了根據(jù)本發(fā)明的熱量存儲器的第二實施例的框圖。
具體實施方式
圖1a示出了根據(jù)本發(fā)明的高溫熱量存儲器的原理性實施例和在加載時的運行。在此，來自周圍環(huán)境的冷空氣利用風扇4通過接下來稱作第二供給管線19的空氣管道、旁路管線21以及閥門11輸送給熱交換器3。存儲器模塊以標號29示出。閥門10在加載是關閉的。
來自太陽能場的多余的熱量通過太陽能場的熱量載體介質，例如蒸汽、熱油通過管線I輸送給熱量交換器3。
通過熱量交換器3，來自太陽能場的多余的熱量傳遞給穿流的空氣流。來自太陽能場的該冷卻的熱量載體介質通過管線2離開熱量交換器3。被加熱的空氣通過空氣管道5、第一供給管線17和空氣閥門13輸送給存儲器模塊29。熱空氣在存儲器模塊29的殼體16的內(nèi)部在較大的橫截面上分布并且例如通過打孔金屬板7或者噴嘴穿過熱量存儲材料6流動。殼體16由金屬、水泥和/或另外合適的材料制成，并且如果需要而設計具有隔熱結構(未示出)。
熱量存儲材料6也可以分成多個層，這些層具有不同的層厚度、不同的存儲材料以及不同的平均直徑的存儲材料。不同的層可以為了避免彼此混合而在此通過抗高溫的透氣的無紡布或者打孔金屬板或者網(wǎng)狀物或者多孔的陶瓷結構彼此分隔開。
熱空氣將熱量輸出給熱量存儲材料6并且通過第一排放管線18和開啟的閥門9離開存儲模塊29。在加載根據(jù)本發(fā)明的存儲模塊29時，閥門8、12、以及10是關閉的。
在圖1b中示出了一個可選的實施例，該實施例除了已經(jīng)聯(lián)系到圖1a描述的組件之外還具有管線24和布置在該管線24中的可控制的閥門23。
在可以使用的情況下，來自之前的進程的熱空氣或者熱廢氣可通過該管線24直接導入到存儲模塊29中，從而使得在其中包含的敏感的熱量能夠不“繞彎路”地通過空氣/空氣熱量交換器存儲到根據(jù)本發(fā)明的存儲模塊29中。
因為管線24在風扇4的下游通入到第二供給管線19中，因此風扇4不會被加載有在管線24中流動的空氣或者廢氣的高溫。因此，管線24允許氣態(tài)介質(空氣或者廢氣)在溫度低于熱量交換器3中的溫度時的敏感熱量的耦合。
圖2示意性地示出了根據(jù)圖1a的根據(jù)本發(fā)明的高溫熱量存儲器系統(tǒng)的卸載。根據(jù)圖1b的根據(jù)本發(fā)明的高溫熱量存儲器系統(tǒng)的卸載在關閉閥門23時以簡單的方式實現(xiàn)，從而使特別的描述變得可有可無。
在卸載時，來自周圍環(huán)境的、具有至少大約50°C溫度的冷空氣通過風扇4吸入并且通過第二供給管線19和開啟的閥門10輸送給存儲模塊29。閥門11在卸載時關閉。
冷空氣通過打孔金屬板7或者噴嘴在殼體16的內(nèi)部分配并且通過存儲介質6并且在那里吸收熱量。加熱的空氣然后通過第二排放管線20和開啟的閥門12離開存儲器并且然后通過旁路管線21輸送至熱量交換器3并且在那里將在管線I和2中流動的熱量載體加熱。
熱量交換器3可以基本上如根據(jù)燃氣輪機的標準的加熱鍋爐一樣來設計。
熱空氣在熱量交換器3中將熱量輸出給后續(xù)連接的并且并未示出的、具有水、蒸汽環(huán)路的電廠過程設備，其中，例如水通過管線2引入到熱量交換器3中并且作為具有相應的高溫度的水蒸汽通過管線I離開熱量交換器3。
在熱量交換器3之前還可以安裝有一個輔助燃燒裝置14，其一方面可以用于進一步提高空氣的溫度并且例如或者使得在熱量交換器中的熱量傳遞保持穩(wěn)定。具有輔助燃燒裝置14的這種設計方案尤其在以下情況時具有優(yōu)點，即存儲器被卸載到如此程度，即空氣的溫度被降到后續(xù)連接的電廠過程設備不能合理運行的水平。
詳細的實際設計方案取決于多個框架參數(shù)。例如，在存儲器較大的情況下，存儲材料的入流被分成多個部分并且為了使得流量均勻而設置有可單獨控制的閥門15。該調節(jié)閥門15如此地設置，即對空氣流和壓力比進行優(yōu)化地分配。
圖3示出了在加載具有調節(jié)閥門15的存儲器時的相應的原理性的設計方案。
在卸載時也可以應用這種類型的調節(jié)閥門，從而例如對存儲器進行分步地卸載并且使得離開存儲器之后的空氣溫度水平長期地保持在高的水平。
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的存儲模塊29的第一實施例的俯視圖。存儲模塊29由在其中通入有供應管線17的殼體16構成。通過供應管線17，熱的熱量載體，例如空氣可進入到殼體16的內(nèi)部。在存儲模塊29的與供應管線17相對的一側設置有排放管線18，其用于將在存儲模塊29中的冷卻的熱量載體排出。
在殼體16中總共布置有八個垂直的存儲區(qū)域31.1至31.8。這些存儲區(qū)域31彼此平行并且彼此保持一個間距。它們基本上由存儲材料構成，這些存儲材料例如是沙子、砂礫、石塊或者類似物。
存儲區(qū)域31在示出的實施例中形成為垂直的(存儲_)壁。其從殼體16的底板41開始并且在殼體16的蓋子處終止。該蓋子在圖4中并未示出，從而允許看到根據(jù)本發(fā)明的存儲模塊29的內(nèi)部。
為了使得通過供應管線流入到殼體16中的熱的熱量載體能夠均勻地在存儲模塊29的整個寬度上分配而設置有直徑擴大部33，其以擴散器的形式導致穿過供應管線17流入的熱量載體的延遲。在此，通過存儲模塊29的熱量載體的路徑通過多個箭頭(無標號)示出。在此，明顯看出，熱量載體強制性地穿過存儲壁31.1至31.8流動，從而從供應管線17到達排放管線18。
為了實現(xiàn)該目的，存儲器壁存儲壁31的端側利用氣密的壁35封閉。由此每兩個相鄰的存儲層31的氣密壁35連接在一起在此，分別一個氣密的壁35將兩個相鄰的存儲器層31彼此連接。在存儲區(qū)域31.1和31.2的情況中，存儲區(qū)域在面對供應管線17的一端彼此氣密地連接。在存儲器壁存儲壁31.2和31.3時，存儲區(qū)域的面對排放管線18的一端通過氣密的壁35限定。
存儲壁31.1在其面對排放管線18的一端通過氣密壁35與殼體16連接。以類似的方式，在另外的存儲區(qū)域31.3至31.8上交替地在端側設置有氣密的面35。由此，來自供應管線17的熱的熱量載體可僅僅在兩個第二存儲區(qū)域31或者存儲區(qū)域31.1,31.8和殼體16之間的每個第二間隙中流動。
接下來，熱量載體穿過存儲區(qū)域31流動，然而可以到達存儲區(qū)域的另一側在排放管線18的方向上流動。如已經(jīng)在圖4中的簡化視圖中可見，總共八個存儲區(qū)域31.1至31.8具有許多對于加載和卸載存儲材料來說有利的特征:
存儲區(qū)域31形成非常大的入口面37，并且因為該存儲區(qū)域是直線的存儲壁31，因此還具有同樣大的出口面39。由此確保熱量載體能夠以非常小的速度并進而以非常小的壓力損失穿過存儲壁31流動。
通過小的流體流動速度使得熱量載體在存儲區(qū)域31中的滯留時間相對較長，從而可以在氣態(tài)的熱量載體和在存儲區(qū)域31中的存儲材料40之間進行良好的熱量傳遞。
此外，在觀察圖4時明顯的是，因為存儲區(qū)域31的厚度相對較小，因此熱量載體穿過存儲區(qū)域31的流動路徑相對較短，這同樣對熱量載體在穿過存儲壁31流動時的壓力損失起到積極的作用。
在圖4中示出了對存儲模塊29的加載。當根據(jù)本發(fā)明的存儲模塊應該被卸載時，其例如應該如此地實現(xiàn)，即流動方向相反并且通過排放管線18將冷空氣輸送到存儲模塊29中。該冷空氣反向于對存儲模塊29進行加載時的流動方向。在此，穿過存儲壁31，在那里存儲的熱量的一大部分被吸收并且作為熱的熱量載體通過供應管線17離開殼體16。當然也可以的是并且在許多的應用情況中優(yōu)選的是，通過獨立的供應管線和排放管線實現(xiàn)對存儲模塊的加載和卸載，如根據(jù)圖1和圖2所描述的那樣。附加的供應和排放管線未在圖4中示出。
在圖5中放大地并且以垂直截面示出了根據(jù)本發(fā)明的存儲區(qū)域的第一實施例。
過濾器面31在下方由底板41限定并且在上方由殼體16的蓋子43限定。為了使得在圖5中以小卵石示出的存儲材料不會由于重力的作用而向下滑動，在入口面37和出口面39上分別布置有打孔金屬板或者格柵45。該打孔金屬板或者格柵45必須考慮到其網(wǎng)眼寬度或者孔的尺寸而如此地與存儲材料進行匹配，即存儲材料不會穿過孔或者格柵45。同時，在此需要注意的是，流動阻力通過格柵45或者打孔金屬板盡可能小地升高?？梢钥紤]的是，設計有具有大的網(wǎng)眼寬度的格柵45并且在存儲材料和該格柵45之間還設置有無紡布或者具有非常小的網(wǎng)眼寬度的格柵(未示出)。
圖6中示出了根據(jù)本發(fā)明的存儲壁31的另外的實施例。在該實施例中可以放棄使用打孔金屬板或者格柵45，因為在入口面37和出口面39處設置有多個在垂直方向彼此重疊的薄層47。
這些薄層47的縱向軸線垂直于附圖平面延伸，這些薄層傾斜地布置從而使得存儲材料不會向外掉落。熱量載體穿過具有薄層47的這樣的存儲區(qū)域31的流動阻力是非常小的。此外，這種類型的存儲區(qū)域31能夠非常簡單地在當?shù)刂圃?，其中，在殼體中建造有用于薄層47的支承結構(未示出)。接下來，在薄層47之間的間隙通過存儲材料填充。薄層47的傾斜位置必須是這樣的，即一方面存儲材料不會側面地由存儲壁掉落。另一方面需要注意的是，薄層47的間距在垂直方向上不要過大，使得從壁強度的方面看，存儲壁31的厚度能夠相對恒定地保持。當壁厚度由于存儲材料的布料角的原因局部過大地減小時，熱量載體流動(如通過圖6中示出的箭頭表示)優(yōu)選地穿過該存儲壁的較薄的區(qū)域并且在薄層47的高度上的其他區(qū)域則很少地被穿流。
為此，間距A取決于薄層長度和薄層的傾斜角。優(yōu)選的是，在入流側的薄層和出流側的薄層之間可以彼此錯置地布置。
因此，在兩個薄層47之間的垂直間距A對于根據(jù)本發(fā)明的存儲區(qū)域31的設計來說是一個非常重要的參數(shù)。
圖7示出了穿過根據(jù)本發(fā)明的存儲模塊29的一個實施例的垂直截面，其殼體16在俯視圖中示意性地示出。存儲壁31設計成圓環(huán)形并且通過之前描述的薄層47在徑向方向上限定。存儲壁31如在圖8中沿著線A-A所示出的那樣設計成圓環(huán)形。薄層47在該實施例中同樣設計成圓環(huán)形。熱的熱量載體通過供應管線17流入到在存儲模塊29中的環(huán)形腔中，其在外部由殼體16限定并且在內(nèi)部由存儲壁31限定，并且徑向向內(nèi)穿過存儲壁31流動并且通過在中央布置的排放管線18離開存儲器模塊29。
由沿著圖8中的平面A-A的截面清晰可見，在此發(fā)生通過供應管線流動的熱量載體非常強烈的延遲，并因此使得熱量載體能夠非常緩慢并且以較小的壓力損失流動穿過存儲壁31流動。
此外，根據(jù)本發(fā)明的存儲模塊的另外的優(yōu)點在于，存儲區(qū)域31僅僅由非常廉價的散料構成，該散料通過簡單的并且通常金屬的結構固定。由此例如由于頻繁的加熱和冷卻存儲層導致的應力撕裂的問題被避免。當該存儲材料的熱性能由于老化的原因而減弱或者當運行條件發(fā)生變化時，也可以毫無問題地更換存儲材料。
在圖9中示出了穿過根據(jù)本發(fā)明的存儲模塊29的另外的實施例的截面，其中存在三個同心地布置的過濾器壁31.1、31.2、31.3。在殼體16和最外面的存儲壁31.1之間形成之前已經(jīng)描述過的圓柱殼結構的供流管道49.1。此外，在第二過濾器壁31.2和第三過濾壁31.3之間形成另外的環(huán)形腔49.2，該環(huán)形腔與供應管線17連接并且因此由熱的熱量載體覆蓋。熱的熱量載體由這兩個環(huán)形腔49.1和49.2穿過存儲壁31.1,31.2和31.3流動并且流入到中間布置的排放管線18中。為了使處于在第一存儲區(qū)域31.1和第二存儲區(qū)域31.2之間的第三環(huán)形腔49.3中的被冷卻的熱量載體能夠被引入到排放線路18中，而在殼體16的中央設置有通向排放管線18的連接管道51。
在圖10中示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的高溫熱量存儲器的第二設計方案。其與圖1至3中示出的實施例具有非常高的一致性，從而僅僅在此需要對一些附加的部件進行描述。
在高溫熱量存儲器中存在有余熱利用或再生的空氣/空氣熱量交換器25，其在對高溫熱量存儲器進行加載時，將在第一排放管線18中流動的、還具有熱量的廢氣的熱量從存儲模塊29傳遞給在第二供應管線19中的流動的(還)冷的環(huán)境空氣。
由此，那些通過經(jīng)過第一排放管線18離開存儲模塊29的廢氣的熱量損失被極大地降低并且由此改善了根據(jù)本發(fā)明的高溫熱量存儲器的存儲效率和能力。
在對存儲模塊29進行卸載時，閥門8、10和12被開啟，并且閥門9、11和13被關閉。
如圖1b描述的那樣來控制閥門23。
由此，通過風扇4吸入的環(huán)境空氣通過空氣-空氣熱量交換器25被加熱，其中，在排放管線18中的廢氣流還有余熱在從系統(tǒng)排出之前被輸出。
視設計和參數(shù)而定，廢氣流可以具有大約90°C至250°C的溫度。
熱量的一大部分可以通過空氣-空氣熱量交換器25傳遞給流入的環(huán)境空氣并進而被回收。該熱量保留在系統(tǒng)中并且極大地降低了通過利用管線22離開存儲模塊29的廢氣造成的熱量損失。
為此所必需的空氣-空氣熱量交換器25可以總是在一個恰當?shù)倪\行點運行，這是因為通過第二供應管線19流入的空氣量以及通過第一排放管線18或者管線22流出的廢氣的量在第一近似值上相同。
由此，高溫熱量存儲器29在存儲和排放方面的效率和能力明顯超過90%。
權利要求
1.一種用于存儲高溫熱量形式的熱能的方法，其中，所述熱量通過介質，例如水蒸汽、水、熱油和/或液態(tài)鹽或者鹽混合物，借助于熱量交換器(3)傳遞給空氣，該加熱的空氣將所述熱量向存儲介質(6)傳輸并且在那里將所述熱量輸出給所述存儲介質(6)，其特征在于，為了對所述存儲介質(6 )進行加載而使用環(huán)境空氣。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述空氣穿過所述存儲介質(6)傳輸并同時吸收熱量并且該加熱的空氣被輸送至所述熱量交換器(3)，在所述熱量交換器處，所述熱量再次輸出給介質，例如水蒸汽、水、熱油和/或液態(tài)鹽或者鹽混合物，其特征在于，為了對所述存儲介質(6)進行加載而使用環(huán)境空氣。
3.—種高溫熱量存儲器，包括具有殼體(16)的存儲模塊(29)以及設置在所述殼體(16)的外部的至少一個熱量交換器(3)、風扇(4)、至少一個供應管線(17)以及至少一個排放管線(18)。
4.根據(jù)權利要求3所述的高溫熱量存儲器，其特征在于，所述殼體(16)至少部分地由所述存儲介質(6)，尤其是具有平均直徑在2至80_的沙子、砂礫、石塊、金剛砂和/或石墨填充。
5.根據(jù)權利要求3或4所述的高溫熱量存儲器，其特征在于，所述存儲介質(6)水平地或者垂直地分層并且每個層都能夠具有另外的平均直徑的存儲介質和/或在每層中的不同的材料。
6.根據(jù)權利要求3至5中任一項所述的高溫熱量存儲器，其特征在于，所述存儲介質(6)分成多個單一體積并且這些單一體積能夠彼此并排或者重疊地布置或者布置成層疊。
7.根據(jù)權利要求3至6中任一項所述的高溫熱量存儲器，其特征在于，所述存儲介質(6 )通過金屬網(wǎng)、打孔金 屬板(7 )和/或無紡布保持在一起，所述空氣可以穿過金屬網(wǎng)、打孔金屬板和/或無紡布引導至所述存儲介質(6)。
8.根據(jù)權利要求3至7中任一項所述的高溫熱量存儲器，其特征在于，所述空氣通過具有縫隙狀開孔或者圓形孔的噴管引入到所述存儲介質(6)中。
9.根據(jù)權利要求3至8中任一項所述的高溫熱量存儲器，其特征在于，所述空氣通過打孔的或者開縫的平面金屬板輸入到所述存儲介質中。
10.根據(jù)權利要求3至9中任一項所述的高溫熱量存儲器，其特征在于，僅僅使用一個用于存儲和排放所述熱量的熱量交換器(3 )。
11.根據(jù)權利要求3至10中任一項所述的高溫熱量存儲器，其特征在于，所述熱量交換器(3)是必要的稍微改裝的燃氣輪機設備的廢熱鍋爐。
12.根據(jù)權利要求3至11中任一項所述的高溫熱量存儲器，其特征在于，所述系統(tǒng)或者所述熱量交換器(3)配備有用于通常的燃料，例如油或者天然氣的輔助燃燒裝置(14)。
13.根據(jù)權利要求3至12中任一項所述的高溫熱量存儲器，其特征在于，所述空氣流被分配并且通過可控制的閥門(8、9、10、11、12、13、15)輸送給處于所述存儲模塊(29)中的所述存儲介質(6)。
14.根據(jù)權利要求3至13中任一項所述的高溫熱量存儲器，其特征在于，所述熱量存儲器(3)具有至少280°C的運行溫度。
15.根據(jù)權利要求3至14中任一項所述的高溫熱量存儲器，其特征在于，第一供應管線(17)能夠與所述熱量交換器(3)的熱側連接。
16.根據(jù)權利要求3至15中任一項所述的高溫熱量存儲器，其特征在于，第二排放管線(17)能夠與所述熱量交換器(3)中的一個冷側連接。
17.根據(jù)權利要求3至16中任一項所述的高溫熱量存儲器，其特征在于，在第二供應管線(19 )和第二排放管線(20 )之間設置有旁路管線(21)。
18.根據(jù)權利要求3至17中任一項所述的高溫熱量存儲器，其特征在于，所述空氣流(在管線22中)在所述熱量交換器(3)中輸出熱量之后，在對所述熱量交換器進行加載時，通過第二熱量交換器將余熱輸出給在第二管線(21)中流動的空氣。
19.根據(jù)權利要求3至18中任一項所述的高溫熱量存儲器，其特征在于，所述空氣流(在管道22中)在卸載時將余熱輸出給在所述第二供應管線(19)或者所述旁路管線(21)中在所述風扇(4)之后流動的空氣。
20.根據(jù)權利要求3至19中任一項所述的高溫熱量存儲器，其特征在于，管線(24)通入到所述第二供應管線(19)中，并且通過所述管線(24)，熱空氣，尤其是太陽能產(chǎn)生的熱空氣或者熱廢氣，尤其是燃氣輪機的廢氣可輸送到所述第二供應管線(19)中。
21.根據(jù)權利要求20所述的高溫熱量存儲器，其特征在于，所述管線(24)在所述風扇(4)的下游通入到所述第二供應管線(19)中。
22.根據(jù)權利要求20或21所述的高溫熱量存儲器，其特征在于，在所述管線(24)中設置有可控制的閥門(23)。
23.根據(jù)權利要求3至22中任一項所述的高溫熱量存儲器， 其特征在于，所述存儲模塊(29)的存儲部分或者存儲層由球體填充，所述球體由相變材料(PCM)填充。
24.根據(jù)權利要求3至23中任一項所述的高溫熱量存儲器，其特征在于，所述存儲模塊(29 )的存儲部段或者存儲層由熱化學存儲元件和存儲材料，例如沸石或者金屬氫化物球體或者材料，例如CaO或者Ca(OH)2填充。
25.根據(jù)權利要求3至24中任一項所述的高溫熱量存儲器，其特征在于，每個存儲層(31)都具有一個入口面(37)和一個出口面(39)，并且所述存儲層(31)在所述入口面(37)和/或所述出口面(39)處通過網(wǎng)、格柵、打孔金屬板和/或無紡布限制。
26.根據(jù)權利要求25所述的高溫熱量存儲器，其特征在于，至少一個所述存儲區(qū)域(31)在所述入口面(37)和所述出口面(39)的區(qū)域中具有支承結構。
27.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的高溫熱量存儲器，其特征在于，所述存儲層(31)設計成直角平行六面體、平行六面體、圓柱體、空心圓柱體形式的垂直或者水平的壁或者設計成具有螺旋形的底面的壁。
28.根據(jù)權利要求27所述的高溫熱量存儲器，其特征在于，所述存儲區(qū)域(31)由多個薄層(47)包圍或者限定，并且所述薄層(47)在垂直方向上彼此重疊地布置。
29.根據(jù)權利要求28所述的高溫熱量存儲器，其特征在于，所述薄層(47)優(yōu)選在垂直方向的所述入口面(37)和所述出口面(39)的區(qū)域中相對于水平面傾斜。
30.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的高溫熱量存儲器，其特征在于，至少一個所述存儲區(qū)域(31)除了所述入口面(37)和所述出口面(39)之外由透氣的壁(35，16，41，43)限定。
31.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的高溫熱量存儲器，其特征在于，在所述至少一個存儲區(qū)域(31)被旁路的情況下，所述透氣的壁(35，16，41，43)阻止在所述供應管線(17)和所述排放管線(18)之間的短路。
32.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的高溫熱量存儲器，其特征在于，所述存儲材料水平地或者垂直地分層并且每層都具有另外的平均尺寸的存儲材料和/或另外的存儲材料。
33.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的高溫熱量存儲器，其特征在于，在所述存儲區(qū)域(31)的內(nèi)部夾雜有形成立體格子的結構，所述結構由小細管、拉西環(huán)、三維的格柵網(wǎng)或者另外的填充體實現(xiàn)，以確保所述存儲材料不會隨著時間被壓縮或者穿過所述存儲材料的壓力損失不會升高。
34.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的高溫熱量存儲器，其特征在于，在供應管線(17)和/或排放管線(18)中設置有關閉機構，尤其是閥門，從而能夠在對模塊進行加載或者卸載時調節(jié)穿流。
35.根據(jù)權利要求34所述的高溫熱量存儲器，其特征在于，多個圓柱形的存儲壁(31.1,31.2，31.3)彼此同心地布置。
36.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的高溫熱量存儲器，其特征在于，所述殼體(16)具有用于所述熱量載體 的至少一個側面的供應管線(17)或者至少一個側面的排放管線(18)。
37.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的高溫熱量存儲器，其特征在于，所述殼體(16)在其底板(41)和/或蓋子(43)上具有用于所述熱量載體的至少一個供應管線(17)或者至少一個排放管線(18)。
38.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的高溫熱量存儲器，其特征在于，所述殼體(16)是隔熱的。
39.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的高溫熱量存儲器，其特征在于，所述殼體(16)在其內(nèi)側由一層存儲材料覆蓋。
40.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的高溫熱量存儲器，其特征在于，多個存儲模塊(29)能夠串聯(lián)或者并聯(lián)地布置。
41.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的高溫熱量存儲器，其特征在于，所述殼體(16)以模塊化的集裝箱結構方式以標準化的集裝箱尺寸或者罐狀集裝箱尺寸設計。
42.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的高溫熱量存儲器，其特征在于，所述至少一個存儲區(qū)域(31)設計成圓柱形的存儲壁(31.1，31.2，31.3)、設計成螺旋形的存儲壁或者設計成直角平行六面體或者平行六面體。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種廉價的并且長壽命的高溫熱量存儲器，其使用環(huán)境空氣作為熱量載體介質并且至少部分地利用顆粒狀的和/或多孔的存儲介質(6)填充。
文檔編號F28D20/00GK103154633SQ201180047629
公開日2013年6月12日 申請日期2011年8月4日 優(yōu)先權日2010年8月6日
發(fā)明者岡特·施奈德, 哈特穆特·馬耶爾, 馬丁·施滕格萊因 申請人:伊諾樂恩股份有限公司