本发明专利技术涉及一种用于将电能转化为热能的蓄能回路(1)，该蓄能回路带有通过轴(3)与电动马达(4)连接的压缩级(2)，换热器(5)和通过轴(7)与发电机(8)连接的膨胀级(6)，其中压缩级(2)通过热气管道(9)与膨胀级(6)连接，且换热器(5)在初级侧接入热气管道(9)内，且其中膨胀级(6)通过反馈管道(11)与压缩级(2)连接，使得形成用于工作气体(13)的封闭回路(12)，其中，此外提供了回收器(18)，该回收器在初级侧接入换热器(5)和膨胀级(6)之间的热气管道(9)内且在次级侧接入反馈管道(11)内，使得热气管道(9)内的工作气体(13)的热量可传递到反馈管道(11)内的工作气体(13)。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术涉及一种用于将电能转化为热能的蓄能回路(1)，该蓄能回路带有通过轴(3)与电动马达(4)连接的压缩级(2)，换热器(5)和通过轴(7)与发电机(8)连接的膨胀级(6)，其中压缩级(2)通过热气管道(9)与膨胀级(6)连接，且换热器(5)在初级侧接入热气管道(9)内，且其中膨胀级(6)通过反馈管道(11)与压缩级(2)连接，使得形成用于工作气体(13)的封闭回路(12)，其中，此外提供了回收器(18)，该回收器在初级侧接入换热器(5)和膨胀级(6)之间的热气管道(9)内且在次级侧接入反馈管道(11)内，使得热气管道(9)内的工作气体(13)的热量可传递到反馈管道(11)内的工作气体(13)。【专利说明】带有回收器的高温能量存储器
本专利技术涉及一种有效的高温能量存储器，其中，可通过回收空气蓄能回路内的压缩机废热存储热能。
技术介绍
存储能量的必要性尤其由于来自可再生能源领域的发电厂设备的持续增长的份额而产生。在此，能量存储的目的是使得带有可再生能源的发电厂可使用在输电网络中，使得可再生地产生的能量也可在不同时间被利用，以节约化石能源且因此降低CO2排放。由于能量存储器要跨越的时间段-即能量存储到能量存储器内或从能量存储器取出的时间段-和要存储的功率，对于热能存储器的尺寸相应地具有高要求。因此，仅由于结构尺寸而使得热能存储器可能在购置时很昂贵。如果能量存储器构造昂贵或实际的热存储介质在购置上或运行中昂贵，则热能存储器的购置和运行成本可能很快地质疑能量存储的经济性。因此，考虑到能量存储器的制造成本，廉价的存储材料是优选的。换热器也应尽可能廉价地尺寸设计。但由于廉价的存储材料经常具有低的导热能力，所以换热器面经常设置为很大。管热气管的大的数量和长度在此使换热器的成本明显升高，这通过廉价的存储材料本身不再能够补偿。目前为止，基于廉价材料的换热器主要构造为热载体和例如沙石的存储材料的直接交换的形式，以代替大的换热器。作为热载体介质，可使用例如空气的工作气体。工作气体在此可选择地以封闭的或开放的蓄能回路或附加回路中导引。目前为止，在技术中原理上已知的涡旋层技术未大规模应用，而这对于可再生的过剩能量的季节性存储是必需的。此外，直接换热导致与固体材料的相对复杂的交互，这对于大存储器是不经济的。目前，高容量能量存储器主要以泵存储器发电厂和压力空气存储器发电厂的形式存在。由于此存储器在一些区域有限的扩建潜能，在许多区域中开发了许多另外的存储器技术。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是给出一种用于基于廉价的存储材料存储热能的廉价的能量存储器设备，所述能量存储器设备具有改进的效率。在此，尤其避免了现有技术中的缺点。本专利技术的技术问题此外是给出一种以更高的效率在廉价的存储材料内存储热能的方法。本专利技术的涉及设备的技术问题通过权利要求1的特征解决。用于将电能转换为热能的蓄能回路包括:通过轴与电动马达连接的压缩级，换热器，和通过轴与发电机连接的膨胀级。压缩级通过热气管道与膨胀级连接。换热器在初级侧接入热气管道内，且膨胀级通过反馈管道与压缩级连接。以此形成了用于工作气体的封闭回路。此外，根据本专利技术提供了回收器，所述回收器在初级侧接入换热器和膨胀级之间的热气管道内且在次级侧接入反馈管道内，使得热气管道内的工作气体的热量可传递到反馈管道内的工作气体。本专利技术现在利用了如下事实，即虽然仅存储了可供使用的热能的部分，但能量存储的总收支有利于效率升高而移动。这具有如下解释，即一方面可省去用于加热、中间加热或膨胀空气脱水的设备，这否则对于效率具有不利影响。由于膨胀到例如环境压力和环境温度，即使在使用湿的进气用于压缩机时，也有利地避免了水凝结的问题。因此，在根据本专利技术的方法中可不出现由于冻结的凝结物导致的损坏。也可省去冷凝器。此外，膨胀涡轮机降低了压缩的能量花费，这通过将膨胀涡轮机布置在与压缩机相同的轴上且明显地支持压缩机来实现。因为工作气体的冷却在低温度时要求很大的换热器面，所以可通过放弃利用更低的温度而使热存储器更廉价，因为热存储器可尺寸设计得较小。此外，回收器由于在蓄能回路内的压缩机废热(有效压缩到高温度水平)而实现了明显>100%的热泵效率。压缩机废热的回收通过在热存储器内仅使用例如>350 V的高温热量来实现。在较低的温度水平上的热量用于压缩机入口上的预热，因此降低了准绝热压缩的电能需求，且实现了高的热泵效率。根据本专利技术的步骤在于蓄能回路和热存储器的实现。由于使用例如带有T>350°C的高温存储器，所以来自空气压缩的低温废热可用于预热压缩机空气(回收)。以此方式，产生了带有高热泵效率的蓄能回路。通过在工作气体离开膨胀级时不再对其强过冷，而是仅具有略低于0°C的温度，可使用通常的压缩机作为膨胀级。否则，在很低的出口温度时要求特殊构造的压缩机。在回路中可使用惰性气体。温度T3和压力P3在此优选地通过换热过程的尺寸设计且在此尤其通过换热器面的尺寸来调节。因为工作气体只需将其热能的一部分通过换热器输出到换热器，所以换热器面的大小可明显降低。以此，可明显地节约用于购置换热器的费用。在回收时的换热或者可直接在空气-空气换热器内进行或者通过中间回路以有效的热载体介质(例如，热油)进行。在描述热传递时，在本专利技术的范围内，初级侧限定为散热侧且次级侧限定为吸热侧。在热存储器中，由于更高的效率潜能，热空气(在蓄能时)和水(在释能时)(直接对热存储器施加而无分开的空气回路，见图示)与存储材料直接的温度交换是优选的。蓄能回路可例如是加热器的组成部分，其中加热器在次级侧接入换热器内，使得热通过换热器通过加热器可传递到待加热的介质。有利地，在反馈管道内接入环境空气换热器，通过所述环境空气换热器可将在反馈管道内导引的工作气体加热到外部温度。由于蓄能回路内的压缩机废热的回收(到高温度水平的有效的压缩)和膨胀空气的加热(引入环境热)，实现了明显>100%的热泵效率，且因此明显优于使用电加热器的构思。在有利的构造中，蓄能回路是能量存储器设备的组成部分，所述能量存储器设备此外具有热存储器和释能回路，其中换热器的次级侧通过气体管道与热存储器的初级侧连接，使得来自回路的工作气体的热通过换热器(5)间接地可传递到热存储器内。作为其替代，蓄能回路可以是能量存储器设备的组成部分，所述能量存储器设备此外具有热存储器和释能回路，其中换热器是热存储器，使得来自回路的工作气体流过热存储器，且以此可将来自工作气体的热直接传递到热存储器上。释能回路包括蒸汽生成器，蒸汽涡轮机，发电机和冷凝器，其中蒸汽涡轮机通过轴与发电机连接，且蒸汽生成器、蒸汽涡轮机和冷凝器接入水-蒸汽回路中，其中蒸汽生成器的初级侧通过蒸汽管道与热存储器的次级侧连接。作为其替代，释能回路可包括蒸汽生成器，蒸汽涡轮机，发电机和冷凝器，其中蒸汽涡轮机通过轴与发电机连接，且汽生成器、蒸汽涡轮机和冷凝器接入水-蒸汽回路中。在此，蒸汽生成是热存储器，使得通过在蒸汽存储器内引入水可直接产生蒸汽。在有利的扩展中，在热气管道内在换热器前接入辅助电加热器。通过此选择性措施，可通过以热存储器前的附加电加热器的形式升高最大存储器温度来实现效率的进一步升高。有利地，压缩级通过轴与膨胀级相互连接。在有本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于将电能转化为热能的蓄能回路(1)，该蓄能回路带有通过轴(3)与电动马达(4)连接的压缩级(2)，换热器(5)和通过轴(7)与发电机(8)连接的膨胀级(6)，其中所述压缩级(2)通过热气管道(9)与所述膨胀级(6)连接，且所述换热器(5)在初级侧接入所述热气管道(9)内，且其中所述膨胀级(6)通过反馈管道(11)与所述压缩级(2)连接，使得形成用于工作气体(13)的封闭回路(12)，其特征在于，还设有回收器(18)，所述回收器在初级侧接入换热器(5)和膨胀级(6)之间的热气管道(9)内且在次级侧接入所述反馈管道(11)内，使得所述热气管道(9)内的工作气体(13)的热量可传递到所述反馈管道(11)内的工作气体(13)。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：C格莱伯，C布鲁恩休伯，G齐默曼，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。