用于利用电流储存热能的设备组和过程制造技术

一种用于储存热能的设备，优选用于通过将风能利用设施产生的电能转换成热能而储存热能并且使用所储存热能用于提供各种供热服务，并且，为了消除由于风能利用设施的间歇操作而造成的缺点，在无风期间使用所储存的热能用于产生电能；进而，利用由电站在夜间所产生的廉价电能储存能量并且在峰值负荷时期使用该能量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于利用电流储存热能的设备组和过程
技术介绍
在世界上能量储备有限；其开采成本变得越来越高。特别是，被预言为在本世纪中期石油储量将严重不足的问题将引起严重的问题和能源短缺；事实上，目前尚未解决使用在大部分上被烧掉的石油衍生物作为替代的问题。同时，由于化石燃料被烧掉，送入环境中的污染物引起严重的环境污染并且增加了大气中的二氧化碳含量，因此加重了具有其严重后果的“温室”效应。发送到大气中的二氧化硫导致对生物圈产生显著破坏的酸雨。为了解决就目前并且在更大的程度上人类的未来而言变得越来越严重的这些问题，可替代可再生能源包括风能的不断普及的利用提供了非常有意义的、安全的和可靠的方案。风力发电站、风力蒸汽机、风力涡轮机、风力发动机、风车叶片(下面一起称作利用风能的设施)得以广泛使用并且其在发电中的份额呈现出增加的趋势。起初，这些设施主要用在沿海区域中，这是因为，由于在不同时间地面和海面温度升高而产生的频繁气流提供了有利的条件。在另一方面，越来越多的利用风能的设施被安装在具有风力条件的山区中，这在环境保护方面不受质疑。由于(欧盟)的不断支持、设备现代化以及降低的投资费用，风能利用设施变得更加适宜应用，由承包集团和个人所安装的风能利用设施的数目都在一年一年地增加。风能利用设施的操作是间歇性的，除了在特殊的沿海区域，因此，目前这种间歇性的操作成为最大的缺点。由于这种间歇性的操作，向某些居住区、居住区群落、私人和农业工程提供连续电力供应是不可能的。另一个缺点在于，对夜间发电量的需求很少。因此，连续电力供应以及夜间发电电能的储存将能够在很大的程度上提高风能利用设施的经济效率。同时，使用夜间发电电能的热量储存使得有可能在每日的高峰负荷时间产生额外的电能，因此提高电站的经济效率；此外，热量储存能够提供一种方案，以用于弥补由于电站的局部故障和操作问题而不能提供的电能。基于上述考虑，即在理论上电能可被无损失地转化成热能，该方案包括了本专利技术的目的，即风能利用设施和其它电站的能量储存可以利用热量储存而实施，所述热量存储利用使用晶体材料(共晶体)的相变进行，该晶体材料具有高的热量储存能力和持久可逆性从而能够确保具有高能量密度的能量储存。以热量储存形式实施的这种高效经济的能量储存方案可在多个方面提供极大的优点，特别在电站的风能利用和热量储存领域。正是可替代的可再生能源并且特别是风能将在能源方面做出贡献，其即便在当前也在很大程度上满足了今天不断增长的能量需求，并且在另一方面，不仅为将来提供了巨大的可能性而且在本世纪中的能量利用方面占据了主要的份额；事实上，这种类型的设施在更宽范围中的普及使得石油衍生物得以被替代。其意义在于可以用数十亿年衡量的免费能源的时间量程方面、可以在高的温度范围中实施热量储存的优点，并且因此它们的更加多样性的利用及其以环保方式进行使用的可能性。在能量利用方面，在各种温度范围中提供的供热服务占据非常重要的位置。高效经济的热量储存能够提供目前尚未使用的巨大可能性以用于在多个领域中替代传统的能量载体，即用于家庭、公共设施、写字楼、工业处理设施、畜牧场、畜栏、温室等的采暖和热水供应，用于需要热能的工业过程、农业和食品工业中的干燥过程、食品工业的热处理过程和其它需要热能的处理作业的热量供给。所有这些可能性的利用对于在宽广范围内风能利用的普及并且对于提高电站效率而言展现出崭新的前景。可移动形式的热量储存设备使得向需要高的供热能力的工业、处理和公共工程进行连续供热的问题能够以如此方式解决，即，将具有高的热量储存能力的可移动、可运输的或自推进的热量储存箱车连接到风能利用设备或电站的电连接点或其它热传递连接点，并且在快速补给之后，该车辆将所储存的热能通过快速排放直接释放到使用设备或已安装的热量储存设备。连接到传统加热系统和供热器的这些可移动热量储存单元还可高效地用于输送热能以便缩短在热发生设施和使用者之间的距离。目前，已知不同形式的热量储存过程。关于储存系统的类型，具有用于储存显热和潜热的设备。对于显热储存，最适当的是固体材料。被加热和冷却的固体材料在无相变的情况下储存热量。显熵决定其储存能力。在这种热量储存方法中，可以区分出两个不同的过程在其中一个中，从热量储存箱例如在砾石床系统的情形中输送热量的是固体材料本身；而在其它过程中，固体材料保留在热量储存箱中并且利用某种液态或气态介质输送热量。如果储存介质为固体并且使用适当的设计，则能够非常容易地实现“温跃层”效果在薄壁圆筒中，热输送介质轴向流动并且其特征在于具有短的热输送距离，大的热传递表面但是沿着轴向的低的热传导率。沿着热量储存容器的高度，在补给和排放期间的热分布以三种不同的方式发展在第一种情形中，与流动例如Cowper系统相比，热传递表面和热传递系数较低；在第二种情形中该关系倒转，例如在砾石床的情形中。在两种情形中，发生轴向热传递，这使得温度图表更加平坦。在第三种情形中，形成暂时性的温度范围，该范围在补给和排放期间上下漂移，类似于在位移型清洁液容器中的混合范围，其优点在于，出口温度基本上直至排放终点是实际上恒定的。然而其缺点在于热传递液体应该流经整个系统，其中沿其路径压力下降，而热传递仅仅在较窄的暂时性区域中发生。通常，固态储存介质具有高的体积比热储存能力和宽范围的温度变化；然而，在大多数情形中，这并没有被充分利用。在金属中，具有最高热量储存能力的是铸铁，其缺点在于其具有高的单位体积质量。在热量储存能力方面，氧化铝(Al2O3)和氧化镁(MgO)具有高的热量储存能力，然而，它们是贵重的热量储存材料。利用潜热的热量储存涉及储存介质在恒温时而非温度变化的相变。最高潜热涉及从液相转变成气相。然而，其缺点在于蒸汽相的体积热量储存能力相当低；因此，使用潜热的这种类型的热量储存未被使用。在大多数情形中，潜热储存意味着储存熔化热，其仅涉及小的体积变化。基于相变的热量储存的优点在于，除了潜热，液相和固相的显热也可被使用。潜热储存装置(容器)在于恒温下具有恒定质量的系统。其重要特征在于，储存能力随着温度增加。使用两种组分特别是共熔的或更多种组分，熔点可被降低，而不会显著降低相变的熵。在储存介质方面，可以分为纯净材料、二组分和三组分系统。低于纯净材料，氟化锂(LiF)具有最高的熔化热，而氢氧化锂(LiOH)大致相同，在多种处理方面，具有非常适宜的熔点。这些材料仅有的缺点在于当以其纯净形式使用时它们是高成本的；因此，通过与其它具有良好热量储存能力的材料相混合以形成共熔物可以降低这些缺点。使用二组分系统由于下述事实而变得非常适宜，即它们的熔点位于更加适宜的低温范围中，它们使得即使在低熔点下也能够获得高的能量密度，并且，此外，具有高的热量储存能力的昂贵材料可与较为便宜的材料相混合从而保持大致相同的热量储存能力。在该二组分系统中，可以分成共熔和和非共熔混合物。由于其有利性能，最方便的是共熔混合物。三组分系统的热特性类似于二组分系统的那些特性；然而，其熔点和价格较低；因此，它们非常适宜用于具有高效率的经济的热量储存。还应提及在压力下的气体储存以及其它热量储存系统例如吸附热量储存和热化学热量储存。在压力下的气体储存包括用于操作燃气涡轮峰值负荷电站的超过至100000m3的压力空气地本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于储存热能的设备，优选用于通过将风能利用设施产生的电能转换成热能而储存热能并且使用所储存热能以提供各种供热服务，并且，为了消除由于风能利用设施的间歇操作而造成的缺点，在无风期间使用所储存的热能以产生电能；进而，利用由电站在夜间所产生的廉价电能储存能量并且在峰值负荷时期使用该能量，其特征在于，该热量储存设备（１）具有热量储存箱（２），该热量储存箱填充有用于实现相变热量储存的晶体材料（３），所述热量储存箱（２）连接到一个或多个热发生设备（７ｂ），在该利用从电能发生设施优选利用风能的设施（７ｂ）通过电线（７ａ）送达的电流加热的热发生设备（７）中，从具有相互连接的阀（６）和（泵）的二级管道（９）到来的被冷却的载热介质被加热并且通过主管道（８）被供给到输送热量储存箱（２）的载热介质（４）以用于储存热能并且在排放期间回收所储存的热能的管道；加热（４）－冷却（４）管道，该管道嵌入热量储存箱（２）内的晶体材料（３）和／或其熔体（３ａ）中以输送载热介质（２０），所述管道的出口部分或多个出口部分（５）插入阀（６）和循环泵（２１），来自热量储存箱（２）的热的载热材料（２０）的主管道（８）连接到一个或多个热交换器（１１）和／或具有或不具有热交换器的热利用设备（１２），并且，在该热利用设备（１２）中，含有冷却的载热介质（２０）的二级管道（９）连接到热发生设备（７ｂ）和／或热量储存箱（２）的管道（４）；所述热发生设备（７ｂ）、热量储存箱（２）、热交换器（１１）、输送载热介质的主和二级管道（８）、（９）以及连接管道（１０）设有热绝缘覆盖层（１３）；热发生设备（７ｂ）和热量储存箱（２），输送载热介质的管道（８）和热交换器（１１）安装有适于分别测量并且示意热量储存介质、载热介质和所述介质温度的温度监控子组件（１４）、用于示意介质参数的状态探测装置（１５）以及用于改变各个参数的致动装置（１６）；热量储存设备（１）的热量储存箱（２）和输送载热介质的管道系统的主管道（８）通过相互连接或连接管道（１７）而连接到填充有惰性气体的膨胀箱（１８）；并且建立包括热量储存箱（２）和相关子组件的基本单元，根据需要该基本单元可被相互连接以用于热量储存和热利用。...

【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：伽博苟德，
申请(专利权)人：伽博苟德，
类型：发明
国别省市：HU[匈牙利]