专利名称：用于利用电流储存热能的设备组和过程的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种用于利用电流储存热能的设备组和过程背景技术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，该方案包括了本发明的目的，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的压力空气地下系统。在该加压储存系统中，如果排放量较低并且发生与周边环境的热交换或者使用独立的潜热储存系统，则能够大致地实现等温排放。如果可以获得进一步的热量储存能力例如潜热储存则可以改进热量储存。在此情形，在排放量期间，温度下降被抑制并且没有引起不必要的热应力。能量密度随着储存压力增加至高于线性的程度；因此，在加压空气下，高压(高于50巴)被推荐用于储存。所有这些情形均妨碍了这种系统的显著推广。
具有四种基本方案用于吸附储存。在第一方案中，热量被添加到吸附剂，并且被解吸附的材料被引入在恒定或浮动压力下操作的气体存储器中。储存能力随着气体冷却而增加。该系统的缺点在于其低的能量密度。在另一方案中，如果气体在环境温度或其附近被冷凝，则其需要较低的体积。冷凝热被释放到大气中。在排放期间，环境热将液体再次蒸发，因此能量完全损失。在第三方案中，液体储存被吸附储存替代，所述吸附储存利用进一步的吸收剂操作，该吸收剂能够在环境温度下吸收和解吸附。在第四方案中，结合使用吸附储存和热力发动机。如果排放阀打开，则蒸汽从锅炉通过蒸汽机流到储存箱中，热能被释放，其被引入到锅炉中，因此保持蒸汽产生。其缺点在于，虽然吸附热具有有利价值，由于吸收盐的低质量密度，其能量密度较低。
热化学储存的实质在于，热能以可逆化学反应的结合能的形式储存。该反应可在具有或不具有催化剂时发生。当反应完成时，反应材料应该被分离并且分别储存。在该过程中，在冷凝(供给)期间，蒸发热被释放，其保持未被使用，这影响到储存效率。另一个缺点在于，在催化剂使用寿命和结构材料方面产生困难。
与显热储存相比，潜热储存允许实现高的能量密度。具有超过大气压力的饱和压力的增压系统要求使用增压容器；因此，这些系统由于高的压力并不经济。吸附热量储存要求至少一个增压容器，而热化学热量储存则要求提供多个不同压力从而参与反应的材料在其液相中储存；这些方面以及较低的能量密度成为这些系统的缺点。
潜热储存系统比上面列出的那些系统更加适宜；事实上，与具有下降温度的显热储存系统相比，恒定排放温度保证了较高的效率。在热能利用方面，其进一步的优点在于，固相显热、相变潜热以及液相显热可被利用。
在根据本发明的过程中，其基本点在于认识到在已知的和当前使用的热量储存系统中，最为适宜的是使用具有最高能量密度的非金属载体和恒定排放温度的具有相变的固态储存介质。然而，这些热量储存介质，不能满足在各种情形中在成本有效性、可逆性、适宜的熔点和抗结构材料腐蚀性方面的要求。基于这种认识，根据本发明的过程解决了使用共晶体的问题，根据所进行的实验，其显示出恒定的可逆性、在使用方面其熔点是适宜的、具有高的热量储存能力并且不对结构材料造成腐蚀。
专利说明书US 4,244,350描述了一种与上述不同的方案，其涉及太阳能操作热量储存箱，其中进行热传递过程。在该过程中，利用在过热管道系统中加热的蒸汽，产生过热蒸汽。然而，设备效率较低并且不能够用于长期热量储存。
专利US 4,391,267描述了一种热量储存材料，其实质在于，利用相变，液晶熔体在特定温度下或者自发地或者人工地经由成核被转变结晶形式。在成核期间，向熔体加入添加剂，其被熔解并且形成混合物。该添加剂可含有磷酸氢二钠、磷酸氢二钾或其铵或钠的等价物。在固化材料中，该添加物促进了晶体尺寸和增长的规则性并且防止熔体结晶成不理想的氢氧化物形式。
该方案的实质在于，在加热期间，储存用于相变所必需的热量的材料被熔化并且因此，热量在再结晶期间被释放。然而，该说明书仅仅提出促进结晶的方法并且没有解决结晶材料连续利用的问题。另一个缺点在于加热结晶材料的问题未被解决，并且因此，没有使其再利用成为可能。
专利说明书US 4,355,627提出一种利用太阳能收集器或热泵的热量储存系统。其本质在于，具有规则几何形状的单个热箱在较大的收集器容器中堆起。热箱的外壳含有热传导材料例如玻璃，也包括热量储存材料自身的金属部件。
这种类型的缺陷在于，利用加热即不同于从相变释放的热量从非晶体材料产生的熔体被用于热量储存，因此，它不能实现高的热量储存能力和长期的热量储存。
发明内容
根据该既定目的，本发明涉及一种设备组或过程，用于储存热能，优选用于储存由风能利用设施或由热力发电站所生产的电能而产生的热能。在所述设备组和过程中，利用载热介质从热发生设施输送的热能通过使用相变方法以如此方式被储存，即在热量储存设备的热量储存箱中含有具有适宜热量储存能力的晶体材料，优选某种结晶共晶体利用来自热源的热的载热介质而被加热，直至在其相变期间该晶体材料在熔化时被充热并且储存该热量，并且然后，在排放模式中，通过从热交换器或热利用设备循环来自的载热介质，熔体被冷却至完成相变即再结晶和/或其最优冷却，因此，所储存的热能被回收；在所述方法中，晶体材料和/或共晶体在保持其可逆性在反复相变过程中不变的过程中被使用、仅有少量地或者根本不会与所使用的结构材料发生反应、具有微不足道的腐蚀性并且它们的热参数使得高水平的相变热量储存成为可能。
该热量储存设备组的有利性能在于，使用利用由风能利用设施或电站所产生的电能而被加热的热发生设备，该电能可被低损失地转化成热能；通过利用加热的载热介质向热量储存箱输送所述热能，并且通过在热箱中熔化该晶体热量储存材料(共晶体)，实现了具有高能量密度的相变热量储存。
根据本发明热量储存设备组的其它方面在于，热量储存箱的加热/冷却管道，并且在固定设备的情形中，热交换器的加热管道具有有肋表面以用于促进热传递。
根据本发明的热量储存设备组的有利性能如此得以改进，即温度监控、状态探测和致动装置通过控制单元连接到电子数据处理装置例如计算机。
在根据本发明的可移动和可运输的热量储存设备的优选实施例中，加热/冷却管道至和自热量储存箱的进口和出口短管设有连接装置，为了利用热能填充可移动热量储存设备的目的，该连接装置适于被连接到其利用由风能利用设施或电站所产生的电能而被加热的热发生设备或其它热传递位置。
根据本发明的热量储存设备组和过程的目的在于消除由能量储存中的未解决问题所产生的缺点，并且通过使用最有效的热量储存方法即具有高效率的相变实现一种热量储存设备组和合理地并且通过降低对流损失，由此使得热能的长期储存和多种利用成为可能。
本发明的另一个目的在于，通过实现具有可移动和可运输设计的热量储存设备从而将所接收和所储存的热能直接供应到消费者而不铺设用于区域供热的管道系统，由此在一个方面通过利用自由能源并且在另一方面通过使用最经济的热量输送方式而获得了进一步的优点。
本发明进一步的目的在于，根据专业文献以及来自热量储存方法的实践，虽然目前存在多个技术问题，该热量储存过程被证明为最为有利，即利用晶体材料相变热的热量储存过程以如此方式使用，其中实现了具有稳定操作、高效率和经济操作的热量储存过程，该过程使用来自热量储存晶体材料的混合物和/或共晶体，其呈现出经由实验证实的恒定可逆性、具有在利用方面适宜的熔点、高的熔化热和高的热量储存能力以及对在实施中所用结构材料不产生腐蚀。
根据该既定目的，根据本发明的用于储存热能、优选用于储存由风能利用设施或由电站生产的电能所产生的热能的设备组，具有将其热发生子组件的一个或多个连接到热量储存箱的用于输送热的载热介质的主管道和用于输送被冷却的载热介质的二级管道，输送该载热介质的所述主和/或二级管道设有一个或多个用于循环该载热介质的相关单元，例如循环泵，并且该热量储存设备具有填充有晶体材料以通过相变实现热量储存的热量储存箱，所述热量储存箱设有嵌入晶体材料和/或其熔体中的加热/冷却管道，以输送载热介质用于利用从热发生器输送的热量将其填充并且提取所储存的热量以便利用，通过插入阀和循环泵，所述管道的一个或多个出口部分被连接到来自热发生子组件并且用于输送载热介质的主管道以及通向热发生子组件的二级管道；所述阀、循环泵和连接管道被相互连接到一个或多个热交换器和/或不具有热交换器时一个或多个热利用设备和所述热量储存箱和热发生器以及热交换器，进而，输送载热介质的该主和二级管道及其连接管道设有热绝缘覆盖层；该热量储存箱和热发生器以及热量储存介质、输送载热介质的管道、载热介质和热交换器设有适于测量和发送所述介质温度的信号的温度监控子组件、用于示意介质参数的状态探测装置以及适于改变某些参数的致动装置；通过插入连接管道，该热量储存设备的热量储存箱以及输送载热介质的管道系统的主管道被连接到填充有某种惰性气体优选为氮气的膨胀箱；并且建立包括该热量储存箱和相关子组件以及热发生器的基本单元，该单元根据热量储存和热利用的要求能够被相互连接。
本发明涉及一种用于储存热能的设备组，其中热量储存设备作为一个基本单元被设计成可运输的可移动系统的形式，例如布置在由车辆输送的容器中的一个或多个热量储存箱，所述热量储存箱填充有晶体热量储存材料、设有加热和冷却管道、出口连接短管、利用电流加热的热发生设备和热绝缘覆盖层，以及温度监控、状态探测和致动装置；进而，利用相同装置实现的自推式热量储存箱车和有轨货车。
根据本发明的热量储存设备组的另一个优点在于，热水产生单元、优选为热水储存锅炉可经由热交换器而被连接到热量储存设备。
在利用根据本发明的热量储存设备组的方面，进一步的优点在于，连接到热量储存设备的热利用设备能够用于满足任何热能需求，例如通过热传递或热传输单元进行加热、当连接到空调设备时进行冷却/加热、当连接到吸收冷却设备时的冷却、向干燥设备的供热，并且此外，需要热能的任何工业处理行为，满足热能供应者和消费者的首需(headdemand)。
基于示意示例性实施例的附图，在下面描述本发明。
附图的简要说明
图1示出来自产生电流的子组件的电流通过电缆被引导至热发生器；图2示出形成基本单元的热量储存设备；图3示出热量储存设备的可移动和可运输的设计。
具体实施例方式
图1示出来自产生电流的子组件7的电流通过电缆7a被引导至热发生器7b，从此处输送被加热的载热介质的主管道8利用插入进口短管5的循环泵21和阀6而连接到热量储存箱2的加热-冷却管道4，并且从位于加热-冷却管道4端部的出口短管5通过阀6和二级管道9返回到热发生器子组件7a，由此形成用于加热热量储存箱2即向其填充热能的回路。
图2示出形成基本单元的热量储存设备1的热量储存箱2、连接到热量储存箱2的热交换器11、用于产生热水的锅炉11a和填充有惰性气体的膨胀箱18。
在图2中示出热量储存设备1的热量储存箱2，所述热量储存箱2填充有晶体热量储存材料3，并且输送载热介质20的加热-冷却管道4分别嵌入所述晶体材料3及其熔体3a中。
图2还示出热交换器11通过阀6和连接管道10而被连接到热量储存箱2，所述热交换器11通过管道而连接到热利用设备12。
利用载热介质20从热量储存箱2通过阀6和连接管道10向热交换器11，并且然后从热交换器11通过连接管道10和二级管道9与阀6返回到热量储存箱2的这种流动，形成冷却-排放回路。
从图2，可以示出热量储存箱2和热交换器11与11a，并且此外，主和二级管道8和9设有热绝缘覆盖层13；进而，热量储存箱2、热发生设备7b、热量储存材料3、主和二级管道8和9、热交换器11和11a设有适于测量和示意载热介质20的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器16。
此外，图2还示出热量储存箱2和输送载热介质20的主管道8通过连接管道17而连接到填充有惰性气体的膨胀箱18。
图2示出一种优选示例性实施例，其中热量储存箱2的加热-冷却管道4以及热交换器11与11a的加热管道22是有肋表面以用于促进热传递。
图2还示出温度监控装置14、状态探测装置15和致动装置16所有这些与热量储存设备组1相关的装置通过控制单元24连接到电子数据处理装置例如计算机。
在图2中示出另一个优选的示例性实施例，其中热水产生和储存锅炉11a连接到热量储存设备1。
图3示出设有阀6、循环泵21、出口连接短管5、开关装置19、热绝缘覆盖层13、温度监控装置14、状态探测装置15和致动装置16的热量储存设备1的可移动和可运输的设计26，其中加热-冷却管道4在填充有晶体材料3的热量储存箱2中延伸。
图3示出可移动和可运输的热量储存设备26的另一个示例性实施例，其中热量储存箱2的加热-冷却管道4设有有肋表面23以促进在两个方向中的热传递。
图3还示出温度监控装置14、状态探测装置15和致动装置16通过控制单元24连接到电子数据处理装置25，例如计算机。
图3还示出在可移动可运输的热量储存设备26中的热量储存箱2的加热-冷却管道4的进口和出口部分上的短管5通过插入阀6设有可拆卸的连接装置27，该连接装置连接到由电流加热的热发生设备7b从而利用热能填充可移动热量储存设备26，该电流由风能利用设施7或电站产生并且通过电线7a传导。在接收所供给热量的位置处，布置设有适于连接装置27的刚性连接延伸部的柔性管道，该刚性连接延伸部用于连接该连接装置27，其将可移动的可运输热量储存设备26的热量储存箱2以可拆卸的方式连接到热利用设备12。
当操作根据本发明的设备组时，在由风能利用设施7或电站产生的电流加热的热发生设备7b中循环的载热介质20，优选热油，被加热至适当的温度，并且该热的载热介质20利用循环泵21通过主管道8、阀6和进口短管5被引导进入热量储存箱2的加热-冷却管道4系统并且通过该系统循环，该热量储存箱设置在适当的封闭中，在这期间，热的载热介质20变热并且连续地熔化在热量储存箱2中填充的晶体材料3，并且被冷却的载热介质20通过出口短管5和阀6与二级管道9返回到热发生设备7b，因此，完成充热循环。
在排放模式中，设备操作如下计算机25分别将从安装在需被加热房间中和热利用设备(例如干燥设备)上的温度监控或温度控制装置接收到的数据与预设(被编程的)数据进行比较，并且基于所获得的结果，起动加热-排放过程，其中载热介质20由循环泵21循环通过始于热交换器11的加热管道22的连接管道10，并且同时，安装于主管道8的进口短管8和二级管道9的出口短管5中的阀6被打开。因此，载热介质20从热交换器11通过热量储存箱2的加热-冷却管道4的流动开始，在这期间，载热介质20在流经热量储存箱2的加热-冷却管道4时，吸收相变热并且然后是通过使用电能熔化晶体材料3产生的熔体3a的显热，载热介质被加热并且在返回到热交换器11中并且流经热交换器11的加热管道22时，将容纳于热交换器11中的水加热。利用循环泵21a将在热交换器11中被加热的水通过所连接的主管道8a而被输送到热利用设备12，在该设备中热水传递其热能并且通过二级管道9a返回到热交换器11，因此实现加热回路。
在操作期间，基于从温度监控装置14接收到的脉冲，连接到热量储存设备1的热量储存箱2的流通系统的储存型热水产生锅炉11a打开内置的温度调节装置和阀6；循环泵21驱动热的载热介质20通过管道8和热水产生锅炉11a的加热管道22a，因此将储存在储存型热水产生锅炉11a中的水加热；然后，通过打开安装于家中的水旋塞而将热水释放。同时，由此被冷却的载热介质20从热水产生锅炉11a的加热管道22a通过二级管道9返回到其起始位置。
热量储存设备1设有适于测量和示意热发生设备7b、载热介质20和热量储存材料3的温度的温度监控装置14、设有用于示意介质参数的状态感测装置15；设有用于改变各个参数的致动器16，它们通过中央控制单元24连接到计算机25并且在操作期间连续地向计算机25的存储器提供数据。
该计算机将所接收到的数据与预编程数据相比较，并且根据所获得的结果，在另一方面利用循环泵21、阀6和其它控制元件的适当操作控制载热单元的流动，并且在另一方面通过部分或完全地打开阀6而控制向热交换器11和/或热水产生锅炉的必要的供热。
所有上述控制都是需要的从而在另一方面通过控制其流动而防止载热介质20被过度加热，并且在另一方面利用阀6和循环泵21的受控操作而保证根据需要的加热和热水供应。
本发明的一个有利特征在于，通过在热量储存箱2中使用具有高熔点的晶体材料，所储存的热能可被用以产生电能。
根据本发明的热量储存设备的一个优点在于，使用在电站中产生的蒸汽，无论其温度和压力如何，废气的热能以及冷凝的废热并且利用具有根据给定温度范围而适当选择的熔点的晶体或共晶体，可以进行利用热能填充热量储存设备的操作。由此储存的热能可被用于产生电能或者用于各种供热服务。
热量储存设备的1可移动和可运输的设计26的操作与上述固定热量储存设备1的情形基本相同。其不同在于，在这种类型的设备中，可以省去热交换器11，并且在热量储存箱2的加热-冷却管道4上的进口-和出口短管5设有连接到阀6的连接装置27，以使得通过将其连接到由风能利用设施7或电站所产生的电能而被加热的热发生设备7b，而利用热能填充可移动热量储存设备26。
在操作期间，可移动热量储存设备26利用连接装置27而被连接到热发生设备7b，并且通过操作阀6和循环泵21，通过载热介质20的循环而利用热能填充可移动热量储存设备26的热量储存箱2。
当排放时，连接装置27通过柔性管道直接连接到热利用设备12或固定热量储存箱2，该连接装置设有连接到热量储存箱2的主管道8上的出口短管5的阀6，该热量储存箱单独使用或者连接到一起被输送到供热场所并且布置在容器中或者作为自推式的箱车移动，该柔性管道设有适于连接装置27的刚性连接延伸部，阀6被打开，并且当利用循环泵21循环载热介质20时，所储存的热量被传递到热利用设备12或固定热量储存箱2。
同时，被冷却的载热介质20从热利用设备12的加热管道系统或固定热量储存箱2通过利用刚性延伸部连接到连接装置27的柔性管道和二级管道9而被返回到可移动热量储存设备26的热量储存箱2。
根据本发明的过程通过如此操作实现，其中容纳于热量储存设备1的热量储存箱2中的具有适宜热量储存能力的晶体材料3，优选共晶体3利用来自热源7b的热的载热介质20而被加热，直至在相变期间晶体材料3在熔化时被热能填充并且该热量被储存，并且然后在排放模式中，通过从热交换器11或者在可移动热量储存设备26的情形中，从热利用设备12循环载热介质20，熔体3a被冷却直至完成相变或再结晶和/或直至其被冷却到所期望的程度，因此，所储存的热能被提取和/或传递。
在该过程中，使用的晶体材料和共晶体保持其可逆性在反复相变期间不变、仅在很小程度上或者根本不会与结构材料发生反应、是非腐蚀性的或仅有较低程度的腐蚀性，并且其参数在很大程度上使得储存相变热成为可能。
根据本发明过程的进一步的优点在于，其提供了这样的可能性，即不仅利用在相变期间的潜热储存，还可利用结晶和液相的显热。
权利要求
1.一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。
2.一种用于能量储存的设备组，其特征在于，利用优选由风能利用设施(7)所产生的电能加热的热发生设备(7b)用于熔化晶体热量储存材料(3)并且用于利用该材料实现的热量储存，操作所述热发生设备(7b)时通过阀(6)和循环泵(21)来自热利用设备(12)或热量储存箱(2)的二级管道(9)的被冷却的载热介质被加热，并且热发生设备(7b)通过主管道(8)连接到输送载热介质的热量储存箱(2)的管道(4)。
3.一种用于能量储存的设备组，其特征在于，热量储存设备(1)作为基本单元被设计成可运输的可移动系统的形式，例如设置在由车辆输送的容器中的一个或多个热量储存箱(2)，所述热量储存箱(2)填充有晶体热量储存材料(3)，设有加热和冷却管道(4)、利用电流操作的热发生设备(7b)、出口连接短管(5)、连接装置(19)、热绝缘覆盖层(13)、温度监控装置(14)、状态探测装置(15)和致动装置(16)；进而，利用相同装置实现的自推式热量储存箱车和轨道车辆。
4.一种用于储存热能的过程，优选用于储存通过转换由风能利用设施或热电站产生的电能而产生的热能，其特征在于，从热源利用载热介质(20)输送的热能使用相变方法以如此方式而被储存，在热量储存设备(1)的热量储存箱(2)中含有的具有适宜热量储存能力的晶体材料(3)，优选为某种结晶共晶体(3)利用来自热源(7a)的热的载热介质而被加热，直至在其相变期间，晶体材料(3)在熔化时被热量填充并且储存该热量，并且然后，在排放模式中，通过从热交换器(11)或热利用设备循环载热介质(20)，熔体(3a)被冷却至完成相变即再结晶和/或其最适宜的冷却，由此，所储存的热能被回收；在所述过程中，晶体材料和/或共晶体在保持其可逆性在反复相变过程中不变的过程中被使用、仅在较小程度上或者根本不会与所使用的结构材料发生反应、具有微不足道的腐蚀性并且其热参数使得高水平相变热量储存成为可能。
5.根据权利要求1所述的热量储存设备，其特征在于，热量储存箱(2)的加热-冷却管道(4)以及热交换器(11)的加热管道(22)是有肋表面(23)从而促进热传递。
6.根据权利要求4所述的热量储存设备，其特征在于，热量储存箱(2)的加热-冷却管道(4)以及热交换器(11)的加热管道(22)是有肋表面(23)从而促进热传递。
7.根据权利要求1、2和3中任一项所述的设备组，其特征在于，温度监控装置(14)、状态探测装置(15)和致动装置(16)通过控制单元(24)连接到电子数据处理装置(25)例如计算机。
8.根据权利要求4或6所述的设备组，其特征在于，温度监控装置(14)、状态探测装置(15)和致动装置(16)通过控制单元(24)连接到电子数据处理装置(25)例如计算机。
9.根据权利要求3的可移动和可运输的热量储存设备，其特征在于，在热量储存箱(1)的加热-冷却管道(4)上的出口-进口短管(5)设有连接装置(27)，利用该连接装置，能够使用电能利用热能对可移动热量储存设备(26)进行填充，该电能优选由风能利用设施或电站产生。
10.根据权利要求1、2、5和7中任一项所述的设备组，其特征在于，热水产生设备，优选为热水产生和储存锅炉可被连接到热量储存设备(1)。
11.根据权利要求1、2、4、6和8中任一项所述的设备组，其特征在于，热水产生设备，优选为热水产生和储存锅炉可被连接到热量储存设备(1)。
12.根据权利要求1、2、3、5、7、9和10中任一项所述的设备组，其特征在于，连接到热量储存设备(1)的热利用设备可用于满足任何热量需求，例如通过热传递或热传输单元进行加热、当连接到吸收系统的空调系统时进行加热-冷却、当连接到吸收冷却设备时进行冷却、向干燥设备供热，并且此外，需要热能的任何工业处理行为，以满足热能供应者和消费者的首需。
13.根据权利要求1、3、4、6、8和11中任一项所述的设备组，其特征在于，连接到热量储存设备(1)的热利用设备可用于满足任何热量需求，例如通过热传递或热传输单元进行加热、当连接到吸收系统的空调系统时进行加热-冷却、当连接到吸收冷却设备时进行冷却、向干燥设备供热，并且此外，需要热能的任何工业处理行为，以满足热能供应者和消费者的首需。
全文摘要
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。
文档编号F28D20/02GK1997855SQ200580011687
公开日2007年7月11日 申请日期2005年3月2日 优先权日2004年3月3日
发明者伽博·苟德 申请人:伽博·苟德