WO2026030779A2 - Thermische energiespeichervorrichtung - Google Patents

Thermische energiespeichervorrichtung

Info

Publication number
WO2026030779A2
WO2026030779A2 PCT/AT2025/060313 AT2025060313W WO2026030779A2 WO 2026030779 A2 WO2026030779 A2 WO 2026030779A2 AT 2025060313 W AT2025060313 W AT 2025060313W WO 2026030779 A2 WO2026030779 A2 WO 2026030779A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
storage volume
fluid
storage
thermal energy
storage device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
PCT/AT2025/060313
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2026030779A3 (de
Inventor
Paul SCHWARZMAYR
René Hofmann
Heimo WALTER
Felix BIRKELBACH
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Technische Universitaet Wien
Original Assignee
Technische Universitaet Wien
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Technische Universitaet Wien filed Critical Technische Universitaet Wien
Publication of WO2026030779A2 publication Critical patent/WO2026030779A2/de
Publication of WO2026030779A3 publication Critical patent/WO2026030779A3/de
Pending legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • F28D20/0034—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using liquid heat storage material
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • F28D20/0056—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using solid heat storage material
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D17/00—Regenerative heat-exchange apparatus in which a stationary intermediate heat-transfer medium or body is contacted successively by each heat-exchange medium, e.g. using granular particles
    • F28D17/005—Regenerative heat-exchange apparatus in which a stationary intermediate heat-transfer medium or body is contacted successively by each heat-exchange medium, e.g. using granular particles using granular particles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D17/00—Regenerative heat-exchange apparatus in which a stationary intermediate heat-transfer medium or body is contacted successively by each heat-exchange medium, e.g. using granular particles
    • F28D17/04—Distributing arrangements for the heat-exchange media
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28G—CLEANING OF INTERNAL OR EXTERNAL SURFACES OF HEAT-EXCHANGE OR HEAT-TRANSFER CONDUITS, e.g. WATER TUBES OR BOILERS
    • F28G13/00—Appliances or processes not covered by groups F28G1/00 - F28G11/00; Combinations of appliances or processes covered by groups F28G1/00 - F28G11/00
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F19/00—Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers
    • F28F19/01—Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers by using means for separating solid materials from heat-exchange fluids, e.g. filters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28G—CLEANING OF INTERNAL OR EXTERNAL SURFACES OF HEAT-EXCHANGE OR HEAT-TRANSFER CONDUITS, e.g. WATER TUBES OR BOILERS
    • F28G1/00—Non-rotary, e.g. reciprocated, appliances
    • F28G1/08—Non-rotary, e.g. reciprocated, appliances having scrapers, hammers, or cutters, e.g. rigidly mounted
    • F28G1/10—Non-rotary, e.g. reciprocated, appliances having scrapers, hammers, or cutters, e.g. rigidly mounted resiliently mounted

Definitions

  • the present invention relates to a method for guiding the flow of fluids for loading and unloading a thermal energy storage device and to a thermal energy storage device for utilizing waste heat from the iron and steel industry, comprising a cylindrical housing with a storage volume, wherein the storage volume has external inlets and outlets and a two-part storage material.
  • EP 2 833 092 A2 discloses a method and a storage device for energy storage.
  • a solid heat storage medium is heated via a coupling element, which is heated by electromagnetic induction.
  • the heat is transferred from the coupling element to the heat storage medium by a fluid heat exchanger.
  • the fluid heat exchanger is heated by the coupling element and flows around it to transfer the heat.
  • the heat exchanger flows around or through the heat storage medium.
  • Heat storage medium includes, among other things, a medium container that is surrounded by a ring-shaped heating zone.
  • CN 116576706 A describes a heat storage device comprising a vertical box divided into high- and low-temperature zones, a heat-insulating partition located inside the vertical box, a latent heat storage module situated above a high-temperature settling chamber, a solid-state heat storage module situated above the low-temperature settling chamber, an air duct, and a flue duct connected to the high-temperature settling chamber.
  • the high-temperature settling chamber serves to separate and remove solid particles from dusty flue gas
  • the latent heat storage module serves to store the heat from the dusty high-temperature flue gas.
  • WO 2020/115131 discloses a method for exporting a cyclic energy storage system for a process chamber in cyclic operation using a storage medium with a hot side and a cold side.
  • the method comprises heating the energy storage medium on the hot side, continuously recording the sensor values on the cold side, and, upon reaching a limit value, supplying a cold medium to the cold side of the energy storage medium and discharging the stored energy.
  • EP 3 339 790 Al shows a heat exchanger with a gas inlet, gas outlet and gas flow path extending from the gas inlet to the gas outlet.
  • EP 2 989 405 Bl describes a thermal energy storage device which includes a packed rock bed consisting of individual rock units as heat storage material and a channel which allows a fluid to flow in and out, making it possible to load and unload the heat storage material.
  • WO 2009/103106 A2 describes a device for thermal energy storage.
  • the device comprises a container divided by a partition wall with heat storage materials in both parts of the container, the concentric shape creating a hot core zone which is heated by means of a heating medium or hot air supply. is, as well as a surrounding ring zone that can absorb the heat from the core zone and thus reduces heat losses.
  • the devices described in EP 2 989 405 Bl and WO 2009/103106 A2 essentially solve the problem of charging a thermal storage system with waste heat.
  • the device described in WO 2009/103106 A2 accomplishes this task with the added benefit of reduced heat loss.
  • charging such thermal storage systems with dust-laden industrial exhaust gases presents a significant challenge due to two conflicting effects. Since dust particles settle in the storage material, particularly in the inlet zone of the hot exhaust gases, during the charging process, it is advantageous to charge the storage system from the bottom and discharge it from the top to remove these dust deposits, as this utilizes gravity to aid in the removal of the dust particles. From a thermal perspective, however, charging the storage system from the top and discharging it from the bottom is optimal, as this allows gravity to stabilize the thermocline, which forms a boundary layer between the hot and cold storage zones.
  • the object of the present invention is therefore to provide a method for a novel flow guidance of a thermal energy storage device as well as a thermal energy storage device, whereby the aforementioned disadvantages and contradictions are avoided or resolved.
  • This problem is solved by a method according to claim 1.
  • This method is for guiding the flow of fluids for charging and discharging a thermal energy storage device, comprising a storage volume with a storage material, wherein the storage volume is divided into an inner storage volume and an outer storage volume, the division of the two storage volumes preferably being concentric.
  • a thermal energy storage device with fluids or exhaust gases, which are preferably dust-laden
  • the flow through the inner storage volume is from bottom to top, so that dusts and tars settle within the underside of the inner storage volume.
  • the flow of the exhaust gases is deflected by 180° so that the outer storage volume is flowed through from top to bottom, resulting in cold and dust-free exhaust gases.
  • the The fluid flow is reversed such that the outer storage volume is traversed from bottom to top, while the inner storage volume is traversed from top to bottom.
  • This flow pattern during discharge allows cold ambient air to be converted into hot, dust-free process air. No dust particles are discharged from the storage material during either loading or unloading.
  • Method for guiding the flow of fluids for charging and discharging a thermal energy storage device comprising a storage volume (2, 2') with a storage material (3), wherein the storage volume (2, 2') is divided into an inner storage volume (2) and an outer storage volume (2'), wherein the flow guidance is characterized in that, during charging, the inner storage volume (2) is flowed through by the fluid from bottom to top and, after a deflection of the flow (S) of the fluid, the outer storage volume (2') is subsequently flowed through from top to bottom, while during discharging, the outer storage volume (2') is flowed through by the fluid from bottom to top and, after a deflection of the flow (S) of the fluid, the inner storage volume (2) is subsequently flowed through from top to bottom.
  • Charging and discharging are based on heat transfer between the storage medium and the fluid, typically through convection.
  • Charging means that the fluid transfers heat to the storage volume.
  • Discharging means that the storage volume transfers heat to the fluid.
  • the idea is that heat in a fluid (e.g., hot exhaust gas) is transferred to the storage volume to store this form of energy.
  • the fluid cools down in the process. When energy is needed, cool fluid flows through the storage volume to transfer heat to the fluid.
  • the heated fluid can then be used for energy production.
  • the fluid can be used to generate steam to power a steam engine.
  • the heat stored in the fluid can also be used in other ways.
  • the energy-rich fluid is introduced into the thermal energy storage device from outside and is discharged from the thermal energy storage device in a lower energy state
  • the energy-poor fluid is introduced into the thermal energy storage device from outside and is discharged from the thermal energy storage device in a higher energy state.
  • the process is particularly suitable when the fluids used for loading include exhaust gases, preferably dust-laden exhaust gases. It can be designed so that during loading, dust settles within the lower region of the inner storage volume. This dust can easily be removed by tapping the storage material. The dust then falls to the bottom and can be disposed of.
  • the fluids used for discharging include ambient air. This represents a simple and cost-effective way to discharge the energy storage device.
  • the storage material preferably consists of steel slag and/or other bulk materials. This material is a cost-effective storage medium with a high heat capacity. Furthermore, this material is particularly compatible with exhaust gases.
  • the outer storage volume is divided concentrically to the inner storage volume. This facilitates flow guidance.
  • the outer storage volume can act as an additional layer of thermal insulation. This increases the storage efficiency.
  • the storage material is preferably arranged in the inner and outer storage volumes such that a thermocline forms in the outer storage volume.
  • a thermocline forms in the outer storage volume.
  • the invention further relates to a thermal energy storage device comprising a housing with a cylindrical section and a storage volume, wherein the storage volume includes external inlets and outlets as well as a storage material located within the storage volume. Furthermore, the storage volume is divided into an outer and an inner storage volume.
  • the device is characterized in that the The system is divided into at least one, preferably two to four, fluid inlets and outlets, as well as at least one dust outlet.
  • the inner storage volume is fluid-conducting and connected to the outer storage volume.
  • the cylindrical section is preferably in the form of a right circular cylinder.
  • the storage volume can be divided by a partition wall that extends only over part of the height of the housing.
  • the partition wall is only present in the cylindrical section.
  • the partition wall is preferably insulating.
  • Dividing the storage volume into an inner and outer part minimizes heat loss to the environment, as the outer part of the storage material acts as an additional thermal insulation layer. This is because the radial heat losses from the hot storage material located in the inner part of the storage volume are preferentially transferred to the cooler storage material located in the outer part.
  • the storage material can include steel slag, which is also a byproduct of steel production, and/or other bulk materials such as stones, metal spheres, or ceramic spheres. This allows the storage material to be adapted to the process control, thereby optimizing the process control.
  • the inlets and outlets are arranged on the base of the cylindrical housing, with at least one, preferably two, fluid inlets and outlets arranged diametrically opposite each other, while a further fluid inlet and outlet are located in the center of the housing's base. Furthermore, at least two dust outlets can be arranged between the central fluid inlet and outlet and the diametrically opposite fluid inlets and outlets.
  • the housing may include a deflector plate.
  • this potential deflector plate is arranged in the upper inner region of the housing and is shaped in such a way as to allow the deflection of flows.
  • a dust guard can be arranged below the storage volume, directing the dust towards the dust outlet(s) and thus still allowing the inflow and outflow of fluids.
  • the dust guard is positioned at a certain distance from a centrally located fluid inlet and outlet.
  • At least one fluid inlet and fluid outlet are arranged on the top surface of the housing.
  • the fluid inlet and fluid outlet lead into a preferably cylindrical conduit element, which is longer than the height of the storage volume, so that the conduit element projects beyond the storage volume and thus enables the inner storage volume to be filled from bottom to top.
  • the housing can be shaped like a frustum cone in its upper region to facilitate the deflection of airflow.
  • the base of the frustum is positioned closer to the storage volume than the top surface.
  • a grid can be arranged in the lower area, upon which the storage material rests.
  • the portion of the storage material located in the outer storage volume rests on a grid, while the portion located in the inner storage volume rests on a sluice gate or a rotary floor.
  • the sluice gate can be located in the dust outlet and may be configured, for example, as a rotary valve or a rotary tap.
  • the rotary floor can be located between ductwork and the dust outlet and may consist of individual rotary beams, preferably diamond-shaped.
  • the cylindrical housing can be tapered below the storage volume so that dust can be directed to a dust drain located in the center of the base of the housing, thereby allowing the dust to be discharged from the thermal energy storage device.
  • the housing may also include a knocking mechanism that facilitates the cleaning of dust deposited in the internal storage volume. This makes cleaning the Dust removal during operation is made possible without replacing the storage material.
  • the housing can have an inlet on its top surface for filling with storage material. Additionally, an outlet can be provided on the base of the housing for the discharge of both dust and the storage material.
  • an outlet can be provided on the base of the housing for the discharge of both dust and the storage material.
  • thermocline By dimensioning the housing, considering the properties of the storage material, and optimizing the behavior of the upstream process, the thermocline can be positioned so that, during operation of the thermal energy storage device, it is preferentially located in the outer storage volume.
  • the thermocline By arranging the thermocline in the outer storage volume and by implementing the flow guidance described above, the thermocline can be kept in a more thermally optimal position. In this position, the upper region of the thermocline is hotter than the lower region. This further improves the thermal efficiency of the thermal energy storage system.
  • Fig. 1a, 1b show a sectional view of a thermal energy storage device according to the invention with fluid inlet and fluid outlet on the top surface of the housing.
  • Fig. 2 shows a sectional view of an embodiment of a thermal energy storage device according to the invention with fluid inlet and fluid outlet on the base of the housing.
  • Fig. 1a and Fig. 1b each show a sectional view of a thermal energy storage device according to the invention with different mechanisms for support and for the discharge of the storage material.
  • Both Fig. 1a and Fig. 1b show the thermal energy storage device, which comprises a housing 1 with a cylindrical section and a storage volume 2, 2', wherein the storage volume 2, 2' has external inlets and outlets.
  • the storage volume 2, 2' contains a storage material 3 and is divided by a partition 4 into an inner storage volume 2 and an outer storage volume 2'.
  • the partition 4 is arranged (only) in the cylindrical section.
  • the storage material 3 in the outer storage volume 2' rests on a grid 8, while the storage material 3 arranged in the inner storage volume 2 rests on a sluice gate 12 in Fig. 1a and on a rotating beam floor 13 in Fig. 1b.
  • the sluice gate 12 used in Fig. 1a should be suitable for bulk materials and is arranged in the dust outlet 6.
  • the rotating beam base 13 is arranged below the conduit element 11 and above the dust drain 6.
  • the individual rotating beams of the rotating beam base 13 are diamond-shaped.
  • the fluid inlets and fluid outlets 5, 5' are arranged on the top and side surfaces of the housing 1. Additionally, a dust outlet 6 is located in the center of the base of the housing 1, and a storage material inlet 10 is located in the center of the top surface of the housing 1. Moreover, the housing 1 tapers above the cylindrical section towards the top surface on one side and towards the base surface on the other, with the taper beginning only at the storage volume 2, 2'.
  • the fluid inlets and fluid outlets 5' are arranged opposite each other on the outer surface of the housing 1 and serve to charge or discharge the thermal energy storage device with cold air.
  • the fluid inlets and fluid outlets 5 also serve to charge or discharge the thermal energy storage device with dust-laden or hot air.
  • the storage material inlet 10 is preferably for introducing storage material 3 into the inner storage volume 2 and the dust outlet 6 allows not only the removal of dust but also the removal of dusty storage material 3.
  • a dust-laden exhaust gas is directed into the thermal energy storage device via one of the fluid inlets and outlets 5 and the conduit element 11, which is longer than the height of the storage material 3. From there, the dust-laden exhaust gas flows through the inner storage volume 2 from bottom to top, during which time dust and tars are deposited in the storage material 3.
  • the exhaust gas flow S then enters a void 7.
  • the void 7 connects the inner storage volume 2 with the outer storage volume 2' and redirects the flow S. Due to this redirection, the exhaust gas now flows through the outer storage volume 2' from top to bottom and can subsequently flow out via the fluid inlets and outlets 5'.
  • a sectional view of a thermal energy storage device with external inlets and outlets is depicted, wherein the inlets and outlets are arranged on the base of the cylindrical housing 1.
  • the inlets and outlets are divided into fluid inlets and fluid outlets 5, 5' and dust outlets 6.
  • the outer fluid inlets and fluid outlets 5' are arranged diametrically opposite each other, while the inner fluid inlet and fluid outlet 5 is located in the center of the base of the housing 1.
  • the dust outlets 6 are arranged between the central fluid inlet and fluid outlet 5 and the outer fluid inlets and fluid outlets 5'.
  • the fluid inlets and fluid outlets 5' serve to load with cold ambient air and discharge cold and clean exhaust gas
  • the fluid inlet and fluid outlet 5 serve to load with hot and dust-laden exhaust gas and discharge with hot and clean process air.
  • the device shown in Fig. 2 also comprises a concentrically divided storage volume 2, 2' with a storage material 3 that rests on a grid 8. Therefore, a flow configuration according to the inventive method is possible. Additionally, the thermal energy storage device has an internal dust guard 9, which is arranged between the grid 8 and the base of the housing 1.
  • the dust guard 9 is conical or pyramidal in shape to allow the inflow and outflow of fluids and to direct dust towards the dust outlets. [The text abruptly ends here, so the translation stops as well.]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

Verfahren zur Strömungsführung von Fluiden zum Beladen und Entladen einer thermischen Energiespeichereinrichtung, umfassend ein Speichervolumen (2, 2') mit einem Speichermaterial (3), wobei das Speichervolumen (2, 2') in ein inneres Speichervolumen (2) und ein äußeres Speichervolumen (2') aufgeteilt ist, wobei die Strömungsführung dadurch gekennzeichnet ist, dass beim Beladen das innere Speichervolumen (2) vom Fluid von unten nach oben durchströmt wird und das äußere Speichervolumen (2') nach einer Umlenkung der Strömung (S) des Fluids anschließend von oben nach unten durchströmt wird, während beim Entladen das äußere Speichervolumen (2') vom Fluid von unten nach oben durchströmt wird und nach einer Umlenkung der Strömung (S) des Fluids das innere Speichervolumen (2) anschließend von oben nach unten durchströmt wird.

Description

THERMISCHE ENERGIESPEICHERVORRICHTUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Strömungsführung von Fluiden zum Beladen und Entladen einer thermischen Energiespeichereinrichtung sowie eine thermische Energiespeichereinrichtung zur Nutzung der Abwärme aus der Eisen- und Stahlindustrie, umfassend ein zylindrisches Gehäuse mit einem Speichervolumen, wobei das Speichervolumen außenliegende Einlässe und Auslässe sowie ein zweigeteiltes Speichermaterial aufweist.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Thermische Energiespeicher spielen eine wichtige Rolle zur Steigerung der Energieeffizienz. Eine Steigerung dieses Bereichs sorgt neben den Effekten des Klima- und Ressourcenschutzes zusätzlich für eine gesteigerte Wirtschaftlichkeit. Vor allem die Eisen- und Stahl-Industrie sowie die Zementindustrie können davon enorm profitieren, da hier einerseits hohe Mengen an ungenutzter Hochtemperatur-Abwärme anfallen und andererseits fossile Brennstoffe zur Erzeugung von Wärme verwendet werden. Die Nutzung der bisher ungenutzten Abwärme ist aufgrund der stark schwankenden Verfügbarkeit der Abwärme, den hohen Temperaturen sowie des hohen Staubanteils innerhalb der transportierten Abgase herausfordernd.
Der Stand der Technik beschreibt verschiedene Lösungen für dieses Problem, bei denen es sich zumeist um Anlagen handelt, welche mit einem Wärmespeichermaterial gefüllt sind, welche sich durch einen Strom eines Fluids einerseits erwärmen bzw. aufladen lassen, sofern die Temperatur des Fluids höher ist als die des Wärmespeichermaterials. Andererseits lässt sich die gespeicherte Energie zurückgewinnen bzw. das Speichermaterial entladen, indem das Wärmespeichermaterial mit einem Fluid, welches eine geringere Temperatur als das Speichermaterial aufweist, durchströmt wird.
EP 2 833 092 A2 offenbart ein Verfahren und eine Speichervorrichtung zur Energiespeicherung. Innerhalb des Verfahrens wird ein Feststoffwärmespeichermedium über ein Ankoppelelement, welches mittels elektromagnetischer Induktion erhitzt wird, erwärmt. Die Wärme wird dabei von einem fluiden Wärmeüberträger vom Ankoppelelement auf das Wärmespeichermedium übertragen. Zur Wärmeeinspeisung wird der fluide Wärmeüberträger vom Ankoppelelement erwärmt und zur Übertragung der Wärme umströmt. Zur Wärmeentnahme umströmt bzw. durchströmt der Wärmeüberträger das Wärmespeichermedium. In einer Variante umfasst die Speichervorrichtung unter anderem einen Mediumbehälter, der von einem Heizbereich ringförmig umgeben ist.
In CN 116576706 A ist eine Wärmespeichervorrichtung beschrieben, die eine vertikale Box umfasst, welche in Hoch- und Niedertemperaturzone eingeteilt ist, eine wärmeisolierende Trennwand, welche im Inneren der vertikalen Box angeordnet ist, ein Latentwärmespeichermodul, welches sich oberhalb einer Hochttemperaturab setzkammer befindet, ein Festkörperwärmespeichermodul, welches oberhalb der Niedertemperaturabsetzkammer angeordnet ist, einen Luftkanal und einen Rauchkanal, welcher mit der Hochtemperaturabsetzkammer. verbunden ist. Die Hochtemperaturabsetzkammer dient zum Abscheiden und Entfernen von Feststoffpartikeln aus staubhaltigem Rauchgas, während das Latentwärmespeichermodul zum Speichern der Wärme des staubhaltigen Hochtemperaturrauchgases dient.
WO 2020/115131 Al offenbart ein Verfahren zum Ausfuhren einer zyklischen Energiespeicherung für einen Prozessraum in einem zyklischen Betrieb unter Verwendung eines Speichermediums mit einer Heißseite und einer Kaltseite. Das Verfahren umfasst das Aufheizen des Energiespeichermediums an der Heißseite, das fortlaufende Registrieren der Sensorwerte an der Kaltseite, wobei nach Erreichen eines Grenzwertes ein Kaltmedium an die Kaltseite des Energiespeichermediums zugeführt und die gespeicherte Energie entladen wird.
EP 3 339 790 Al zeigt einen Wärmetauscher mit Gaseinlass, Gasauslass und Gasströmungspfad, der sich vom Gaseinlass zum Gasauslass erstreckt.
EP 2 989 405 Bl beschreibt eine thermische Energiespeicherungseinrichtung, welche ein aus einzelnen Gesteinseinheiten bestehendes gepacktes Gesteinsbett als Wärmespeichermaterial umfasst sowie einem Kanal, der das Hinein- und Herausströmen eines Fluids ermöglicht, wodurch es möglich ist, das Wärmespeichermaterial zu beladen und entladen.
Des Weiteren beschreibt WO 2009/103106 A2 eine Einrichtung zur thermischen Energiespeicherung. Die Einrichtung umfasst einen durch eine Trennwand geteilten Behälter mit Wärmespeichermaterialien in beiden Teilen des Behälters, wobei sich durch die konzentrische Form eine heiße Kernzone, die mittels Heizmittel oder Heißluftzufuhr erhitzt wird, ergibt, sowie einer ummantelnden Ringzone, die die Wärme aus der Kemzone aufnehmen kann und somit Wärmeverluste verringert.
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die in EP 2 989 405 Bl und WO 2009/103106 A2 beschriebenen Einrichtungen lösen im Grunde die Aufgabe, einen Wärmespeicher mit Abwärme zu beladen. Diese Aufgabe wird von der in WO 2009/103106 A2 beschriebenen Einrichtung mit dem zusätzlichen positiven Effekt des geringeren Wärmeverlustes gelöst. Jedoch stellt die Beladung solcher Wärmespeicher mit staubbeladenen industriellen Abgasen eine große Herausforderung dar, da sich hier zwei widersprüchliche Effekte ergeben. Nachdem sich Staubpartikel während eines Beladevorgangs vor allem in der Eintrittszone der heißen Abgase im Speichermaterial absetzen, ist es für die Abreinigung dieser Staubablagerungen sinnvoll, den Speicher von unten zu Beladen und von oben zu entladen, da dadurch der Effekt der Schwerkraft beim Abtransport der Staubpartikel hilft. Aus thermischer Sicht ist es jedoch optimal, den Speicher von oben zu Beladen und von unten zu Entladen, da in diesem Fall der Effekt der Schwerkraft dazu beiträgt die Thermokline, welche eine Trennschicht zwischen heißer und kalter Speicherzone bildet, im Speicher zu stabilisieren.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher die Bereitstellung eines Verfahrens zu einer neuartigen Strömungsführung einer thermischen Energiespeichereinrichtung sowie eine thermische Energiespeichereinrichtung, wodurch die zuvor genannten Nachteile und Widersprüche vermieden bzw. aufgelöst werden.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren nach Anspruch 1. Es handelt sich um ein Verfahren zur Strömungsführung von Fluiden zum Beladen und Entladen einer thermischen Energiespeichereinrichtung, umfassend ein Speichervolumen mit einem Speichermaterial, wobei das Speichervolumen in ein inneres Speichervolumen und ein äußeres Speichervolumen aufgeteilt ist, wobei die Aufteilung der beiden Speichervolumen vorzugsweise konzentrisch ist. Durch die Strömungsführung beim Beladen einer thermischen Energiespeichereinrichtung mit Fluiden bzw. Abgasen, welche vorzugsweise staubbeladen sind, wird das innere Speichervolumen von unten nach oben durchströmt, sodass sich Stäube und Teere innerhalb der Unterseite des inneren Speichervolumens absetzen. Darauffolgend wird die Strömung der Abgase um 180° umgelenkt, sodass das äußere Speichervolumen von oben nach unten durchströmt wird und sich kalte sowie staubfreie Abgase ergeben. Beim Entladezyklus ist die Strömung von Fluiden derart umgekehrt, dass das äußere Speichervolumen von unten nach oben durchströmt wird, während das innere Speichervolumen von oben nach unten durchströmt wird. Durch die Strömungsführung beim Entladen lässt sich kalte Umgebungsluft in heiße sowie staubfreie Prozessluft umwandeln. Weder beim Beladen noch beim Entladen werden abgelagerte Stäube aus dem Speichermaterial ausgetragen.
1. Verfahren zur Strömungsführung von Fluiden zum Beladen und Entladen einer thermischen Energiespeichereinrichtung, umfassend ein Speichervolumen (2, 2‘) mit einem Speichermaterial (3), wobei das Speichervolumen (2, 2‘) in ein inneres Speichervolumen (2) und ein äußeres Speichervolumen (2‘) aufgeteilt ist, wobei die Strömungsführung dadurch gekennzeichnet ist, dass beim Beladen das innere Speichervolumen (2) vom Fluid von unten nach oben durchströmt wird und das äußere Speichervolumen (2‘) nach einer Umlenkung der Strömung (S) des Fluids anschließend von oben nach unten durchströmt wird, während beim Entladen das äußere Speichervolumen (2‘) vom Fluid von unten nach oben durchströmt wird und nach einer Umlenkung der Strömung (S) des Fluids das innere Speichervolumen (2) anschließend von oben nach unten durchströmt wird.
Beladen und Entladen beruhen auf Wärmeübertragung zwischen Speichermedium und Fluid, typischerweise durch Konvektion. Unter „Beladen“ wird verstanden, dass das Fluid Wärme auf das Speichervolumen übertragt. Unter „Entladen“ wird verstanden, dass das Speichervolumen Wärme auf das Fluid überträgt. Die Idee besteht also darin, dass Wärme in einem Fluid (z.B. heißes Abgas) auf das Speichervolumen übertragen wird, um diese Form der Energie zu speichern. Das Fluid kühlt dabei ab. Bei Energiebedarf, wird kühles Fluid durch das Speichervolumen geströmt, um Wärme auf das Fluid zu übertragen. Das erwärmte Fluid kann dann zur Energienutzung verwendet werden. Z.B. kann das Fluid zur Erzeugung von Wasserdampf genutzt werden, um eine Dampfmaschine anzutreiben. Die im Fluid gespeicherte Wärme kann aber auch anders genutzt werden. Beim Beladen wird das energiereiche Fluid von außerhalb der thermischen Energiespeichereinrichtung in die thermische Energiespeichereinrichtung eingeleitet und energieärmer aus der thermischen Energiespeichereinrichtung ausgeleitet wird, während beim Entladen das energiearme Fluid von außerhalb der thermischen Energiespeichereinrichtung in die thermische Energiespeichereinrichtung eingeleitet und energiereicher aus der thermischen Energiespeichereinrichtung ausgeleitet wird. Besonders geeignet ist für das Verfahren, wenn die zum Beladen verwendeten Fluide Abgase, vorzugsweise staubbeladene Abgase, umfassen. Dabei kann vorgesehen sein, dass sich beim Beladen Staub innerhalb des unteren Bereichs des inneren Speichervolumens absetzt. Dieses kann leicht wieder durch Abklopfen des Speichermaterials wieder entfernt werden. Der Staub fällt dabei nach unten und kann dann entsorgt werden.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die zum Entladen verwendeten Fluide Umgebungsluft umfassen. Dies stellt eine einfache und kostengünstige Weise zum Entladen der Energiespeichervorrichtung dar.
Das Speichermaterial umfasst bevorzugt Stahl -Schlacke und/oder anders Schüttgut. Dieses Material ist ein kostengünstiger Speicher, der eine hohe Wärmekapazität aufweist. Außerdem harmoniert dieses Material besonders gut mit Abgasen.
Bevorzugt das äußere Speichervolumen konzentrisch zum inneren Speichervolumen aufgeteilt ist. Dies erleichtert die Strömungsführung.
Außerdem kann das äußere Speichervolumen als zusätzliche Wärmedämmschicht fungieren. Dadurch wird die Speicherausbeute erhöht.
Das Speichermaterial ist bevorzugt derart im inneren Speichervolumen und im äußeren Speichervolumen angeordnet ist, dass sich eine Thermokline im äußeren Speichervolumen ausbildet. Es hat sich überraschend gezeigt, dass der Speichervorgang optimiert werden kann, wenn die Thermokline nicht im inneren sondern im äußeren Speichervolumen angeordnet ist. Die Verfahrensführung sollte daher entsprechend ausgelegt sein, dass sich die Thermokline im äußeren Speichervolumen ausbildet. Dies kann durch entsprechende Dimensionierung des Speichervolumens und Speichermaterials in Bezug auf die zugeführte Wärmemenge eingestellt werden.
Die Erfindung betrifft außerdem eine thermische Energiespeichereinrichtung, umfassend ein Gehäuse mit zylinderförmigem Abschnitt und ein Speichervolumen, wobei das Speichervolumen außenliegende Einlässe und Auslässe sowie ein im Speichervolumen befindliches Speichermaterial umfasst. Weiters ist das Speichervolumen in ein äußeres sowie inneres Speichervolumen aufgeteilt. Die Einrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Einlässe und Auslässe in zumindest einen, bevorzugt zwei bis vier, Fluideinlässe und Fluidauslässe sowie zumindest einen Staubauslass eingeteilt sind. Zudem ist das innere Speichervolumen fluidleitend mit dem äußeren Speichervolumen verbunden.
Der zylinderförmige Abschnitt ist vorzugsweise in der Form eines geraden Kreiszylinders.
Das Speichervolumen kann durch eine Trennwand, welche sich nur über einen Teil der Höhe des Gehäuses erstreckt, getrennt sein. Vorzugsweise ist die Trennwand nur im zylinderförmigen Abschnitt. Zudem ist die Trennwand vorzugsweise isolierend.
Die Aufteilung des Speichervolumens in einen inneren und äußeren Teil minimiert die Wärmeverluste an die Umgebung, da der außen liegende Teil des Speichermaterials als zusätzliche Wärmedämmschicht fungiert. Denn die radialen Wärmeverluste des heißen Speichermaterials, welches sich im inneren Teil des Speichervolumens befindet, gehen bevorzugt in das kältere Speichermaterial über, welches sich im äußeren Teil des Speichervolumens befindet.
Das Speichermaterial kann Stahl -Schlacke, welche auch als Nebenprodukt der Stahlherstellung anfällt, und/oder ein anderes Schüttgut, wie z. B. Steine, Metallkugeln oder Keramikkugeln, umfassen. So ist das Speichermaterial an die Prozessführung anpassbar und die Prozessführung lässt sich unter anderem dadurch optimieren.
In einer Ausführungsvariante sind die Einlässe und Auslässe an der Grundfläche des zylindrischen Gehäuses angeordnet, wobei zumindest ein, bevorzugt zwei, Fluideinlässe und Fluidauslässe diametral gegenüberliegend angeordnet sind, während ein weiterer Fluideinlass und Fluidauslass im Zentrum der Grundfläche des Gehäuses angeordnet ist. Des Weiteren können zumindest zwei Staubauslässe zwischen dem zentralen Fluideinlass und Fluidauslass und den diametral gegenüberliegenden Fluideinlässen und Fluidauslässen angeordnet sein.
Das Gehäuse kann ein Ablenkblech aufweisen. Dieses potentielle Ablenkblech ist in einer Ausführungsform im oberen innenliegenden Bereich des Gehäuses angeordnet und derart ausgeformt sein, dass eine Umlenkung von Strömungen ermöglicht wird. Unterhalb des Speichervolumens kann ein Staubschutz angeordnet sein, der den Staub in Richtung des Staubablasses oder der Staubablässe leitet und somit weiterhin ein Einströmen sowie Ausströmen von Fluiden ermöglicht. Der Staubschutz ist dabei in einer Ausführungsform in einem gewissen Abstand zu einem zentral angeordneten Fluideinlass und Fluidauslass angeordnet.
In einer Ausführungsform ist zumindest ein Fluideinlass und Fluidauslass an der Deckfläche des Gehäuses angeordnet. Der Fluideinlass und Fluidauslass führt in ein bevorzugt zylindrisch ausgebildetes Leitungselement, welches länger ist als die Höhe des Speichervolumens, sodass das Leitungselement über das Speichervolumen herausragt und somit ein Beladen des inneren Speichervolumens von unten nach oben ermöglicht.
Das Gehäuse kann im oberen Bereich kegelstumpfförmig ausgebildet sein, um die Umlenkung von Strömungen zu erleichtern. Hierbei ist die Grundfläche des Kegelstumpfes näher zum Speichervolumen angeordnet ist als die Deckfläche des Kegelstumpfes.
Im innenliegenden Bereich des Gehäuses kann innerhalb des unteren Bereichs ein Gitter angeordnet sein, worauf das Speichermaterial aufliegt.
In einer Ausführungsform liegt derjenige Teil des Speichermaterials, welcher im äußeren Speichervolumen angeordnet ist, auf einem Gitter auf, während der Teil des Speichermaterials, welcher im inneren Speichervolumen angeordnet ist, auf einer Schleuse oder einem Drehbalkenboden liegt. Die Schleuse kann dabei im Staubablass angeordnet sein und beispielsweise als Flügelschleuse oder Zellenradschleuse konfiguriert sein. Im Gegensatz dazu kann der Drehbalkenboden zwischen Leitungselemente und Staubablass angeordnet sein und aus einzelnen Drehbalken, welche vorzugsweise rautenförmig ausgeformt sind, bestehen.
Das zylindrische Gehäuse kann unterhalb des Speichervolumens verjüngt sein, sodass Staub zu einem im Zentrum der Grundfläche des Gehäuses angeordneten Staubablass leitbar ist, wodurch der Staub aus der thermischen Energiespeichereinrichtung ausleitbar ist.
Das Gehäuse kann außerdem einen Klopfmechanismus umfassen, der die Abreinigung des im inneren Speichervolumen abgesetzten Staubes erleichtert. Dadurch kann die Abreinigung des Staubes während dem Betrieb, und zwar ohne Auswechslung des Speichermaterials, ermöglicht werden.
Das Gehäuse kann einen an der Deckfläche angeordneten Einlass aufweisen, der das Einfüllen des Speichermaterials ermöglicht. Zudem kann an der Grundfläche des Gehäuses ein Auslass angeordnet sein, durch den zum einen Staub und zum anderen das Speichermaterial austragbar ist. Damit das Austauschen des Speichermaterials, wobei vorzugsweise nur das innere staubbeladene Speichermaterial austauschbar ist, möglich ist, kann das Speichermaterial auf einer Schleuse oder einem Drehbalkenboden aufliegen. Durch das Öffnen der Schleuse oder Drehen der einzelnen Drehbalken kann das innere Speichervolumen kontinuierlich oder zyklisch erneuert werden.
Mittels der Dimensionierung des Gehäuses, den Eigenschaften des Speichermaterials und dem Verhalten des vorgelagerten Prozesses lässt sich die Thermokline derart anordnen, dass sich diese im Betriebszustand der thermischen Energiespeichereinrichtung bevorzugt im äußeren Speichervolumen befindet. Durch eine Anordnung der Thermokline im äußeren Speichervolumen sowie durch die obige Strömungsführung lässt sich die Thermokline aus thermischer Sicht in einer optimaleren Lage halten. In dieser Lage ist der obere Bereich der Thermokline heißer als der untere Bereich. Dies wirkt sich zusätzlich positiv auf den thermischen Wirkungsgrad des thermischen Energiespeichers aus.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Weitere Vorteile und Details der Erfindung werden nachfolgend anhand der folgenden Figuren und Beispiele erläutert, ohne dass diese einschränkend zu verstehen sind.
Fig. la, 1b zeigen eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen thermischen Energiespeichereinrichtung mit Fluideinlass und Fluidauslass an der Deckfläche des Gehäuses.
Fig. 2 zeigt eine Schnittdarstellung einer Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen thermischen Energiespeichereinrichtung mit Fluideinlass und Fluidauslass an der Grundfläche des Gehäuses.
Fig. la und Fig. 1b zeigen jeweils eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen thermischen Energiespeichereinrichtung mit unterschiedlichen Mechanismen zur Auflage und zum Austrag des Speichermaterials. Sowohl Fig. la als auch Fig. 1b zeigen die thermische Energiespeichereinrichtung, welche ein Gehäuse 1 mit zylindrischem Abschnitt und ein Speichervolumen 2, 2‘ umfasst, wobei das Speichervolumen 2, 2‘ außenliegende Einlässe und Auslässe aufweist. Weiters weist das Speichervolumen 2, 2‘ ein Speichermaterial 3 auf und ist durch eine Trennwand 4 in ein inneres Speichervolumen 2 und ein äußeres Speichervolumen 2‘ aufgeteilt. Die Trennwand 4 ist (nur) im zylindrischen Abschnitt angeordnet. Das Speichermaterial 3 im äußeren Speichervolumen 2‘ liegt auf einem Gitter 8 auf, während das im inneren Speichervolumen 2 angeordnete Speichermaterial 3 in Fig. la auf einer Schleuse 12 aufliegt und in Fig. 1b auf einem Drehbalkenboden 13. Die in Fig. la verwendete Schleuse 12 sollte für Schüttgüter geeignet sein und ist im Staubablass 6 angeordnet.
In Fig. 1b ist der Drehbalkenboden 13 unterhalb des Leitungselementes 11 und oberhalb des Staubablasses 6 angeordnet. Die einzelnen Drehbalken des Drehbalkenbodens 13 sind rautenförmig ausgeformt.
Weiters sind in den Ausführungsbeispielen aus Fig. la und 1b die Fluideinlässe und Fluidauslässe 5, 5‘ an der Deckfläche und Mantelfläche des Gehäuses 1 angeordnet. Zudem ist ein Staubauslass 6 im Zentrum der Grundfläche des Gehäuses 1 sowie einen Speichermaterial Einlass 10 im Zentrum der Deckfläche des Gehäuses 1 angeordnet. Des Weiteren verjüngt sich das Gehäuse 1 oberhalb des zylindrischen Abschnitts einerseits zur Deckfläche hin und andererseits zur Grundfläche hin, wobei die Verjüngung jeweils erst ab dem Speichervolumen 2, 2‘ beginnt.
Die Fluideinlässe und Fluidauslässe 5‘ sind gegenüberliegend an der Mantelfläche des Gehäuses 1 angeordnet und dienen dazu die thermische Energiespeichervorrichtung mit kalter Luft zu Beladen oder zu Entladen. Die Fluideinlässe und Fluidauslässe 5 dazu dienen, die thermische Energiespeichervorrichtung mit staubbeladener oder heißer Luft zu Beladen oder mit heißer Luft zu Entladen.
Der Speichermaterial Einlass 10 ist vorzugsweise zum Einführen von Speichermaterial 3 in das innere Speichervolumen 2 und der Staubablass 6 ermöglicht neben dem Ausleiten von Staub auch das Ausleiten von verstaubtem Speichermaterial 3. Beispielsweise wird ein staubbeladenes Abgas über einen der Fluideinlässe und Fluidauslässe 5 und das Leitungselement 11, welches länger ist als die Höhe des Speichermaterials 3, in die thermische Energiespeichervorrichtung geleitet. Von dort aus durchströmt das staubbeladene Abgas das innere Speichervolumen 2 von unten nach oben, wobei sich in diesem Prozess Stäube und Teere im Speichermaterial 3 absetzen. Danach gelangt die Strömung S des Abgases in einen Leerraum 7. Der Leerraum 7 verbindet das innere Speichervolumen 2 mit dem äußeren Speichervolumen 2‘ und lenkt die Strömung S um. Durch die Umlenkung der Strömung S, durchströmt das Abgas nun das äußere Speichervolumen 2‘ von oben nach unten und kann in weiterer Folge über die Fluideinlässe und Fluidauslässe 5‘ ausströmen.
Im Ausführungsbeispiel der Fig. 2 ist eine Schnittdarstellung einer thermischen Energiespeichereinrichtung mit außenliegenden Einlässen und Auslässen gezeigt, wobei die Einlässe und Auslässe an der Grundfläche des zylindrischen Gehäuses 1 angeordnet sind. Die Einlässe und Auslässe sind in Fluideinlässe und Fluidauslässe 5, 5‘ sowie Staubauslässe 6 aufgeteilt. Die äußeren Fluideinlässe und Fluidauslässe 5‘ sind diametral gegenüberliegend angeordnet, während der innenliegende Fluideinlass und Fluidauslass 5 im Zentrum der Grundfläche des Gehäuses 1 angeordnet ist. Weiters sind die Staubauslässe 6 zwischen dem zentralen Fluideinlass und Fluidauslass 5 sowie den außen liegenden Fluideinlässen und Fluidauslässen 5‘ angeordnet. Außerdem dienen die Fluideinlässe und Fluidauslässe 5‘ zum Beladen mit kalter Umgebungsluft und Entladen kaltem und sauberen Abgas, während der Fluideinlass und Fluidauslass 5 zum Beladen mit heißem und staubbeladenem Abgas sowie dem Entladen mit heißer und sauberer Prozessluft dient.
Auch die in Fig. 2 gezeigte Einrichtung umfasst ein konzentrisch aufgeteiltes Speichervolumen 2, 2‘ mit einem Speichermaterial 3, dass auf einem Gitter 8 aufliegt. Deswegen ist eine Strömungskonfiguration gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich. Zusätzlich weist die thermische Energiespeichereinrichtung einen innenliegenden Staubschutz 9 auf, der zwischen Gitter 8 und Grundfläche des Gehäuses 1 angeordnet ist. Der Staubschutz 9 ist hierbei kegelförmig oder pyramidenförmig geformt, um zum einen das Einströmen und Ausströmen von Fluiden zu ermöglichen und zum anderen, um den Staub in Richtung der Staubablässe zu leiten.

Claims

ANSPRÜCHE
1. Verfahren zur Strömungsführung von Fluiden zum Beladen und Entladen einer thermischen Energiespeichereinrichtung, umfassend ein Speichervolumen (2, 2‘) mit einem Speichermaterial (3), wobei das Speichervolumen (2, 2‘) in ein inneres Speichervolumen (2) und ein äußeres Speichervolumen (2‘) aufgeteilt ist, wobei die Strömungsführung dadurch gekennzeichnet ist, dass beim Beladen das innere Speichervolumen (2) vom Fluid von unten nach oben durchströmt wird und das äußere Speichervolumen (2‘) nach einer Umlenkung der Strömung (S) des Fluids anschließend von oben nach unten durchströmt wird, während beim Entladen das äußere Speichervolumen (2‘) vom Fluid von unten nach oben durchströmt wird und nach einer Umlenkung der Strömung (S) des Fluids das innere Speichervolumen (2) anschließend von oben nach unten durchströmt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zum Beladen verwendeten Fluide Abgase, vorzugsweise staubbeladene Abgase, umfassen.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich beim Beladen Staub innerhalb des unteren Bereichs des inneren Speichervolumens (2) absetzt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zum Entladen verwendeten Fluide Umgebungsluft umfassen.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Speichermaterial (3) Stahl -Schlacke und/oder anders Schüttgut umfasst.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das äußere Speichervolumen (2‘) konzentrisch zum inneren Speichervolumen (2) aufgeteilt ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das äußere Speichervolumen (2‘) als zusätzliche Wärmedämmschicht fungiert.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Speichermaterial (3) derart im inneren Speichervolumen (2) und im äußeren Speichervolumen (2‘) angeordnet ist, dass sich eine Thermokline im äußeren Speichervolumen (2‘) ausbildet.
9. Thermische Energiespeichereinrichtung, umfassend ein Gehäuse (1) mit einem zylinderförmigen Abschnitt und ein Speichervolumen (2, 2‘), wobei das Speichervolumen (2, 2‘) außenliegende Einlässe und Auslässe sowie ein im Speichervolumen (2, 2‘) befindliches Speichermaterial (3) aufweist, wobei das Speichervolumen (2, 2‘) in ein inneres Speichervolumen (2) und ein äußeres Speichervolumen (2‘) aufgeteilt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlässe und Auslässe in zumindest einen Fluideinlass und einen Fluidauslass (5, 5‘), bevorzugt in zwei bis vier, Fluideinlässe und Fluidauslässe (5, 5‘), sowie zumindest einen Staubauslass (6) eingeteilt sind und dass das innere Speichervolumen (2) fluidleitend mit dem äußeren Speichervolumen (2‘) verbunden ist.
10. Thermische Energiespeichereinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Speichervolumen (2, 2‘) durch eine Trennwand (4), welche sich nur über einen Teil der Höhe des Gehäuses (1), vorzugsweise im zylinderförmigen Abschnitt, erstreckt, getrennt ist.
11. Thermische Energiespeichereinrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Staubschutz (9) vorgesehen ist.
12. Thermische Energiespeichereinrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Speichermaterial (3) im Gehäuse (1) derart angeordnet ist, dass sich im Betriebszustand die Thermokline bevorzugt im äußeren Speichervolumen (2‘) anordnet.
13. Thermische Energiespeichereinrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Thermokline aus thermischer Sicht in einer Lage gehalten wird, in der die Thermokline im oberen Bereich heißer als im unteren Bereich ist.
14. Thermische Energiespeichereinrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Speichermaterial (3), vorzugsweise das Speichermaterial (3) des inneren Speichervolumens (2), austauschbar ist.
15. Thermische Energiespeichereinrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiespeichereinrichtung einen Klopfmechanismus umfasst.
PCT/AT2025/060313 2024-08-07 2025-08-05 Thermische energiespeichervorrichtung Pending WO2026030779A2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ATA50658/2024 2024-08-07
ATA50658/2024A AT528193B1 (de) 2024-08-07 2024-08-07 Thermische Energiespeichervorrichtung

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2026030779A2 true WO2026030779A2 (de) 2026-02-12
WO2026030779A3 WO2026030779A3 (de) 2026-04-30

Family

ID=92208902

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/AT2025/060313 Pending WO2026030779A2 (de) 2024-08-07 2025-08-05 Thermische energiespeichervorrichtung

Country Status (2)

Country Link
AT (1) AT528193B1 (de)
WO (1) WO2026030779A2 (de)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009103106A2 (de) 2008-02-21 2009-08-27 Franz Schweighofer Wärmespeichereinrichtung
EP2833092A2 (de) 2013-08-01 2015-02-04 Dieter Schluckebier Verfahren sowie Vorrichtung zur Energiespeicherung
EP3339790A1 (de) 2016-12-21 2018-06-27 L'air Liquide Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Wärmetauscher und wärmtauschverfahren, das diesen verwendet
EP2989405B1 (de) 2013-04-26 2018-11-07 Stellenbosch University Wärmeenergiespeicheranlage mit verpackten gesteinsschichten
WO2020115131A1 (de) 2018-12-07 2020-06-11 IVOC-X GmbH Verfahren zum ausführen einer zyklischen energiespeicherung und vorrichtung hierfür
CN116576706A (zh) 2023-05-26 2023-08-11 北京思安综合能源发展有限公司 一种高效热能存储装置

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011109885A1 (en) * 2010-03-12 2011-09-15 Daniel Callaghan Prefabricated insulated thermal energy storage enclosure
DE102021210947A1 (de) * 2021-09-30 2023-03-30 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Wärmespeichersystem und Verfahren zum Speichern thermischer Energie

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009103106A2 (de) 2008-02-21 2009-08-27 Franz Schweighofer Wärmespeichereinrichtung
EP2989405B1 (de) 2013-04-26 2018-11-07 Stellenbosch University Wärmeenergiespeicheranlage mit verpackten gesteinsschichten
EP2833092A2 (de) 2013-08-01 2015-02-04 Dieter Schluckebier Verfahren sowie Vorrichtung zur Energiespeicherung
EP3339790A1 (de) 2016-12-21 2018-06-27 L'air Liquide Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Wärmetauscher und wärmtauschverfahren, das diesen verwendet
WO2020115131A1 (de) 2018-12-07 2020-06-11 IVOC-X GmbH Verfahren zum ausführen einer zyklischen energiespeicherung und vorrichtung hierfür
CN116576706A (zh) 2023-05-26 2023-08-11 北京思安综合能源发展有限公司 一种高效热能存储装置

Also Published As

Publication number Publication date
AT528193A4 (de) 2025-11-15
AT528193B1 (de) 2025-11-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3322119C2 (de) Verbrennungsanlage mit regenerativem Wärmeaustauscher
DE60126363T2 (de) Methode und Vorrichtung zum Trennen von Partikeln aus heissen Gasen mittels Zyklonabscheiders
DE2008311C3 (de) Wärmetauscher
DE2628180A1 (de) Waermeuebertragungselement und duese fuer einen wirbelschichtreaktor
EP2899166B1 (de) Regenerator für glasschmelzwannen
DE2740054A1 (de) Auswechselbare duese fuer verteilerplatten von wirbelschichtoefen
AT521611A4 (de) Wirbelschichtreaktor mit Pufferspeichern
EP2462398A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur kühlung einer feinkörnigen feststoffschüttung bei gleichzeitigem austausch des darin enthaltenen lückenraumgases
DE3009850A1 (de) Reaktorbehaelter
DE3886549T2 (de) Niedrigtemperaturofen.
WO2026030779A2 (de) Thermische energiespeichervorrichtung
EP0062092A2 (de) Wirbelschichtfeuerung mit einem Aschekühler
DE2338147A1 (de) Rotierender schachtofen mit gekuehltem brennerrohr
EP0815395B1 (de) Vorrichtung zur thermischen abgasbehandlung, insbesondere von oxidierbaren schwelgasen
EP0045890B1 (de) Wirbelbett-Feuerung
DE3879752T2 (de) Kraftwerk zum Verbrennen von Brennstoff in einem Wirbelbett aus teilchenförmigem Material.
EP0157901A2 (de) Wirbelbettfeuerung
DE19933513C1 (de) Regenerator zur Wärmerückgewinnung
DE3544425A1 (de) Verfahren zum verbrennen von festen brennstoffen in einer zirkulierenden wirbelschicht und vorrichtung zum durchfuehren dieses verfahrens
DE19728332A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Vorwärmen von Schüttgut mittels Heizgasen
EP0819903A1 (de) Braunkohlen-Trocknungsanlage
DE1501369B2 (de) Schachtförmiger Wärmetauscher
DE2537951C3 (de) Vorrichtung zum Vorwärmen und Calcinieren körniger und stückiger Materialien
DE3145699C2 (de) Vergaser für kohlenstoffhaltige, feinteilige Brennstoffe, insbes. Wirbelschichtvergasern, mit zusätzlicher, in das Gefäß hineinragender Vergasungskammer
EP0819901A1 (de) Braunkohlen-Trocknungsanlage

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 25753780

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2