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DE567451C - Verfahren zum Aufspeichern und Wiedergewinnen von Energie - Google Patents

Verfahren zum Aufspeichern und Wiedergewinnen von Energie

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Publication number
DE567451C
DE567451C DEM114667D DEM0114667D DE567451C DE 567451 C DE567451 C DE 567451C DE M114667 D DEM114667 D DE M114667D DE M0114667 D DEM0114667 D DE M0114667D DE 567451 C DE567451 C DE 567451C
Authority
DE
Germany
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heat
storage
liquid
compressor
compression
Prior art date
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Expired
Application number
DEM114667D
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English (en)
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FRITZ MARGUERRE DR ING
Original Assignee
FRITZ MARGUERRE DR ING
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Publication date
Application filed by FRITZ MARGUERRE DR ING filed Critical FRITZ MARGUERRE DR ING
Priority to DEM114667D priority Critical patent/DE567451C/de
Application granted granted Critical
Publication of DE567451C publication Critical patent/DE567451C/de
Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K3/00Plants characterised by the use of steam or heat accumulators, or intermediate steam heaters, therein
    • F01K3/006Accumulators and steam compressors

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Description

  • Verfahren zum Aufspeichern und Wiedergewinnen von Energie Es ist bekannt, Energie aufzuspeichern, dadurch, daß man Wärme durch Verdampfung eines Wärmeträgers - unmittelbar oder unter Benutzung von Wärmeübertragungsflächen - aus einem Unterspeicher entnimmt, den Dampf mittels eines Kompressors verdichtet und in einem Oberspeicher niederschlägt oder seine Wärme durch Übertragungsflächen demselben zuführt. Dem auf diese Weise aufgeladenen Oberspeicher kann die zugeführte Wärmeenergie in einer Dampfmaschine entzogen werden, wobei die Abwärme wiederum dem Unterspeicher zugeführt wird.
  • Bei diesem Verfahren ist bisher davon ausgegangen worden, daß zunächst die Speicher mit dem billigen Wärmeträger, dem Wasser, gefüllt werden und dementsprechend auch das nächstliegende Arbeitsmittel, der Wasserdampf, für Expansion und Kompression verwendet wird. Wenn es vom Standpunkt der Expansion aus -durchaus möglich ist, mit Wasserdampf den Vorgang mit wirtschaftlich arbeitenden Maschinen beispielsweise zwischen der Temperatur der Umgebung und einer oberen Temperatur bis zu 2oo° und auch darüber durchzuführen, so liegen die wirtschaftlichen Möglichkeiten für den Kompressor und die Speicher bei Verwendung des gleichen Arbeitsmittels Wasserdampf und Speichermittels Wasser ganz anders. Ein Kompressor ist für Wasserdampf bei unteren Temperaturen, die wesentlich unter zoo° liegen, zu teuer, während andererseits die Speicherkosten bei Verwendung von Wasser und Temperaturen in der Nähe von 2oo° hoch sind. Begibt man sich also in ein für einen Wasserdampfkompressor einigermaßen brauchbares Gebiet, so machen die Speicherkosten das Verfahren wirtschaftlich teuer, sofern es sich nicht um ganz kurze Speicherungszeiträume handelt.
  • Das Wesen der neuen Erfindung besteht nun darin, daß der Vorgang nicht mehr mit einem Arbeitsmittel und Speichermittel durchgeführt wird, sondern daß deren zwei oder mehrere zur Anwendung kommen, wobei diese so ausgewählt werden, daß sie für die betreffende Maschine und den Speicher zu günstigsten wirtschaftlichen Verhältnissen führen. Selbstverständlich müssen dann Wärmeübertragungsflächen zwischen den verschiedenen Mitteln in an sich bekannter Weise eingeschaltet werden. Durch die Verwendung von mehreren Mitteln, beispielsweise innerhalb des Kompressionsvorganges, wird es auch möglich, die Temperaturgrenzen des Vorganges weiter auseinander zu legen, ohne daß man an dem einen oder anderen Ende des Vorganges zu Verhältnissen kommt, die für den Kompressor unwirtschaftlich sind. Eilee Erweiterung der 1 emperaturgrenzen des Vorganges bedeutet aber eine entsprechende Verminderung der Speicherinhalte und Speicherkosten.
  • Ein Beispiel für ein solches Zusammenarbeiten verschiedener Mittel wäre das folgende. Aus einem Unterspeicher (oder einer beliebigen Wassermenge, die die Temperatur der Umgebung haben möge) wird bei etwa 2o° einer Kälteflüssigkeit, z. B. Äthylchlorid. Wärme zugeführt und diese Flüssigkeit in einem dem in der Kältetechnik gebräuchlichen ähnlichen Verdampfer durch die Ansaugewirkung eines (Turbo-) Kompressors verdampft. Dieser Dampf wird bei go bis ioo° niedergeschlagen, wobei als Kühlmittel verdampfendes Wasser dient, welches von einem weiteren Kompressor angesaugt und auf beispielsweise 7 Atm. entsprechend 165' verdichtet wird. Dieser Dampf wird nun in einem Wasser enthaltenden Oberspeicher niedergeschlagen; der Oberspeicher gibt dann für den Betrieb in einer Dampfturbine in bekannter Weise durch Druckentlastung Wasserdampf ab, der seinerseits in den Unterspeicher (d. h. bis auf die Temperatur der Umgebung) geführt wird? Das Arbeitsmittel Wasser des Expansionsverlaufes kann dann vom Unterspeicher während des Kompressionsverlaufes in den Oberspeicher hinaufgepumpt werden, wobei zweckmäßig dasselbe Wasser dem erwähnten oberen Teil des Kompressionsvorganges-zugeführt wird.
  • Das Verfahren kann noch weiter ausgebaut werden, indem eine Speicherflüssigkeit genommen wird, die wiederum völlig vom Arbeitsmittel verschieden ist. Ein Beispiel hierfür wäre das vorerwähnte, bei welchem jedoch die Wasserdampfkompression auf beispielsweise 2o Atm. getrieben würde, entsprechend 2I2'. Der Speicher würde dann mit einer Flüssigkeit gefüllt werden, die einen wesentlich geringeren Druck als Wasserdampf bei dieser Temperatur aufweist, andererseits eine möglichst große spezifische Wärme je Volumeneinheit hat, ohne selbst zu teuer zu sein. Eine solche Flüssigkeit ist beispielsweise Anthracenöl, welches bei der betreffenden Temperatur noch weit unter 'seinem Siedepunkt ist und in drucklosen Gefäßen speicherbar ist. Auch Diphenyloxyd und andere Stoffe können hierfür in Betracht kommen. Die Wärmeübertragung vom Arbeitsmittel Wasserdampf auf das Speichermittel Anthracenöl erfolgt dann wiederum durch Wärmeübertragungsflächen. Es ist selbstverständlich auch möglich, den letztgenannten Vorgang unter Fortlassung des Äthvlcliloridlcompressors zwischen Grenzen, in welchen- der Turbokompressor noch für Wasserdampf brauchbar erscheint, also z. B. zwischen go und 2io°, durchzuführen, wobei dann das Mittel des Unterspeichers dem während des Expansions- und des Kompressionsvorganges benutzten Mittel gleich, dagegen (las Speichermittel im Oberspeicher ein anderes wäre. Ebenso kann das Verfahren mit Wasser im Ober- und Unterspeicher und Wasserdampf für den Expansions- und nur einer Kälteflüssigkeit für den Kompressionsvorgang durchgeführt werden, wobei sich etwa zweckmäßige Grenzen von 25 auf 1250 ergeben können. Auch wären zwei Wasserspeicher und die gleiche Kälteflüssigkeit für den Kompressions- und Expansionsvorgang verwendbar.
  • Bei der Verwendung von Kälteflüssigkeiten im Kompressionsvorgang entsteht - wenigstens teilweise - die aus der Kältetechnik bekannte Schwierigkeit, daß die Wärme, die als Flüssigkeitswärme auf den höheren Temperaturstand gehoben wird, nicht ohne weiteres für den Vorgang verwertbar ist; in der Kältetechnik wird diese Arbeitsleistung gewöhnlich verloren gegeben und durch ein Drosselventil vernichtet. Bei den hier in Betracht kommenden größeren Energiemengen erscheint zunächst die bekannte Verwendung der Flüssigkeitswärme in einer Kraftmaschine (Expansionszylinder), deren Energie dem Kompressor zugeführt wird, als gegeben. Diese Kraftmaschine könnte auch so betrieben werden, daß sie erst während des Entladevorganges arbeitet, was zunächst zur Voraussetzung hat, daß während des ganzen Ladevorganges die Kälteflüssigkeit aufgespeichert werden muß, was wegen der Kosten dieser Flüssigkeit häufig nicht wirtschaftlich durchführbar ist. Dieser Fall würde insbesondere dann praktisch von Bedeutung -#yerden,. wenn im Expansionsvorgang dieselbe Kälteflüssigkeit wie im Kompressionsvorgang benutzt wird, wobei Verluste durch die Flüssigkeitswärme überhaupt nicht eintreten. Im vorliegenden Verfahren entstehen diese erst dadurch, daß das Verhältnis von Flüssigkeits- und Verdampfungswärme beim Kompressions- - und Expansionsmittel ver= 'schieden ist.
  • Zur Verminderung dieser Verluste kann man so vorgehen, daß man die Arbeitsflüssigkeit des Expansionsvorganges, welche sich zunächst bei Unterspeichertemperatur befindet, im Gegenstrom zu der zurückfließenden Flüssigkeit des Kompressionsvorganges von dieser erwärmen läßt und dem Oberspeicher zuführt. Hierdurch wird mindestens ein Teil der Flüssigkeitswärme für den Expansionsvorgang ebenso verwertbar, als ob man mit dem gleichen Mittel arbeitet.
  • Da nun in der Regel bei Kälteflüssigkeiten das Verhältnis der Flüssigkeitswärme zur Verdampfungswärme viel größer als es bei dem üblichen Expansionsarbeitsmittel, dem Wasserdampf, ist, so lassen sich trotz des eben angegebenen Verfahrens nicht alle Verluste durch Flüssigkeitswärme vermeiden. Sie lassen sich aber noch dadurch vermindern, daß man zunächst die Flüssigkeit sich stufenweise entspannen läßt und den sich -bildenden Dampf den einzelnen Stufen des Kompressors zuführt und ferner die zur Kühlung des Kompressors erwünschte Einspritzung mit der bereits auf höherem Druck und Temperatur befindlichen Flüssigkeit vornimmt. Man kann auch so vorgehen, da.ß man die Flüssigkeit sich nicht entspannen läßt, sondern durch Einspritzung naß gemachten Dampf vermittels Oberflächenübertragung aus der Flüssigkeit zwischen den einzelnen Kompressorstufen trocknet.
  • Es wurde vorhin schon erwähnt, daß der Verlust durch Flüssigkeitswärme vollständig vermieden wird, wenn für Kompressions-und Expansionsvorgang die gleichen Mittel benutzt werden, und darauf hingewiesen, daß dieses mit sogenannten Kälteflüssigkeiten nicht ohne weiteres durchführbar ist, weil die Aufspeicherung dieser Flüssigkeiten einerseits wegen ihrer Kosten, andererseits wegen ihres hohen Druckes im Oberspeicher unwirtscliaftlich ist. Es läßt sich dieses jedoch dadurch vermeiden, daß die Flüssigkeit z. B. während des Kompressionsvorganges zwar, wie üblich, sofort nach dem Niederschlagen im Kondensator zum Verdampfer zurückkehrt, ihre gesamte Wärme aber durch einen Wärmeaustauscher einer entsprechenden Menge Flüssigkeit, die vom Unterspeicher in den Oberspeicher hinübergefördert wird, abgibt. Entsprechend wird dann während des Expansionsvorganges das Arbeitsmittel, nachdem es im Kondensator niedergeschlagen ist, 'sofort wieder dem Verdampfer zugeführt, wobei es im Gegenstrom durch Speicherflüssigkeit, die vom Oberspeicher zum Unterspeicher fließt, wieder erwärmt wird.
  • Zur Verminderung der Anlagekosten der Speicher ist großes Temperaturgefälle derselben erwünscht; ein solches bedingt großen Gekillverlust zwischen Expansion und Kompression. Werden die Speicher durch Urre wälzen der Flüssigkeit als Verdrängungsspeicher in bekannter Weise geladen und entladen, so bringt eine mehrstufige Zuführung und Entziehung der Wärme sowohl während des Kompressions- und Expansionsvorganges eine wesentliche Verminderung der Verluste. Bei Turbomaschinen läßt sich durch Anzapfung einzelner Stufen eine solche Zuführung leicht lösen, gleichgültig, ob es durch Einspritzung - bei Gleichheit des Mittels in der Maschine und dem Speicher - oder durch Oberflächenübertragung geschieht. Bei einem solchen Umwälzen wird es zur gleichmäßigen Entladung zunächst zweckmäßig erscheinen, therrnostatisch die Wassermenge so zu regeln, daß unabhängig von der Belastung der Arbeitsmaschine stets die gleiche Temperaturdifferenz zwischen Lad(--- und Entladezustand (los Speichers herrscht; dieses ist zum Betrieb <los Speichers als Ver<Ir?ingungsspeicher notwendig.
  • Fs Icc@nnen jedoch hiri-von zur -I.'erbesserung des Wirkungsgrades bei Teilbelastung gewisse Abweichungen zugelassen «erden. Man kann z. B. bei kleinerer Belastung der Turbine ein größeres Temperaturgefälle bei der Oberspeicherentladung zulassen, wodurch die Anfangsdrücke der Expansion an der Turbine sinken und Drosselverluste vermieden werden; ebenso kann umgekehrt bei hoher Belastung oder Überlastung das Temperaturgefälle des Oberspeichers gegenüber dem mittleren Gefälle herabgesetzt werden. Man erreicht hierdurch, daß das Temperaturgefälle des Oberspeichers und damit auch seine mittlere Temperatur einem gewissen mittleren Belastungszustand der Turbine entspricht und daß demgemäß der Kompressor nur auf diesen mittleren Stand die Wärme zu fördern braucht, d. h. der Wirkungsgrad des Verlaufes bei schwankender Belastung wird verbessert. Selbstverständlich kann dieses nur so weit getrieben werden, daß das Arbeiten des Speichers als Verdrängungsspeicher nicht gefährdet wird. Man wird also z. B. bei einer gewöhnlichen Entladung des Oberspeichers von 16o auf i 2o' die Entladeendtemperatur um nicht mehr als -I-- 5° bis -f- io° um den Mittelwert von i2o° schwanken lassen dürfen, damit einerseits das Wasser von der unteren Temperatur sich auf eine ge#,visse Mitteltemperatur hinaufmischt, ohne mit dem heißeren Wasser des geladenen Speichers in Mischung zu geraten. Selbstverständlich ist das gleiche Verfahren auch auf der Kompressionsseite und auch auf der Unterspeicherseite anwendbar.
  • Abb. i stellt schematisch ein Beispiel für eine nach dem Verfahren arbeitende Anlage dar. Die als Motor und Generator verwendbare elektrische Maschine @IIG ist durch zwei (beispeilsweise.) lösbare Kupplungen LK1 und I Ii, einerseits mit der Turbine T, andererseits mit dem Kompressor verbunden, der im vorliegenden Fall aus zwei Teilen besteht, einem mit einer Kälteflüssigkeit arbeitenden Teil KK und einem mit Wasserdampf arbeitenden Teil DK.
  • Der Ladevorgang spielt sich wie folgt ab: Dem Unterspeicher US wird durch die Leitung 11 oben warmes Wasser entnommen, welches durch die beiden hintereinandergeschalteten Oberflächenverdampfer Y'1 und h. hindurchfließt; dasselbe wird durch das Förderorgan i dem Unterspeicher wieder zugeführt. In den Verdampfern L'1 und h, wird z. B. Äthylchlorid verdampft und durch die Leitungen h auf der Ansaugweite dem Kompressor zugeführt. Das komprimierte Äthylchlorid geht durch die Leitung 1, in den Wärmeaustauscher W, in welchem es einerseits niedergeschlagen wird und andererseits dabei Wasser verdampft. Das verflüssigte Athylchlorid läuft durch die Leitungen ls zurück und verteilt sich auf verschiedene Kreisläufe am Knotenpunkt k. Ein Teil geht durch die Leitungen 14 zum Gegenstromvorwärmer GV, in welchem der Unterspeicherleitung h entnommenes Wasser vermittels der Leitungen h hindurchgeleitet wird. Der Teil des Äthylchlorides, der hier abgekühlt wird, geht durch das Drosselventil d5 in die Verdampfer V, und 1'2 zurück, während das erwärmte Wasser im Wärmeaustauscher W zur Verdampfung kommt und dann durch die Leitung h dem Dampfkompressor zugeführt wird. Bei den meisten Kälteflüssigkeiten ist aber der Anteil der Flüssigkeitswärme größer als diejenige Wärme, welche im Gegenstromvorwärmer G(l von der Wassermenge aufgenommen werden kann, die nachher als Dampf in den Kompressor weitergeht. Die Restmenge des lthylchlorides wird infolgedessen teilweise dazu verwendet, um durch Einspritzen den Kompressor zu kühlen. Dies erfolgt durch die Einspritzleitungen e1 ünd e2. Die Drosselventile dl und d3 übernehmen die notwendige Regelung. Die zur Einspritzung nicht notwendige Kühlflüssigkeit kann man stufenweise entspannen und ausdampfen lassen, wobei die ausdampfende Menge gleichfalls dem Kompressor stufenweise zugeführt wird. Zu diesem Zweck geht ein Teil der Flüssigkeit durch das Drosselventil d2 in einen ersten Ausdampfer Al und wird dann weiter durch ein Drosselventil d4 in einem zweiten Ausdampfer Az entspannt, der durch ein Drosselventil d, mit der aus dem Gegenstromvorwärmer GP- zu den Verdampfern V1 und y, führenden Leitung verbunden ist. Der in den Ausdampfern entstehende Dampf kann beispielsweise, wie hier dargestellt, zusammen mit der Einspritzflüssigkeit dem Kompressor zugeführt werden. (Es kann hier wie stets auch die Wirkung der Ausdampfer A1 und A2 durch Oberflächenaustauscher ersetzt werden. Auf diese Weise ist der Kreislauf des Kältemittels geschlossen.
  • Der Dampfkompressor saugt, wie erwähnt, durch die Leitung La Dampf an und gibt denselben durch die Leitungen 1s, 19 und ho an die Kondensatoren D, Db, D, ab. Dieselben sind an den Oberspeicher durch die Leitung 1, angeschlossen, durch welchen das Förderorgan :2 Wasser in der Richtung des Punktpfeiles fördert. Das Wasser wird dem Oberspeicher unten entnommen und stufenweise durch den niedergeschlagenen Dampf erwärmt. Der Oberspeicher arb; itet dabei ebenso wie der Unterspeicher als Verdrängungsspeicher. Zur Kühlung wird der Dampfkompressor DK gleichfalls mit Einspritzung vermittels der Leitungen e, und e4 versehen.
  • Der Entladevorgang vollzieht sich so, daß in den Leitungen 1, die Flußrichtung umgekehrt wird und die Einrichtungen Da, Db und D, als Entspannungsverdampfer arbeiten und durch die Leitungen l11, l" und 1s der Turbine T Dampf zuführen. Diese Turbine hat beispielsweise einen zweistufigen Auspuff, der in die Einspritzkondensatoren Kcd, und Kd. mündet, die im vorliegenden Fall hintereinandergeschaltet sind. Durch die Leitung 1" und die Förderorgane 3 und 4 wird das Wasser aus dem Unterspeicher den Kondensatoren zugeführt und erwärmt. Auch hier ist somit der Kreislauf des Wasserdampfes und des Wassers geschlossen. Abschlußorgane, die die Trennung der beiden Teilverläufe, Ladung und Entladung, erlauben, sind als selbstverständlich nicht angegeben.
  • Es ist natürlich möglich, insbesondere, falls der Oberspeicher erfindungsgemäß mit einer anderen Flüssigkeit als das Arbeitsmittel gefüllt ist, die Einspritzvorrichtungen Da usw. durch Oberflächenvorrichtungen zu ersetzen, genau wie die Einspritzkor@densatoren Kd, und Kd2 durch Oberflächenkondensatoren ersetzt werden können. Ebenso ist es selbstverständlich möglich, die ganze Unterstufe mit dem Kältemittel wegzulassen und den Dampfkompressor unmittelbar an den Unterspeicher anzuschließen, wobei aber wegen der Maschinenabmessungen höhere Unterspeichertemperaturen zur Anwendung kommen müssen.
  • Ein Beispiel für den Fall, daß die beiden Speicherflüssigkeiten unter sich gleich, aber von dem Mittel des Kompressions- und Expansionsvorganges, welches wiederum dasselbe sein soll, verschieden sind und ferner aus wirtschaftlichen Gründen die Speicherung der Wärme der Kälteflüssigkeit auf dem Oberspeicherstand nicht möglich ist, zeigt Abb. a, Im wesentlichen werden hierbei die gleichen Einrichtungen zur Erreichung des gleichen Zweckes wie im eben behandelten Fall verwendet, so daß die Beschreibung sich damit begnügen kann, die Verschiedenheiten gegen Abb.z hervorzuheben.
  • Es fallen hier die Verdampfer für den Kompressionsvorgang mit den Kondensatoren für den Expansionsvorgang zusammen und sind Oberflächeneinrichtungen; letzteres gilt auch für' die Kondensatoren und Verdampfer beim Oberspeicher. Der Kältekompressor KK saugt durch die Leitung 1, aus den in Verbindung mit dem Unterspeicher stehenden Verdampfern V, und V2 den Kältedampf an und komprimiert ihn auf den Stand des Oberspeichers, indem er in den Oberflächenkondensatoren D", Db und D, die hintereinander durch die Leitung 1, von Oberspeicherflüssigkeit durchflossen werden, niedergeschlagen wird. Die niedergeschlagene Kälteflüssigkeit geht dann durch den Gegenstromvor`s-ärmer GV, in welchen durch die Leitung L" Unterspeicherwasser durch die Pumpe 2 hineingefördert :wird, zu dem Verdampfer I'_, und von diesem aus zu dem unter niedrigerem Druck stehenden Verdampfer f'i, aus dein sie in der vorhin beschriebenen Weise wieder als Dampf vom Kompressor KK angesaugt wird.
  • Ton dem Leitungsknotenpunkt k gehen dann die Einspritzleitungen L" zur Kompressorkühlung ab. Beispielsweise ist noch zur Ausnutzung des Flüssigkeitsdruckes eine TurbineFT eingezeichnet, die natürlich auch anders als auf der Hauptwelle, z. B. zum Antrieb der Hilfspumpen, Verwendung finden kann.
  • Beim Expansionsvorgang wird von den drei Verdampfern D". Dl, und D, vermittels der Leitungen 1, ho und hl Kältedampf an die Kälteturbine KT abgegeben, und dieser Dampf wird durch die Leitungen 1,2 den Kondensatoren V1 und T'. zugeführt. Die hier entstehende Flüssigkeit wird durch die Leitungen 1y und die Pumpe d. dem Knotenpunkt k, dein Gegenstromvorwärmer und von dort aus wiederum den Verdampfern D" usw. zugeführt. Im Gegenstromvorwärmer GT' läuft Wasser vom Oberspeicher zum Unterspeicher herunter und kühlt auf dem U nterspeicherstand ab. während die Temperatur der Kälteflüssigkeit auf die Verdampfungstemperatur gehoben wird. An die Leitung l;, ist noch eine Kühlvorrichtung K i-' angeschlossen. die zur Abführung der Wärme dient.
  • Die anfallenden Verluste des Vorganges bleiben natürlich zunächst in demselben als Wärme enthalten (dies gilt auch für den Fall der Abb. i) und müssen irgendwie abgeführt werden. Dies kann in irgendeinem Kühlturm geschehen, der entweder in einem besonderen Kreislauf an den Unterspeicher angeschlossen ist oder, wie hier gezeichnet, innerhalb des sonstigen Kreislaufes angeordnet wird.
  • Selbstverständlich kann die hier geschilderte Anordnung auch bei einem anderen Speichermittel als Wasser Verwendung finden, vorausgesetzt, daß die Mittel in beiden Speichern gleich sind. Aber auch wenn dieses nicht der Fall ist, läßt sich im wesentlichen das gleiche Verfahren verwerten, wobei dann nur derjenige Teil der Oberspeicherflüssigkeit, welcher im vorhin geschilderten Beispiel während des Expansionsvorganges in den Unterspeicher läuft, nunmehr in einem gesonderten Behälter aufzufangen wäre; das gleiche gilt sinngemäß für den Kompressionsvorgang.
  • Selbstverständlich sind die Einzelheiten der eben geschilderten Anlage, wie z. B. die Mehrstufigkeit der Speicherladung und Entladung, die Konipressorkühlung durch Einspritzung, nur Mittel zur Verbesserung des Wirkungsgrades und keine unentbehrlichen Bestandteile des Verfahrens.
  • Zur Regelung der Kompressorleistung, besonders für den Fall. daß man den Unterspeicher durch irgendein natürliches Wasservorkommen mit Temperatur der Umgebung ersetzt und infolgedessen mit Temperaturschwankungen in den verschiedenen Jahreszeiten zu rechnen hat, kann man Diffusorregelung verwenden oder auch die Ansaugestellen des Kompressors verschieben, so daß zur Zeit geringerer Außentemperatur mehr Kompressorstufen benutzt werden.
  • Bisher ist davon ausgegangen worden, daß die im Oberspeicher angesammelte Wärme unmittelbar zur Dampferzeugung durch Druckentlastung dient. Es ist auch möglich, die Wärme dadurch zur Krafterzeugung nutzbar zu machen, daß man das heiße Wasser zur Kesselspeisung verwendet und dann einen entsprechenden Teil des dem Kessel entnommenen Dampfes so expandieren läßt, daß dessen Wärme dem Unterspeicher, soweit ein solcher vorhanden ist, zugeführt wird.

Claims (7)

  1. PATrNTAN SPRÜCHE: i. Verfahren zum Aufspeichern und Wiedergewinnen von Energie mit Hilfe von Kompressor und Kraftmaschine, die zwischen wärmeaufnehmenden und wärmeabgebenden Mitteln (z. B. Flüssigkeiten) verschiedener Temperatur in Ober- und Unterspeichern geschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Arbeitsmittel (Dämpfe) und ein oder mehrere wärmespeichernde Mittel (Flüssigkeiten), die von dem einen Arbeitsmittel oder von einem oder allen bei mehreren Arbeitsmitteln verschieden sind, unter Übertragung der Wärme von einem auf das andere Mittel durch Wärmeübertragungsflächen Verwendung finden.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch i, bei welchem die Arbeitsmittel des Kompressions-und Expansionsvorganges verschieden sind, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige Arbeitsmittel des Expansionsvorganges vermittels Wärmeübertragungsflächen, insbesondere in Gegenstromanordnung, während des Kompressionsv organgrts durch die Flüssigkeitswärme des im Kompressionsvorgang fließenden Mittels erwärmt wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompressorkühlung durch Einspritzung des im Kompressionsvorgang verwendeten Mittels erfolgt. .I.
  4. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitswärme (les im Kompressionsvorgang fließenden Mittels, die nicht an den Oberspeicher abgegeben werden kann, dem Kompressor stufenweise zur Verminderung der durch Rückleitung der Flüssigkeitswärme entstehenden Verluste zugeführt wird.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch i, bei welchem der Kompressions- und Expansionsvorgang mit dem gleichen Mittel erfolgt, das Speichermittel von diesem aber verschieden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärme der im Kompressionsvorgang niedergeschlagenen Flüssigkeit vermittels Austauscher an Flüssigkeit aus dem Unterspeicher abgegeben und mit dieser dem Oberspeicher zugeführt wird, während die im Expansionsvorgang niedergeschlagene Arbeitsflüssigkeit durch ein Förderorgan in den Expansionskreislauf zurückgefördert und vermittels Austauscher, die ihre Wärme von Speicherflüssigkeit erhalten, die aus dem Oberspeicher in den U=nterspeicher fließt, erwärmt wird.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch i, bei welchem die Ladung und Entladung der Speicher durch Umwälzen der Mittel erfolgt, denen in besonderen Verdampiern Wärme entzogen und in Kondensatoren Wärme zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß Verdampfer und Kondensatoren j e in Reihe geschaltet «-erden, um stufenweise Ladung und Entladung zur Verminderung der Gefällverluste zu ermöglichen.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch I und a, dadurch gekennzeichnet, daß der Oberspeicher zwei oder mehr Stufen verschiedener Temperatur oder Drücke erhält. B. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zur Regelung der Kompressorleistung entweder das :Mittel verschiedenen Stufen des Kompressors zugeführt oder aus ihnen entnommen wird oder Difusorregelung Verwendung findet. g. Verfahren nach Anspruch i oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Oberspeicher unter Aufrechterhaltung seines Arbeitens als Verdrängungsspeicher geringe Temperaturschwankungen in der Weise zugelassen werden, daß z. B. während der Expansion bei kleiner Last die Temperatursenkung des umgewälzten Speicherwassers vergrößert wird.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4101056A4 (de) * 2020-02-03 2024-02-28 Malta Inc. Gepumptes elektrisches wärmespeichersystem mit doppelkupplungsantriebssystem
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