ES2567002A1

ES2567002A1 - High temperature thermal storage tank (Machine-translation by Google Translate, not legally binding)

Info

Publication number: ES2567002A1
Application number: ES201400808A
Authority: ES
Inventors: Elliott TRÉVOR BACHÉ; Pablo GIMÉNEZ GAVARRELL; Edouard GONZÁLEZ ROUBAUD; Irene ORDOÑEZ BARREIRO
Original assignee: Abengoa Solar New Technologies SA
Current assignee: Abengoa Solar New Technologies SA
Priority date: 2014-10-15
Filing date: 2014-10-15
Publication date: 2016-04-18
Anticipated expiration: 2034-10-15
Also published as: ES2567002B1

Abstract

Thermal storage tank at high temperature, comprising a structure of stacked monoliths (4), these being refractory and with a series of recesses (3) configured to circulate a heat transfer gas through it. The structure of stacked monoliths (4) comprises at least one intermediate layer (5, 6) configured to limit the transfer of energy by radiation and conduction. Said intermediate layer can be: I) intermediate layer of monoliths (5) of a material whose emissivity coefficient and whose thermal conductivity is lower than the coefficient of emissivity and to the thermal conductivity of the monoliths that make up the structure of stacked monoliths (4), and Ii) intermediate layer of air (6) delimited by a coating of a material with a coefficient of emissivity lower than that of the monoliths that make up the structure of stacked monoliths. (Machine-translation by Google Translate, not legally binding)

Description

esta aplicación de almacenamiento de calor suelen tener un tamaño de 0,15m x 0,15m x 0,15m. Estos monolitos se apilan y se agrupan para tener un tanque que almacene suficiente energía sin tener demasiada superficie externa, ya que dicha superficie implica pérdidas de calor hacia el ambiente. Como ejemplo de este tipo de sistemas de acumulación de energía térmica se encuentra un acumulador de calor divulgado en el documento CN201096465 (Y), donde dicho acumulador está formado por monolitos en forma de panal. Además se encuentra reforzado y presenta capas de amortiguación de expansión térmica dispuestas entre los monolitos para evitar fracturas. Debida a la alta proporción entre superficie y volumen de los sistemas o tanques formados por monolitos apilados (del orden de 500 a 2000 m2/m3), la transferencia de calor se hace muy rápidamente (véase por ejemplo, el documento: Rafidi N., Slaziak W. Thermal performance analysis on a two composite material honeycomb heat regenerators used for HiTAC burners. Applied Thermal Engineering. 25 (2005) pp. 2966-2982). Durante el proceso de carga y descarga del sistema o tanque de almacenamiento, la convección es el mecanismo de transferencia más importante. No obstante, cuando dicho sistema está en modo de espera, es decir, no se está produciendo ni la carga ni la descarga del mismo, el mecanismo más importante de transferencia de calor entre zonas del sistema que están a distinta temperatura es la radiación y conducción (véase el documento: Y. Asakuma, T. Yamamoto. "Effective Thermal Conductivity with Convection and Radiation in Packed Sed". Journal of Energy and Power Engineering. Vol. 7 (2013) pp. 639-646, donde se pone de manifiesto el problema de la transferencia por radiación a altas temperaturas pero en caso de lechos empacados). Además, la convección natural apenas tiene lugar porque la zona más caliente se dispone en la parte superior del sistema y la zona más fría en la parte inferior del mismo. La transferencia de calor por radiación y conducción entre los monolitos del tanque supone un inconveniente en este tipo de sistemas de almacenamiento, ya que implica pérdidas de calor en aquellos monolitos que se encuentran a mayor temperatura durante el modo de espera. Dichas pérdidas, suponen un inconveniente en cuanto a la temperatura del aire o gas caloportador a la salida del tanque en fase de descarga. A mayores pérdidas en los monolitos, menor será la temperatura máxima de los monolitos y por tanto, menor temperatura alcanzará el gas a su paso a través de dichos monolitos. Por tanto, es importante reducir la transferencia de calor entre los distintos niveles del tanque para que durante la descarga del tanque de almacenamiento el gas caloportador aumente su temperatura hasta el valor deseado (temperaturas altas, similares a las temperaturas de entrada del gas en la turbina; del orden de 10000e o superior). Por ello es importante que no exista transferencia de calor por radiación y conducción entre monolitos, ya que eso implicaría pérdidas de energía en los monolitos más fríos, donde el fenómeno de transferencia más importante es la conducción, y entre los más más calientes donde los fenómenos de transferencia más importantes son conducción y radiación y, por tanto, esto implicaría una reducción de la temperatura del gas caloportador a la salida del sistema. Visto de otra forma, también es importante tener una baja temperatura de salida del tanque de almacenamiento en modo carga para que dicha corriente de aire se pueda utilizar en un ciclo Brayton, dado que los componentes actuales para ciclos Brayton tal como soplantes o compresores (del inglés, blowers), que compensan las pérdidas de carga en el almacenamiento, no aceptan altas temperaturas en sus entradas. Actualmente no se conoce ninguna solución al problema que plantea la transferencia de calor por radiación y/o conducción entre las distintas zonas o capas de monolitos en este tipo de sistemas. Es importante reducir al máximo dicha transferencia con objeto de evitar pérdida de calor en las capas a más alta temperatura, tal y como se ha comentado en el párrafo anterior. La solución más obvia a este problema sería la de separar los monolitos en varios tanques. Sin embargo, esta solución sería más costosa por la necesidad de construir varios tanques, especialmente si éstos son presurizados. Además, se producirían pérdidas de presión en las conducciones entre tanques, lo que se traduciría en pérdidas de carga en el sistema, y por tanto, de potencia en la turbina. This heat storage application usually has a size of 0.15m x 0.15m x 0.15m. These monoliths are stacked and grouped together to have a tank that stores enough energy without having too much external surface, since this surface implies losses of heat towards the environment. An example of this type of thermal energy accumulation system is a heat accumulator disclosed in document CN201096465 (Y), where said accumulator is formed by honeycomb monoliths. It is also reinforced and has layers of thermal expansion damping arranged between the monoliths to avoid fractures. Due to the high proportion between surface and volume of systems or tanks formed by stacked monoliths (of the order of 500 to 2000 m2 / m3), heat transfer is done very quickly (see for example, the document: Rafidi N., Slaziak W. Thermal performance analysis on a two composite material honeycomb heat regenerators used for HiTAC burners. Applied Thermal Engineering. 25 (2005) pp. 2966-2982). During the loading and unloading process of the storage system or tank, convection is the most important transfer mechanism. However, when said system is in standby mode, that is, neither its loading nor discharge is taking place, the most important mechanism of heat transfer between areas of the system that are at different temperatures is radiation and conduction. (see document: Y. Asakuma, T. Yamamoto. "Effective Thermal Conductivity with Convection and Radiation in Packed Sed." Journal of Energy and Power Engineering. Vol. 7 (2013) pp. 639-646, where it is revealed the problem of radiation transfer at high temperatures but in the case of packed beds). In addition, natural convection barely takes place because the hottest zone is arranged at the top of the system and the coldest zone at the bottom of it. The heat transfer by radiation and conduction between the monoliths of the tank supposes an inconvenience in this type of storage systems, since it implies heat losses in those monoliths that are at a higher temperature during the standby mode. These losses are an inconvenience in terms of the temperature of the air or heat transfer gas at the exit of the tank in the discharge phase. The greater the losses in the monoliths, the lower the maximum temperature of the monoliths and therefore, the lower temperature the gas will reach as it passes through said monoliths. Therefore, it is important to reduce the heat transfer between different levels of the tank so that during the discharge of the storage tank the heat carrier gas increases its temperature to the desired value (high temperatures, similar to the inlet temperatures of the gas in the turbine ; of the order of 10000e or higher). Therefore it is important that there is no heat transfer by radiation and conduction between monoliths, since that would imply losses of energy in the coldest monoliths, where the most important transfer phenomenon is the conduction, and among the hottest ones where the phenomena The most important transfer are conduction and radiation and, therefore, this would imply a reduction in the temperature of the heat transfer gas at the exit of the system. Seen in another way, it is also important to have a low outlet temperature of the storage tank in load mode so that said air flow can be used in a Brayton cycle, given that the current components for Brayton cycles such as blowers or compressors (from English, blowers), which compensate for storage losses, do not accept high temperatures at their entrances. Currently there is no known solution to the problem posed by the transfer of heat by radiation and / or conduction between the different zones or layers of monoliths in this type of systems. It is important to minimize such transfer in order to avoid heat loss in the layers at a higher temperature, as mentioned in the previous paragraph. The most obvious solution to this problem would be to separate the monoliths into several tanks. However, this solution would be more expensive because of the need to build several tanks, especially if they are pressurized. In addition, pressure losses would occur in the conduits between tanks, which would result in losses of load in the system, and therefore, of power in the turbine.

El sistema de almacenamiento que se describe en la presente invención intenta limitar la transferencia debida a radiación y conducción dentro de un tanque formado por monolitos sin tener que recurrir a varios tanques por los inconvenientes que ello conlleva, por lo que se presenta una propuesta novedosa para solventar el inconveniente que supone la transferencia de energía entre distintas capas de monolitos por radiación y conducción. Descripción de la invención La presente invención describe un tanque de almacenamiento térmico que comprende una estructura formada por monolitos apilados en las tres direcciones del espacio (en adelante, estructura de monolitos apilados) donde cada monolito dispone de varios huecos o canales dispuestos para la circulación a su través de un gas caloportador. El gas caloportador es el gas que cede o absorbe energía al tanque de almacenamiento durante la carga y descarga del mismo respectivamente. Los monolitos que conforman la estructura de monolitos apilados son de material refractario, preferiblemente con una conductividad inferior a 10 W/mK a una temperatura superior a 4000e (que es la temperatura mínima de operación del tanque). Con objeto de reducir o evitar la transferencia de calor por radiación y conducción entre las distintas capas de monolitos, que se produce entre las capas adyacentes entre las que haya un gradiente de temperatura cuando el tanque está en modo de espera o de reposo (es decir, cuando no está siendo cargado ni descargado), el tanque comprende al menos una capa intermedia de baja emisividad y conductividad configurada para tal fin, estando dicha capa intermedia situada entre la capa superior y la capa inferior de monolitos que conforman la estructura de monolitos apilados. Dicha capa intermedia puede ser de dos tipos: i) Capa de monolitos de un material cuyo coeficiente de emisividad y cuya conductividad térmica es inferior al coeficiente de emisividad y conductividad térmica que presentan los monolitos que conforman la estructura de monolitos apilados a la temperatura de operación del tanque (capa intermedia de tipo (i» The storage system described in the present invention attempts to limit the transfer due to radiation and conduction within a tank formed by monoliths without having to resort to several tanks due to the inconvenience that this entails, so a novel proposal is presented for solve the inconvenience of the transfer of energy between different layers of monoliths by radiation and conduction. Description of the invention The present invention describes a thermal storage tank comprising a structure formed by stacked monoliths in the three directions of space (hereinafter, stacked monolith structure) where each monolith has several holes or channels arranged for circulation to its through a heat transfer gas. The heat transfer gas is the gas that yields or absorbs energy to the storage tank during its loading and unloading, respectively. The monoliths that make up the structure of stacked monoliths are of refractory material, preferably with a conductivity of less than 10 W / mK at a temperature greater than 4000e (which is the minimum operating temperature of the tank). In order to reduce or prevent heat transfer by radiation and conduction between the different layers of monoliths, which occurs between adjacent layers between which there is a temperature gradient when the tank is in standby or idle mode (i.e. , when it is not being loaded or unloaded), the tank comprises at least one intermediate layer of low emissivity and conductivity configured for this purpose, said intermediate layer being located between the upper layer and the lower layer of monoliths that make up the structure of stacked monoliths . Said intermediate layer can be of two types: i) Layer of monoliths of a material whose coefficient of emissivity and whose thermal conductivity is lower than the coefficient of emissivity and thermal conductivity presented by the monoliths that make up the structure of monoliths stacked at the operating temperature of the tank (intermediate layer type (i »

Preferiblemente, el coeficiente de emisividad de la capa intermedia de monolitos es inferior a 0,5 a temperaturas superiores a 400°C. ii) Capa de aire delimitada por un recubrimiento tanto por los laterales, como por su cara superior e inferior, siendo dicho recubrimiento de un material con un coeficiente de emisividad inferior al coeficiente de emisividad que presentan los monolitos que conforman la estructura de monolitos apilados a la temperatura de operación del tanque y, presentando dicho recubrimiento huecos para permitir el paso de gas caloportador a su través (capa intermedia de tipo (ji». Preferiblemente, el coeficiente de emisividad del recubrimiento de la capa intermedia de aire es inferior a 0,5 a temperaturas superiores a 400°C. Cuando el gas caloportador circula a través del tanque por los huecos de los monolitos, esta capa de aire queda rellenada con dicho gas caloportador. Durante el proceso de carga, el gas caloportador a alta temperatura se introduce por la parte superior del tanque y atraviesa las distintas capas de monolitos por los huecos o canales que éstos presentan a la vez que va cediendo energía térmica a los mismos por radiación y conducción. Tras la fase de carga, la zona del tanque situada por encima de la capa intermedia de baja emisividad y conductividad queda a temperaturas más altas con respeto al promedio global del tanque, y la parte inferior queda a temperaturas más bajas con respeto al promedio global, minimizándose la transferencia térmica por radiación y conducción entre estas dos zonas en la fase de espera debido precisamente a la presencia de la capa intermedia. Dependiendo del tamaño del tanque y de la potencia requerida por la turbina y el resto del sistema, se define en qué altura se pone la capa o capas intermedias de baja emisividad y conductividad. Preferably, the emissivity coefficient of the intermediate monolith layer is less than 0.5 at temperatures greater than 400 ° C. ii) Layer of air delimited by a coating both on the sides, as on its upper and lower face, said coating being a material with an emissivity coefficient lower than the emissivity coefficient presented by the monoliths that make up the structure of monoliths stacked at the operating temperature of the tank and, with said hollow coating presenting to allow the passage of heat transfer gas through it (intermediate layer of type (chi). Preferably, the emissivity coefficient of the coating of the intermediate layer of air is less than 0, 5 at temperatures above 400 ° C. When the heat transfer gas circulates through the tank through the holes of the monoliths, this layer of air is filled with said heat transfer gas During the charging process, the high temperature heat transfer gas is introduced through the upper part of the tank and it crosses the different layers of monoliths through the holes or channels that these present at the same time as it goes thermal energy to them by radiation and conduction. After the loading phase, the area of the tank located above the intermediate layer of low emissivity and conductivity is at higher temperatures with respect to the global average of the tank, and the lower part is at lower temperatures with respect to the global average, minimizing the thermal transfer by radiation and conduction between these two zones in the waiting phase due precisely to the presence of the intermediate layer. Depending on the size of the tank and the power required by the turbine and the rest of the system, it is defined at what height the intermediate layer or layers of low emissivity and conductivity are placed.

Durante el proceso de descarga, el gas caloportador a baja temperatura se introduce por la parte inferior del tanque y atraviesa las distintas capas de monolitos por los huecos o canales que éstos presentan a la vez que va absorbiendo energía térmica almacenada en la estructura de monolitos apilados. During the discharge process, the heat transfer gas at low temperature is introduced through the bottom of the tank and passes through the different layers of monoliths through the holes or channels they present while absorbing thermal energy stored in the structure of stacked monoliths .

5 En una primera realización, el tanque comprende una única capa intermedia, bien del tipo i) ó ii) mencionadas anteriormente, dividiendo así la estructura de monolitos apilados en dos secciones. Preferiblemente esta capa intermedia divide la estructura de monolitos en dos secciones de igual altura. De esta forma, la altura de cada sección sería aproximadamente el 50% de la altura total del tanque. In a first embodiment, the tank comprises a single intermediate layer, either of the type i) or ii) mentioned above, thus dividing the structure of stacked monoliths into two sections. Preferably this intermediate layer divides the monolith structure into two sections of equal height. In this way, the height of each section would be approximately 50% of the total height of the tank.

lOEn una segunda realización, el tanque comprende dos capas intermedias, de forma que la estructura de monolitos apilados quedaría dividida en tres secciones: una superior, otra intermedia y otra inferior. Ambas capas intermedias podrían ser del tipo i) mencionado anteriormente, o bien del tipo ii) o bien una de ellas del tipo i) y otra del tipo ii). La primera capa intermedia se encontraría entre la sección superior y la sección intermedia y la segunda In a second embodiment, the tank comprises two intermediate layers, so that the structure of stacked monoliths would be divided into three sections: an upper one, an intermediate one and a lower one. Both intermediate layers could be of type i) mentioned above, or of type ii) or one of them of type i) and another of type ii). The first intermediate layer would be between the upper section and the intermediate section and the second

15 capa intermedia se encontraría entre la sección intermedia y la inferior. Preferiblemente, en esta segunda realización, las capas intermedias se situarían a una altura tal que las secciones tendrían la siguiente altura aproximadamente: -la sección superior: 20% de la altura total de la estructura de monolitos apilados -la sección intermedia: 60% de la altura total de la estructura de monolitos apilados The intermediate layer would be between the intermediate and the lower section. Preferably, in this second embodiment, the intermediate layers would be located at a height such that the sections would have the following height approximately: -the upper section: 20% of the total height of the stacked monolith structure -the intermediate section: 60% the total height of the stacked monolith structure

20 -la sección inferior: 20% de la altura total de la estructura de monolitos apilados Esta realización sería la más adecuada para un ciclo de Brayton con aporte de energía solar. Las capas intermedias también se podrían situar a una altura tal que las secciones tendrían la siguiente altura aproximadamente: -la sección superior: 10% de la altura total de la estructura de monolitos apilados 20 -the lower section: 20% of the total height of the stacked monolith structure This embodiment would be the most suitable for a Brayton cycle with solar energy input. The intermediate layers could also be placed at a height such that the sections would have the following height approximately: -the upper section: 10% of the total height of the stacked monolith structure

25 -la sección intermedia: 80% de la altura total de la estructura de monolitos apilados -la sección inferior: 10% de la altura total de la estructura de monolitos apilados En otra realización, las capas intermedias también se podrían situar a una altura tal que las secciones tendrían la siguiente altura aproximadamente: -la sección superior: 30% de la altura total de la estructura de monolitos apilados 25 -the intermediate section: 80% of the total height of the stacked monolith structure -the bottom section: 10% of the total height of the stacked monolith structure In another embodiment, the intermediate layers could also be placed at such a height that the sections would have the following height approximately: -the upper section: 30% of the total height of the stacked monolith structure

30 -la sección intermedia: 40% de la altura total de la estructura de monolitos apilados -la sección inferior: 30% de la altura total de la estructura de monolitos apilados En una realización preferida, el material refractario que conforma la estructura de monolitos apilados es un material cerámico. 30 -the intermediate section: 40% of the total height of the stacked monolith structure -the bottom section: 30% of the total height of the stacked monolith structure In a preferred embodiment, the refractory material that forms the stacked monolith structure It is a ceramic material.

Las capas intermedias de monolitos (capa intermedia de tipo (i)) deben estar formadas por 35 materiales menos emisivos y menos conductores que los que forman los monolitos refractarios que forman la estructura apilada de monolitos. Un material típico que conforma la estructura apilada de monolitos es la mullita (material cerámico), cuyo coeficiente de emisividad está alrededor de 0,5. Luego un material que tenga una emisividad inferior y una conductividad inferior a la de la mullita sería adecuado para formar la capa de monolitos tipo (i). Además de mullita, los monolitos que conforman la estructura apilada pueden ser de otros materiales refractarios, como, por ejemplo: alúmina, mullita, cordierita o materiales compuestos que comprendan carburo de silicio, wolframio, molibdeno, zirconio, etc. En otra realización, el tanque comprende tres o más capas intermedias de forma que la estructura de monolitos apilados quedaría dividida en cuatro o más secciones. Un material preferido para formar la capa intermedia de monolitos (capa intermedia tipo (i» es la magnesia. Los monolitos tienen preferiblemente una estructura en forma de panal, donde la sección de los canales puede variar, pudiendo ser dicha sección cuadrada, hexagonal, etc. Además, los canales presentan una disposición vertical, es decir, son paralelos a la altura del tanque. En general, la capa intermedia de monolitos presenta un espesor del orden del espesor de las capas de monolitos cerámicos que conforma la estructura apilada o incluso inferior. Pero para que las capas intermedias cumplan su misión de reducir la transferencia de energía entre las capas de monolitos deben tener un espesor de al menos 1 cm. En un panal de 0.15m x 0.15m y 60 x 60 celdas en la sección transversal, una distancia de 0.01 m es suficiente para que se pierda una temperatura de sólo 1 OK en 10 días. La estructura apilada de monolitos en su conjunto está rodeada por una pared de aislamiento térmico que completa la estructura del tanque. En el caso de que la capa intermedia sea una capa de aire delimitada por un recubrimiento (capa intermedia del tipo (ii», el tanque comprende una pared horizontal que cubre la sección transversal del interior del tanque, con huecos para dejar pasar el aire. La finalidad de esta pared horizontal es la de sustentar los monolitos que quedan por encima de la capa intermedia de aire. Esta pared horizontal está fijada a la pared de aislamiento térmico que rodea a la estructura de monolitos apilados. Esta pared no deja pasar el gas caloportador al espacio que existe entre la estructura de monolitos apilados y la pared de aislamiento térmico que rodea a la misma. El material que conforma los monolitos de la estructura de monolitos apilados deberá tener suficiente resistencia mecánica para aguantar las dilataciones térmicas producidas por el propio material sometido a elevadas presiones y temperaturas, no obstante, entre los monolitos puede disponerse un material termoexpansivo para evitar que sufran roturas por estar sometidos a altas presiones tras una expansión térmica. Un material termoexpansivo tiene la propiedad de soportar el estrés provocado por cambios de temperatura en el material adyacente. The intermediate layers of monoliths (intermediate layer of type (i)) must consist of less emissive and less conductive materials than those that form the refractory monoliths that form the stacked monolith structure. A typical material that makes up the stacked monolith structure is mullite (ceramic material), whose emissivity coefficient is around 0.5. Then a material that has a lower emissivity and a conductivity lower than that of the mullite would be suitable to form the layer of monoliths type (i). In addition to mullite, the monoliths that make up the stacked structure can be made of other refractory materials, such as alumina, mullite, cordierite or composite materials that comprise silicon carbide, tungsten, molybdenum, zirconium, etc. In another embodiment, the tank comprises three or more intermediate layers so that the stacked monolith structure would be divided into four or more sections. A preferred material for forming the intermediate layer of monoliths (intermediate layer type (i 'is magnesia. The monoliths preferably have a honeycomb-shaped structure, where the section of the channels can vary, said square, hexagonal, etc. section may be. In addition, the channels have a vertical arrangement, that is, they are parallel to the height of the tank In general, the intermediate layer of monoliths has a thickness of the order of the thickness of the layers of ceramic monoliths that make up the stacked or even lower structure. But for the intermediate layers to fulfill their mission of reducing the transfer of energy between the layers of monoliths they must have a thickness of at least 1 cm In a honeycomb of 0.15mx 0.15m and 60x60 cells in the cross section, a distance 0.01 m is enough to lose a temperature of only 1 OK in 10 days.The stacked structure of monoliths as a whole is surrounded by a wall of tea insulation rhemic that completes the structure of the tank. In the event that the intermediate layer is a layer of air delimited by a coating (intermediate layer of type (ii '), the tank comprises a horizontal wall that covers the cross-section of the inside of the tank, with gaps to let the air pass. The purpose of this horizontal wall is to support the monoliths that remain above the intermediate layer of air.This horizontal wall is fixed to the thermal insulation wall that surrounds the stacked monolith structure.This wall does not let the gas pass heat transfer to the space between the structure of stacked monoliths and the thermal insulation wall that surrounds it.The material that forms the monoliths of the stacked monoliths structure must have sufficient mechanical strength to withstand the thermal expansion produced by the material itself subjected to high pressures and temperatures, however, a thermoexpansive material can be arranged between the monoliths to prevent tar that suffer breakage by being subjected to high pressures after thermal expansion. A thermoexpansive material has the property of withstanding the stress caused by changes in temperature in the adjacent material.

Breve descripción de los dibujos Brief description of the drawings

Figura 1: muestra una representación de diferentes monolitos. Figura 2: muestra la sección transversal de un monolito con estructura en forma de panal. Figura 3: muestra un ejemplo de agrupamiento de los monolitos (vista en planta). Cada cuadrado representa un monolito. Figura 4: muestra una sección longitudinal del tanque de la presente invención con capas intermedias del tipo (i) mostradas anteriormente. Figura 5: muestra una sección longitudinal del tanque que presenta capas de aire (tipo (ii) indicadas anteriormente) Figura 6: muestra una sección longitudinal del tanque que presenta una capa de aire entre la sección superior y la sección intermedia del tanque y una capa intermedia del tipo (i) descrita anteriormente entre la sección inferior y la sección intermedia. Las referencias que aparecen en las figuras son las siguientes: 1.-Tanque 2.-Monolito 3.-Huecos (o canales) 4.-Estructura de monolitos apilados 41.-Sección superior de la estructura de monolitos apilados 42.-Sección intermedia de la estructura de monolitos apilados 43.-Sección inferior de la estructura de monolitos apilados 5.-Capa intermedia de tipo (i) 6.-Capa intermedia de aire (tipo (H». 7.-Recubrimiento que delimita la capa intermedia de aire 8.-Pared horizontal sustentadora 9.-Pared de aislamiento térmico Figure 1: shows a representation of different monoliths. Figure 2: shows the cross section of a honeycomb-shaped monolith. Figure 3: shows an example of grouping of monoliths (plan view). Each square represents a monolith. Figure 4: shows a longitudinal section of the tank of the present invention with intermediate layers of the type (i) shown above. Figure 5: shows a longitudinal section of the tank that has layers of air (type (ii) indicated above) Figure 6: shows a longitudinal section of the tank that has an air layer between the upper section and the intermediate section of the tank and a layer intermediate type (i) described above between the lower section and the intermediate section. The references that appear in the figures are the following: 1.-Tank 2.-Monolith 3.-Gaps (or channels) 4.-Stacked monoliths structure 41.-Upper section of stacked monoliths structure 42.-Intermediate section of the structure of stacked monoliths 43.-Lower section of the structure of stacked monoliths 5.-Intermediate layer of type (i) 6.-Intermediate layer of air (type (H ». 7.-Coating that delimits the intermediate layer of air 8.-Horizontal support wall 9.-Thermal insulation wall

10. Pared de aislamiento de flujo 10. Flow isolation wall

Descripción detallada de la invención Detailed description of the invention

A continuación se muestra una descripción detallada de la invención, pero no limitativa de la misma. Tal y como se muestra en la figura 1 y 2, cada monolito (2) dispone de una serie de huecos A detailed description of the invention is shown below, but not limited thereto. As shown in Figure 1 and 2, each monolith (2) has a series of holes

(3) en forma de canal a través de los cuales circula el gas calo portador. Los monolitos (2) son apilados para conformar de esta manera la estructura de monolitos apilados (4). En la figura 3 se muestra un ejemplo de apilamiento en forma circular para minimizar la superficie exterior de la estructura (4). Se podrían emplear otras formas de apilamiento si fuera más interesante desde el punto de vista de fabricación. En la figura 4 se muestra una realización de un tanque (1) que comprende una estructura de monolitos apilados (4) de material refractario, preferiblemente con una conductividad inferior a 10 W/mK a una temperatura superior a 400°C. El tanque (1) comprende dos capas intermedias de monolitos (5) que dividen la estructura de monolitos apilados (4) en tres secciones. Estas capas intermedias están formadas por monolitos de un material con coeficiente de emisividad inferior al que presentan los monolitos que conforman la estructura de monolitos apilados (4) y cuya conductividad térmica es, asimismo, inferior a la conductividad térmica que presentan los monolitos que conforman la estructura de monolitos apilados (4). En la figura 5 se muestra una realización de un tanque (1) formado por la estructura de monolitos apilados (4) que comprende dos capas intermedias de aire (6) delimitadas por un recubrimiento (7) tanto por los laterales, como por su cara superior e inferior, siendo dicho recubrimiento de un material con un coeficiente de emisividad inferior al coeficiente de emisividad que presentan los monolitos que conforman la estructura de monolitos (4). A continuación y tal y como muestra la figura 6, se describe en detalle una realización preferida de un tanque que incluye una primera capa intermedia de aire (6) y una segunda capa intermedia del tipo (i) explicada anteriormente. El tanque comprende una estructura de monolitos apilados (4) cuya altura total son 15 metros. Cada monolito (2) mide 0,15m x 0,15m x 0,15m y presenta forma de panal con 25x25 canales o huecos (3) de sección cuadrada de 4,90 mm de lado. Estos monolitos están fabricados en alúmina. Los monolitos se agrupan en una forma que se aproxima lo más posible a un cilindro para aprovechar al máximo el espacio en el tanque (véase Figura 3) y tener la menor superficie exterior. El diámetro aproximado de la circunferencia que rodearía a la estructura de monolitos tiene una longitud de 20 m. La estructura de monolitos apilados (4) presenta una primera capa intermedia de aire (6). Esta capa de aire está delimitada, tanto por la parte superior, como por la inferior y por laterales por un recubrimiento de wolframio. Además, sobre esta capa se sitúa una pared horizontal sustentadora (8) (por ejemplo de acero al carbono) que sostiene los monolitos apilados que se encuentran por encima de esta capa de aire (6). Esta pared horizontal (8) está fijada a la pared de aislamiento térmico (9) que rodea a toda la estructura de monolitos apilados (4). En el lateral de la capa intermedia, entre ésta y la pared térmica (9) se ubica una pared de aislamiento de flujo (10). Esta pared de aislamiento de flujo (10) impide que el gas caloportador se introduzca entre monolitos (4) y pared de aislamiento térmico (9). (3) in the form of a channel through which the calo carrier gas circulates. The monoliths (2) are stacked to form the structure of stacked monoliths (4). An example of circular stacking is shown in Figure 3 to minimize the outer surface of the structure (4). Other forms of stacking could be used if it were more interesting from a manufacturing point of view. Figure 4 shows an embodiment of a tank (1) comprising a structure of stacked monoliths (4) of refractory material, preferably with a conductivity of less than 10 W / mK at a temperature greater than 400 ° C. The tank (1) comprises two intermediate layers of monoliths (5) that divide the structure of stacked monoliths (4) into three sections. These intermediate layers are formed by monoliths of a material with a lower emissivity coefficient than the monoliths that make up the structure of stacked monoliths (4) and whose thermal conductivity is also lower than the thermal conductivity of the monoliths that make up the monoliths. stacked monolith structure (4). Figure 5 shows an embodiment of a tank (1) formed by the structure of stacked monoliths (4) comprising two intermediate layers of air (6) delimited by a coating (7) both on the sides, as on its face upper and lower, said coating being a material with an emissivity coefficient lower than the emissivity coefficient presented by the monoliths that make up the monolith structure (4). Next, and as shown in Figure 6, a preferred embodiment of a tank including a first intermediate layer of air (6) and a second intermediate layer of the type (i) explained above is described in detail. The tank comprises a structure of stacked monoliths (4) whose total height is 15 meters. Each monolith (2) measures 0.15m x 0.15m x 0.15m and has a honeycomb shape with 25x25 channels or holes (3) with a square section of 4.90 mm side. These monoliths are made of alumina. The monoliths are grouped in a way that is as close as possible to a cylinder to maximize space in the tank (see Figure 3) and have the smallest outer surface. The approximate diameter of the circumference that would surround the monolith structure is 20 m long. The structure of stacked monoliths (4) has a first intermediate layer of air (6). This air layer is delimited, both by the top, the bottom and sides by a tungsten coating. In addition, on this layer there is a horizontal supporting wall (8) (for example carbon steel) that supports the stacked monoliths that are located above this layer of air (6). This horizontal wall (8) is fixed to the thermal insulation wall (9) that surrounds the entire structure of stacked monoliths (4). On the side of the intermediate layer, between it and the thermal wall (9) a flow isolation wall (10) is located. This flow isolation wall (10) prevents the heat transfer gas from entering between monoliths (4) and thermal insulation wall (9).

Esta pared horizontal (8) presenta huecos para permitir el paso del gas caloportador (aire, por ejemplo) durante el proceso de carga y descarga y, además, está configurada para soportar temperaturas de hasta 10000e o incluso superiores. La estructura de monolitos apilados (4) presenta una segunda capa intermedia de tipo (i) (5). This horizontal wall (8) has holes to allow the passage of heat transfer gas (air, through example) during the loading and unloading process and is also configured to support temperatures up to 10000e or even higher. The structure of stacked monoliths (4) has a second intermediate layer of type (i) (5).

5 Estos monolitos en particular son ladrillos de magnesia. De esta forma la estructura de monolitos apilados (4) queda dividida en tres secciones: una superior (41), una intermedia (42), y una inferior (43). La primera capa intermedia de aire (6) quedaría entre la sección superior (41) y la sección intermedia (42) y la segunda capa intermedia de tipo (i) (5) quedaría entre la sección intermedia (42) y la sección inferior (43). 5 These monoliths in particular are magnesia bricks. In this way the structure of stacked monoliths (4) is divided into three sections: an upper one (41), an intermediate one (42), and a lower one (43). The first intermediate layer of air (6) would be between the upper section (41) and the intermediate section (42) and the second intermediate layer of type (i) (5) would be between the intermediate section (42) and the lower section ( 43).

10 La altura de cada sección sería aproximadamente la siguiente: -la sección superior (41): 10% de la altura total de la estructura de monolitos apilados (4) -la sección intermedia (42): 80% de la altura total de la estructura de monolitos apilados (4) -la sección inferior (43): 10% de la altura total de la estructura de monolitos apilados (4) La estructura de monolitos apilados (4) se ajusta lo más posible a un agrupamiento cilíndrico 10 The height of each section would be approximately the following: -the upper section (41): 10% of the total height of the stacked monolith structure (4) -the intermediate section (42): 80% of the total height of the stacked monolith structure (4) -the lower section (43): 10% of the total height of the stacked monolith structure (4) The stacked monolith structure (4) fits as much as possible to a cylindrical cluster

15 y se aísla con una pared de aislamiento térmico (9) que rodea a la estructura de monolitos apilados (4). 15 and is isolated with a thermal insulation wall (9) that surrounds the structure of stacked monoliths (4).

Claims

7. 7.: Tanque de almacenamiento térmico a alta temperatura, según reivindicación 6 caracterizado por que las secciones tienen la siguiente altura aproximadamente: -la sección superior (41): 20% de la altura total de la estructura de monolitos apilados (4) -la sección intermedia (42): 60% de la altura total de la estructura de monolitos apilados (4) -la sección inferior (43): 20% de la altura total de la estructura de monolitos apilados (4). High temperature thermal storage tank according to claim 6 characterized in that the sections have the following height approximately: -the upper section (41): 20% of the total height of the stacked monolith structure (4) -the intermediate section (42): 60% of the total height of the stacked monolith structure (4) -the lower section (43): 20% of the total height of the stacked monolith structure (4).

8. 8.: Tanque de almacenamiento térmico a alta temperatura, según reivindicación 6 caracterizado por que las secciones tienen la siguiente altura aproximadamente: -la sección superior (41): 10% de la altura total de la estructura de monolitos apilados (4) -la sección intermedia (42): 80% de la altura total de la estructura de monolitos apilados (4) -la sección inferior (43): 10% de la altura total de la estructura de monolitos apilados (4). High temperature thermal storage tank according to claim 6 characterized in that the sections have the following height approximately: -the upper section (41): 10% of the total height of the stacked monolith structure (4) -the intermediate section (42): 80% of the total height of the stacked monolith structure (4) -the lower section (43): 10% of the total height of the stacked monolith structure (4).

9. 9.: Tanque de almacenamiento térmico a alta temperatura, según reivindicación 6 caracterizado por que las secciones tienen la siguiente altura aproximadamente: -la sección superior (41): 30% de la altura total de la estructura de monolitos apilados (4) -la sección intermedia (42): 40% de la altura total de la estructura de monolitos apilados (4) -la sección inferior (43): 30% de la altura total de la estructura de monolitos apilados (4). High temperature thermal storage tank according to claim 6 characterized in that the sections have the following height approximately: -the upper section (41): 30% of the total height of the stacked monolith structure (4) -the intermediate section (42): 40% of the total height of the stacked monolith structure (4) -the lower section (43): 30% of the total height of the stacked monolith structure (4).

10. 10.: Tanque de almacenamiento térmico a alta temperatura, según reivindicación 1 caracterizado por que los monolitos que conforman la estructura de monolitos apilados (4) están fabricados en un material seleccionado de alúmina, mullita y cordierita. High temperature thermal storage tank according to claim 1 characterized by the monoliths that make up the structure of stacked monoliths (4) They are made of a material selected from alumina, mullite and cordierite.

11. eleven.: Tanque de almacenamiento térmico a alta temperatura, según reivindicación 1 caracterizado por que el material que conforma los monolitos de la capa intermedia de tipo (i) es ladrillo de magnesia. High temperature thermal storage tank according to claim 1 characterized in that the material that forms the monoliths of the intermediate layer of type (i) It is magnesia brick.

12. 12.: Tanque de almacenamiento térmico a alta temperatura, según reivindicación 6 caracterizado porque una de las capas intermedias es una capa de monolitos (5) del tipo (i) y otra es una capa de aire (6) de tipo (ii). High temperature thermal storage tank according to claim 6 characterized in that one of the intermediate layers is a layer of monoliths (5) of type (i) and another is an air layer (6) of type (ii).

13. 13.: Tanque de almacenamiento térmico a alta temperatura, según reivindicación 1 caracterizado porque comprende una pared de aislamiento térmico (9) que rodea a toda la estructura de monolitos apilados (4). High temperature thermal storage tank according to claim 1 characterized in that it comprises a thermal insulation wall (9) that surrounds the entire stacked monolith structure (4).

14. 14.: Tanque de almacenamiento térmico a alta temperatura, según reivindicación 13 caracterizado porque en caso de que el tanque comprenda una capa intermedia de aire (6), comprende una pared horizontal sustentadora (8) configurada para sostener los monolitos apilados que se encuentran por encima de la capa intermedia de aire (6), estando esta pared horizontal sustentadora (8) fijada a la pared de aislamiento térmico (9). High temperature thermal storage tank according to claim 13 characterized in that in case the tank comprises an intermediate layer of air (6), comprises a horizontal support wall (8) configured to hold the monoliths stacked above the intermediate air layer (6), this wall being horizontal support (8) fixed to the thermal insulation wall (9).

15. fifteen.: Tanque de almacenamiento térmico a alta temperatura, según reivindicación 1 caracterizado porque comprende un material termoexpansivo entre los monolitos que conforman la estructura de monolitos apilados (4). High temperature thermal storage tank according to claim 1 characterized in that it comprises a thermoexpansive material among the monoliths that make up the structure of stacked monoliths (4).

16. 16.: Tanque de almacenamiento térmico a alta temperatura, según reivindicación 1 caracterizado porque el recubrimiento (7) que delimita la capa intermedia de aire (6) es de wolframio. High temperature thermal storage tank, according to claim 1, characterized in that the coating (7) delimiting the intermediate air layer (6) is tungsten.

17. High temperature thermal storage tank according to claim 1, characterized in that it comprises three or more intermediate layers (5,6).