ES2710711T3 - Almacenamiento de energía térmica con convección natural interna reducida - Google Patents
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Abstract
Almacenamiento de energía térmica que comprende un alojamiento (206), una estructura de almacenamiento de energía térmica dispuesta dentro del alojamiento (206), comprendiendo la estructura de almacenamiento de energía térmica elementos (220) de almacenamiento de energía térmica y una pluralidad de elementos (222) de división, estando dispuesta la pluralidad de elementos (222) de división de tal manera que los elementos (220) de almacenamiento de energía térmica se dividen en una pluralidad de capas, una entrada (202) de fluido, estando la entrada (202) de fluido en comunicación de fluido con el alojamiento (206) y adaptada para recibir un fluido de trabajo y proporcionar un flujo de fluido de trabajo hacia el alojamiento (206), y una estructura de reducción de convección dispuesta adyacente a la estructura de almacenamiento de energía térmica en un lado de la estructura de almacenamiento de energía térmica que está orientado hacia la entrada (202) de fluido, en el que la estructura de reducción de convección comprende una capa de elementos (224) de reducción de convección que se extiende en una dirección perpendicular a las capas de elementos (220) de almacenamiento térmico, y en el que la estructura de reducción de convección comprende al menos una placa perforada para soportar la capa de elementos (224) de reducción de convección.
Description
DE RIP I N
ALMACENAMIENTO DE ENERGIA TERMICA CON CONVECCION NATURAL INTERNA REDUCIDA
Campo de invencion
La presente invencion se refiere al campo de almacenamientos de ene^a termica, en particular a almacenamientos de energfa termica con conveccion natural interna reducida.
Tecnica anterior
El almacenamiento de ene^a termica desempena un papel importante en la mejora de la estabilidad de redes de suministro de ene^a y para aumentar la eficiencia energetica. Hay diferentes tipos de almacenamientos de energfa termica dependiendo de como se almacene la energfa (usando la capacidad calonfica de un material o usando la entalpfa de cambio de fase o incluso usando la entalpfa de reacciones qmmicas). Generalmente, estos almacenamientos termicos son instalaciones que se llenan con elementos de almacenamiento termico, que tienen la capacidad de calentarse y mantener una temperatura determinada. Los elementos de almacenamiento termico se calientan (se cargan) a traves de un flujo de trabajo de fluido (gas, lfquido o una mezcla de los mismos), que tiene una temperatura mas alta que los elementos de almacenamiento termico. La energfa almacenada puede recuperarse a traves de un flujo de fluido (con la misma composicion o con una diferente), que tiene una temperatura mas baja que los elementos de almacenamiento termico. Tal almacenamiento de energfa termica se conoce a partir de los documentos US 4807696 A, EP 2594753 A1 o DE 102011 100229 A1.
Cuando el almacenamiento de energfa termica cargado esta en un periodo de parada, es decir un periodo en el que no se alimenta flujo de fluido de trabajo de carga o descarga al almacenamiento, puede crearse un flujo de fluido todavfa dentro del almacenamiento debido a fenomenos de conveccion natural (gradientes de temperatura). Estas corrientes pueden tanto someter a tension los materiales (tension mecanica) como crear un perfil de temperatura no uniforme en el almacenamiento. Por estos motivos, debe impedirse la creacion de tales corrientes provocadas por conveccion natural.
Intentos conocidos por resolver este problema implican el uso de placas verticales u horizontales dentro de un almacenamiento de energfa termica para limitar la conveccion dentro de la estructura de los elementos de almacenamiento termico durante la parada.
En el caso de placas verticales, es decir placas que son perpendiculares a la direccion de flujo, las placas pueden colocarse alternativamente en la parte superior e inferior del almacenamiento. Un patron de este tipo reduce la conveccion en el almacenamiento pero, a la vez, aumenta las perdidas de presion durante la carga y la descarga del almacenamiento. Ademas, este patron no puede proporcionar una distribucion de temperatura uniforme en el almacenamiento de energfa termica durante el periodo de parada. Despues de algun tiempo, el fluido caliente se recogera en la parte superior de la estructura, mientras que el fluido mas fno estara presente en la parte inferior de la estructura. Tales gradientes de temperatura pueden provocar tension y posiblemente dano a los elementos de almacenamiento termico.
En el caso de placas horizontales, es decir placas que son paralelas a la direccion de flujo, se instalan varias placas en el almacenamiento principal entre capas de elementos de almacenamiento termico con el fin de limitar el volumen libre para el fluido, dentro del cual puede moverse. De ese modo, la conveccion natural esta limitada dentro de la estructura de elementos de almacenamiento termico, ya que las placas impiden el flujo de fluido. Sin embargo, en los casos en los que existe un espacio vacfo en la parte delantera y/o la parte trasera (con respecto a la direccion de flujo) de la estructura de almacenamiento termico, todavfa puede producirse conveccion natural dentro de dicho(s) espacio(s) vado(s), evitando de ese modo de manera efectiva las placas horizontales. El resultado es que, tambien en este caso, despues de cierto tiempo de parada, el fluido caliente se recogera en las capas superiores de los elementos de almacenamiento termico, mientras que el fluido mas fno se recogera en las capas inferiores de los elementos de almacenamiento termico.
Por consiguiente, puede existir la necesidad de un almacenamiento de energfa termica mejorado que no tenga los inconvenientes mencionados anteriormente de los almacenamientos conocidos.
Sumario de la invencion
Esta necesidad puede satisfacerse mediante el contenido segun las reivindicaciones independientes. Se describen realizaciones ventajosas de la presente invencion mediante las reivindicaciones dependientes.
Segun un primer aspecto de la invencion, se proporciona un almacenamiento de energfa termica. El almacenamiento de energfa termica descrito comprende (a) un alojamiento, (b) una estructura de almacenamiento de energfa termica dispuesta dentro del alojamiento, comprendiendo la estructura de almacenamiento de energfa termica (b1) elementos de almacenamiento de energfa termica y (b2) una pluralidad de elementos de division,
estando dispuesta la pluralidad de elementos de division de tal manera que los elementos de almacenamiento de ene^a termica se dividen en una pluralidad de capas, (c) una entrada de fluido, estando la entrada de fluido en comunicacion de fluido con el alojamiento y adaptada para recibir un fluido de trabajo y proporcionar un flujo de fluido de trabajo hacia el alojamiento, y (d) una estructura de reduccion de conveccion dispuesta adyacente a la estructura de almacenamiento de energfa termica en un lado de la estructura de almacenamiento de energfa termica que esta orientado hacia la entrada de fluido.
Este aspecto de la invencion esta basado en la idea de que, disponiendo una estructura de reduccion de conveccion adyacente a una estructura de almacenamiento de energfa termica en capas (es decir, una estructura de almacenamiento termico que comprende una pluralidad de capas de elementos de almacenamiento termico, en la que las capas estan separadas mediante elementos de division) en un lado de la estructura de almacenamiento de energfa termica que esta orientado a una entrada de fluido, la conveccion en un espacio o emplazamiento entre la entrada de fluido y la estructura de almacenamiento de energfa termica puede reducirse o impedirse de manera significativa. De ese modo, se reduce o impide manera significativa la conveccion desde una capa a otra a traves del espacio o emplazamiento mencionado anteriormente (es decir, conveccion que evita los elementos de division) de, de tal manera que puede mantenerse una distribucion de temperatura constante y uniforme en la estructura de almacenamiento de energfa termica durante la parada.
El alojamiento puede estar compuesto por un material resistente al calor, tal como acero o ceramica, y puede tener una forma cilmdrica con una forma rectangular, cuadrada, circular, elfptica o poligonal. Dependiendo de la aplicacion, el alojamiento puede tener un area en seccion transversal de 25 m2 o mas.
Los elementos de almacenamiento de energfa termica tienen preferiblemente una gran capacidad de almacenamiento de calor y estan dispuestos en capas divididas por elementos de division para formar la estructura de almacenamiento de energfa termica. Los elementos de almacenamiento termico estan dimensionados y espaciados entre sf de tal manera que cada capa permite un flujo de fluido de trabajo, en particular en una direccion paralela a la capa. Los elementos de division impiden sustancialmente que un flujo de fluido de trabajo pase de una capa a otra, impidiendo de ese modo la conveccion de calor entre las capas, en particular durante la parada donde no se suministra flujo de fluido de trabajo al almacenamiento de energfa termica.
La entrada de fluido puede estar compuesta por el mismo material que el alojamiento y puede tener tamano y forma en seccion transversal similar o diferente. La entrada de fluido puede estar conectada a una fuente externa de fluido de trabajo, tal como un vaporizador de una central electrica de vapor de agua. En uso, la entrada de fluido esta adaptada para dirigir un flujo del fluido de trabajo recibido hacia el alojamiento de tal manera que el fluido de trabajo fluye a traves de la estructura de almacenamiento de energfa termica y almacena energfa termica en la misma (carga) o recibe energfa termica desde la misma (descarga).
Para cargar el almacenamiento de energfa termica, el fluido de trabajo puede comprender, por ejemplo, agua (en particular vapor de agua caliente), aire, nitrogeno o argon. Para descargar el almacenamiento de energfa termica, el fluido de trabajo puede comprender, por ejemplo, agua, vapor de agua, aire, nitrogeno o argon.
La estructura de reduccion de conveccion esta dispuesta entre la estructura de almacenamiento de energfa termica y la entrada de fluido y sirve para impedir la conveccion de calor entre las capas de elementos de almacenamiento de energfa termica, es decir conveccion de calor que evita los elementos de division de la estructura de almacenamiento termico.
La estructura de reduccion de conveccion esta disenada preferiblemente para permitir un flujo suficiente de fluido de trabajo hacia la estructura de almacenamiento de energfa termica cuando se suministra fluido de trabajo bajo presion a la entrada de fluido con el fin de almacenar energfa termica en o recuperar energfa termica desde la estructura de almacenamiento de energfa termica. Durante la parada, la estructura de reduccion de conveccion limita un flujo de fluido desde una capa (por ejemplo, una capa inferior) de los elementos de almacenamiento de energfa termica a otra capa (por ejemplo, una capa superior), limitando de ese modo la conveccion natural.
Segun una realizacion de la invencion, la estructura de reduccion de conveccion comprende una capa de elementos de reduccion de conveccion que se extiende en una direccion perpendicular a las capas de elementos de almacenamiento termico.
En otras palabras, la estructura de reduccion de conveccion se forma como una estructura similar a una pared de elementos de reduccion de conveccion delante de la estructura de almacenamiento de energfa termica.
La capa de elementos de reduccion de conveccion puede tener un grosor de aproximadamente el 40% o menos de la altura de la estructura de almacenamiento de energfa termica, tal como aproximadamente el 35%, el 30%, el 25% o el 20% de la altura de la estructura de almacenamiento de energfa termica.
Los elementos de reduccion de conveccion pueden comprender el mismo material que los elementos de almacenamiento termico o un material similar o diferente. El tamano y espaciado de los elementos de reduccion de
conveccion puede ser similar al tamano y espaciado de los elementos de almacenamiento termico. Preferiblemente, los elementos de reduccion de conveccion son mas pequenos que los elementos de almacenamiento termico.
Segun una realizacion adicional de la invencion, la estructura de reduccion de conveccion comprende al menos una placa perforada para soportar la capa de elementos de reduccion de conveccion.
La al menos una placa perforada tiene sustancialmente el mismo tamano que la estructura de reduccion de conveccion y comprende una pluralidad de perforaciones u orificios. Los orificios pueden tener cualquier forma adecuada, tal como circular, elfptica, cuadrada, rectangular, triangular o poligonal.
La al menos una placa perforada esta disenada para permitir el paso de un fluido de trabajo a traves de las perforaciones durante la carga y la descarga del almacenamiento de energfa termica sin provocar una perdida de presion significativa. Ademas, la al menos una placa perforada esta disenada para soportar la estructura de reduccion de conveccion manteniendo los elementos de reduccion de conveccion en su lugar.
La al menos una placa perforada puede estar dispuesta a cada lado de la estructura de reduccion de conveccion, es decir orientado hacia la entrada de fluido u orientado hacia la estructura de almacenamiento termico. En una realizacion, una placa perforada puede estar dispuesta en ambos lados de la estructura de reduccion de conveccion. Segun una realizacion adicional de la invencion, el almacenamiento de energfa termica comprende adicionalmente una seccion de difusor dispuesta entre la entrada de fluido y el alojamiento, en el que la seccion de difusor tiene una seccion transversal creciente en una direccion desde la entrada de fluido hacia el alojamiento.
La seccion de difusor sirve para potenciar la distribucion de fluido de trabajo que entra en la estructura de almacenamiento de energfa termica, en particular proporcionando una distribucion constante de fluido a traves de la seccion transversal del alojamiento. La seccion transversal creciente de la seccion de difusor en la direccion hacia el alojamiento reduce la velocidad de flujo del fluido de trabajo hasta un nivel adecuado para intercambiar energfa termica con la estructura de almacenamiento de energfa termica a medida que el fluido de trabajo fluye a traves de la estructura de almacenamiento de energfa termica.
Para potenciar adicionalmente la funcion de la seccion de difusor, pueden disponerse uno o mas elementos de difusion dentro de la seccion de difusor para influir sobre el flujo de fluido a traves de la seccion de difusor.
La estructura de reduccion de conveccion esta dispuesta preferiblemente en una transicion entre la seccion de difusor y el alojamiento.
Segun una realizacion adicional de la invencion, el almacenamiento de energfa termica comprende adicionalmente una salida de fluido, estando la salida de fluido en comunicacion de fluido con el alojamiento y adaptada para recibir un flujo de fluido de trabajo desde el alojamiento.
De ese modo, un fluido de trabajo que entra en el almacenamiento de energfa termica a traves de la entrada de fluido puede, despues de interaccionar con la estructura de almacenamiento termico en el alojamiento, abandonar el almacenamiento de energfa termica a traves de la salida de fluido. Cuando se descarga el almacenamiento de energfa termica, el fluido de trabajo de salida puede usarse, por ejemplo, para producir vapor de agua para una central electrica de vapor de agua o calentar otro medio para, por ejemplo, un ciclo organico de Rankine (ORC) o un ciclo de CO2 supercntico.
Segun una realizacion adicional de la invencion, el almacenamiento de energfa termica comprende adicionalmente una estructura de reduccion de conveccion adicional dispuesta adyacente a la estructura de almacenamiento de energfa termica en un lado de la estructura de almacenamiento de energfa termica que esta orientado hacia la salida de fluido.
La estructura de reduccion de conveccion adicional esta dispuesta entre la estructura de almacenamiento de energfa termica y la salida de fluido y, al igual que la estructura de reduccion de conveccion, sirve para impedir la conveccion de calor entre las capas de elementos de almacenamiento de energfa termica, es decir la conveccion de calor que elude los elementos de division de la estructura de almacenamiento termico.
La estructura de reduccion de conveccion adicional puede ser similar a o diferente de la estructura de reduccion de conveccion.
Segun una realizacion adicional de la invencion, la estructura de reduccion de conveccion adicional comprende una capa de elementos de reduccion de conveccion que se extiende en una direccion perpendicular a las capas de elementos de almacenamiento termico.
La estructura de reduccion de conveccion adicional esta formada preferiblemente como una estructura similar a una pared de elementos de reduccion de conveccion detras (es decir, aguas abajo) de la estructura de almacenamiento
de energfa termica. Ademas, la estructura de reduccion de conveccion adicional puede estar soportada por al menos una placa perforada.
Segun una realizacion adicional de la invencion, los elementos de almacenamiento termico y los elementos de reduccion de conveccion comprenden un material seleccionado del grupo que consiste en piedra, piedra de lava, ladrillo, granito, basalto y ceramica.
Segun una realizacion adicional de la invencion, un tamano promedio de los elementos de reduccion de conveccion esta entre el 10% y el 50% de un tamano promedio de los elementos de almacenamiento termico, tal como entre el 15% y el 45%, tal como entre el 20% y el 40%, tal como entre el 25% y el 35%, tal como aproximadamente el 30%. Usando elementos de reduccion de conveccion mas pequenos que los elementos de almacenamiento termico, puede lograrse una prevencion eficaz de la conveccion de evitacion.
Segun una realizacion adicional de la invencion, los elementos de division comprenden laminas o placas de material a traves de las cuales no puede fluir el fluido de trabajo.
Las laminas o placas pueden comprender cualquier material resistente al calor adecuado, tal como metal, material textil sintetico o similares, que son sustancialmente impermeables para el fluido de trabajo.
Segun un segundo aspecto de la invencion, se proporciona una central electrica para producir energfa electrica, tal como una central electrica de vapor de agua, una central electrica de ciclo organico de Rankine (ORC) o una central electrica de ciclo de dioxido de carbono supercntico (sCO2). La central electrica descrita comprende un almacenamiento de energfa termica segun el primer aspecto o cualquiera de las realizaciones descritas anteriormente.
Usando el almacenamiento de energfa termica, la central electrica puede almacenar energfa en situaciones en las que la produccion supera la demanda, y luego usarla mas adelante cuando la demanda supere la produccion.
La central electrica puede ser parte de o funcionar conjuntamente con una central eolica, que a menudo tiene una produccion muy variable debido a los cambios en la velocidad y direccion del viento.
Segun un tercer aspecto de la invencion, se proporciona un metodo para almacenar energfa termica. El metodo descrito comprende (a) proporcionar un flujo de fluido de trabajo a traves de una entrada hacia un alojamiento de un almacenamiento de energfa termica, en el que el almacenamiento de energfa termica comprende una estructura de almacenamiento de energfa termica dispuesta dentro del alojamiento, comprendiendo la estructura de almacenamiento de energfa termica elementos de almacenamiento de energfa termica y una pluralidad de elementos de division, estando dispuesta la pluralidad de elementos de division de tal manera que los elementos de almacenamiento de energfa termica se dividen en una pluralidad de capas, en el que la entrada de fluido esta en comunicacion de fluido con el alojamiento y adaptada para recibir un fluido de trabajo y proporcionar un flujo de fluido de trabajo hacia el alojamiento, y en el que el almacenamiento de energfa termica comprende una estructura de reduccion de conveccion dispuesta adyacente a la estructura de almacenamiento de energfa termica en un lado de la estructura de almacenamiento de energfa termica que esta orientado hacia la entrada de fluido.
Este aspecto de la invencion se basa esencialmente en la misma idea que el primer aspecto descrito anteriormente, concretamente que una estructura de reduccion de conveccion dispuesta entre una estructura de almacenamiento termico en capas y una entrada de fluido puede proporcionar una distribucion de temperatura constante y uniforme en la estructura de almacenamiento de energfa termica durante la parada.
Se indica que las realizaciones de la invencion se han descrito con referencia a diferentes contenidos. En particular, algunas realizaciones se han descrito con referencia a reivindicaciones de tipo metodo mientras que otras realizaciones se han descrito con referencia a reivindicaciones de tipo aparato. Sin embargo, un experto en la tecnica deducira a partir de lo anterior y de la descripcion siguiente que es parte de la divulgacion de este documento, a menos que se indique lo contrario, ademas de cualquier combinacion de caractensticas que pertenecen a un tipo de contenido y tambien cualquier combinacion de caractensticas que se refieren diferentes contenidos, en particular a combinaciones de caractensticas de las reivindicaciones de tipo metodo y caractensticas de las reivindicaciones de tipo aparato.
Los aspectos definidos anteriormente y aspectos adicionales de la presente invencion se hacen evidentes a partir de los ejemplos de realizaciones que van a describirse a continuacion en el presente documento y se explican con referencia a los ejemplos de realizaciones. La invencion se describira en mas detalle a continuacion en el presente documento con referencia a ejemplos de realizaciones. Sin embargo, se indica explfcitamente que la invencion no se limita a las realizaciones a modo de ejemplo descritas.
Breve descripcion de los dibujos
La figura 1 muestra una vista lateral de un almacenamiento de energfa termica conocido.
La figura 2 muestra una vista lateral de un almacenamiento de energfa termica segun una realizacion de la presente invencion.
Descripcion detallada
Las ilustraciones en los dibujos son esquematicas. Se indica que, en figuras diferentes, se proporcionan elementos similares o identicos con los mismos numeros de referencia o con numeros de referencia que solo difieren en el primer dfgito.
La figura 1 muestra una vista lateral de un almacenamiento 100 de energfa termica conocido. El almacenamiento 100 de energfa termica comprende una entrada 102 de fluido para recibir un fluido de trabajo, tal como agua, vapor de agua caliente o fno, aire, nitrogeno o argon, tal como se indica mediante la flecha 112. El almacenamiento 100 de energfa termica comprende adicionalmente una seccion 104 de difusor para distribuir de manera uniforme el fluido de trabajo y para reducir la velocidad de flujo del fluido de trabajo. El almacenamiento 100 de energfa termica comprende adicionalmente un alojamiento 106 que comprende elementos 120 de almacenamiento termico, tal como ladrillos, piedra, piedra de lava, granito, basalto o ceramica proporcionados como material a granel. Los elementos 120 de almacenamiento termico estan separados en una estructura de almacenamiento de energfa termica en capas mediante elementos 122 de division, tales como placas de acero o laminas de metal. El almacenamiento 100 de energfa termica comprende adicionalmente una seccion 108 de boquilla para aumentar la velocidad de flujo y la presion del fluido de trabajo que sale de la estructura de almacenamiento de energfa termica en el alojamiento 106 y enviarlo a la salida 110 de fluido para expulsarla del almacenamiento 100 de energfa termica, tal como se indica mediante la flecha 114.
El sistema 100 de almacenamiento de energfa termica puede cargarse con energfa termica alimentando un fluido de trabajo caliente, tal como vapor de agua caliente, a la entrada 102 de fluido. El fluido de trabajo fluira a traves de las capas de elementos 120 de almacenamiento de energfa termica en la estructura de almacenamiento de energfa termica y calentara de ese modo los elementos 120 de almacenamiento termico. El fluido de trabajo enfriado sale del almacenamiento 100 a traves de la salida 110 de fluido. Despues de completarse la carga, el almacenamiento 100 puede dejarse en un periodo de parada de horas o incluso dfas hasta que la energfa termica almacenada se necesite y se descargue alimentando un fluido de trabajo fno, tal como agua, a la entrada 102 de fluido. Despues de fluir a traves de la estructura de almacenamiento de energfa termica en el alojamiento 106, el fluido de trabajo calentado se expulsa de
Los elementos 122 de division se proporcionan para impedir un cambio en la distribucion de temperatura dentro de la estructura de almacenamiento de energfa termica debido a la conveccion natural durante el periodo de parada, es decir que el fluido caliente que rodea a los elementos de almacenamiento termico en la parte inferior del alojamiento 106 fluye a la parte superior del alojamiento 106. Sin embargo, debido al espacio abierto dentro de la seccion 104 de difusor, todavfa puede producirse cierta conveccion natural desde las capas inferiores hacia las capas superiores tal como se indica mediante las flechas 116. Por consiguiente, despues de un periodo de parada mas largo, la distribucion de temperatura dentro de la estructura de almacenamiento termico sin embargo. No se desea esto, ya que provoca tension en la estructura de los elementos 120 de almacenamiento termico y hace diffcil lograr un flujo de salida con una temperatura deseada cuando se descarga el almacenamiento.
La figura 2 muestra una vista lateral de un almacenamiento 200 de energfa termica segun una realizacion de la presente invencion. La estructura y funcion globales del almacenamiento 200 de energfa termica es similar al almacenamiento 100 de energfa termica comentado anteriormente. Por consiguiente, se omite una descripcion repetida de elementos similares e identicos, y solo se describen caractensticas adicionales y diferentes espedficas del almacenamiento 200 de energfa termica a continuacion.
El almacenamiento 200 de energfa termica comprende una estructura de reduccion de conveccion proporcionada como una capa vertical de elementos 224 de reduccion de conveccion delante de la estructura de almacenamiento de energfa termica en el alojamiento 206 en el lado orientado hacia la entrada 202 de fluido. Ademas, el almacenamiento 200 de energfa termica tambien comprende una estructura de reduccion de conveccion proporcionada como una capa vertical de elementos 228 de reduccion de conveccion detras de la estructura de almacenamiento de energfa termica en el alojamiento 206, es decir en el lado orientado hacia la salida 210 de fluido. Las estructuras de reduccion de conveccion estan dispuestas adyacentes a la estructura de almacenamiento de energfa termica (respectivamente en el lado aguas arriba y aguas abajo de la misma) de tal manera que impiden la conveccion natural problematica durante la parada que se comento anteriormente. En particular, la conveccion indicada mediante las flechas 116 y 118 en la figura 1 no puede producirse (o al menos se reduce hasta una cantidad insignificante) debido a los elementos 224 y 228 de reduccion de conveccion.
Los elementos 224 y 228 de reduccion de conveccion estan compuestos por el mismo material o un material a granel similar que los elementos 220 de almacenamiento de energfa termica, pero preferiblemente son mas
pequenos que aquellos. Cuando el tamano promedio de los elementos 220 de almacenamiento de ene^a termica puede ser aproximadamente de 2 cm a 3 cm, el tamano promedio de los elementos de reduccion de conveccion puede ser aproximadamente de 0,5 cm a 1 cm.
Los elementos 224 y 228 de reduccion de conveccion se mantienen en las posiciones deseadas (es decir, en la transicion entre la seccion 204 de difusor y el alojamiento 206 respectivamente en la transicion entre el alojamiento 206 y la seccion 208 de boquilla) mediante placas de metal perforadas (no mostradas). Ademas, puede proporcionarse una abertura (no mostrada) para anadir elementos 224 y 228 de reduccion de conveccion segun sea necesario despues de un tiempo determinado de funcionamiento en caso de que el flujo de fluidos de trabajo a traves de las estructuras 224 y 228 de reduccion de conveccion “se lleve” algunos de los elementos 224 y 228 de reduccion de conveccion.
El almacenamiento 200 de energfa termica mostrado en la figura 2 puede almacenar energfa termica durante un periodo de parada largo a la vez que mantiene una distribucion de temperatura uniforme dentro de la estructura. De ese modo, se logra una vida util prolongada de los elementos 220 de almacenamiento de energfa termica y puede proporcionarse una temperatura constante del fluido de salida desde el almacenamiento.
El almacenamiento 200 de energfa termica puede usarse ventajosamente para almacenar temporalmente energfa en exceso en centrales de produccion electrica cuando la produccion supera temporalmente la demanda, por ejemplo en relacion con una central eolica que es propensa a la variacion de las velocidades del viento y direcciones del viento.
Se indica que el termino “que comprende” no excluye otros elementos o etapas y que el uso del artfculo “un” o “una” no excluye a una pluralidad. Ademas, tambien pueden combinarse los elementos descritos relacionados con diferentes realizaciones. Se indica adicionalmente que los signos de referencia en las reivindicaciones no tienen que interpretarse como limitativos del alcance de las reivindicaciones.
Claims (10)
1. Almacenamiento de energfa termica que comprende
un alojamiento (206),
una estructura de almacenamiento de energfa termica dispuesta dentro del alojamiento (206), comprendiendo la estructura de almacenamiento de energfa termica elementos (220) de almacenamiento de energfa termica y una pluralidad de elementos (222) de division, estando dispuesta la pluralidad de elementos (222) de division de tal manera que los elementos (220) de almacenamiento de energfa termica se dividen en una pluralidad de capas,
una entrada (202) de fluido, estando la entrada (202) de fluido en comunicacion de fluido con el alojamiento (206) y adaptada para recibir un fluido de trabajo y proporcionar un flujo de fluido de trabajo hacia el alojamiento (206), y
una estructura de reduccion de conveccion dispuesta adyacente a la estructura de almacenamiento de energfa termica en un lado de la estructura de almacenamiento de energfa termica que esta orientado hacia la entrada (202) de fluido,
en el que la estructura de reduccion de conveccion comprende una capa de elementos (224) de reduccion de conveccion que se extiende en una direccion perpendicular a las capas de elementos (220) de almacenamiento termico, y
en el que la estructura de reduccion de conveccion comprende al menos una placa perforada para soportar la capa de elementos (224) de reduccion de conveccion.
2. Almacenamiento de energfa termica segun la reivindicacion anterior, que comprende adicionalmente una seccion (204) de difusor dispuesta entre la entrada (202) de fluido y el alojamiento (206), en el que la seccion (204) de difusor tiene una seccion transversal creciente en una direccion desde la entrada (202) de fluido hacia el alojamiento (206).
3. Almacenamiento de energfa termica segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende adicionalmente una salida (210) de fluido, estando la salida (210) de fluido en comunicacion de fluido con el alojamiento (206) y adaptada para recibir un flujo de fluido de trabajo desde el alojamiento (206).
4. Almacenamiento de energfa termica segun la reivindicacion anterior, que comprende adicionalmente una estructura de reduccion de conveccion adicional dispuesta adyacente a la estructura de almacenamiento de energfa termica en un lado de la estructura de almacenamiento de energfa termica que esta orientado hacia la salida (210) de fluido.
5. Almacenamiento de energfa termica segun la reivindicacion anterior, en el que la estructura de reduccion de conveccion adicional comprende una capa de elementos (228) de reduccion de conveccion que se extiende en una direccion perpendicular a las capas de elementos (220) de almacenamiento termico.
6. Almacenamiento de energfa termica segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que los elementos (220) de almacenamiento termico y los elementos (224, 228) de reduccion de conveccion comprenden un material seleccionado del grupo que consiste en piedra, piedra de lava, ladrillo, granito, basalto y ceramica.
7. Almacenamiento de energfa termica segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el tamano promedio de los elementos de reduccion de conveccion esta entre el 10% y el 50% de un tamano promedio de los elementos de almacenamiento termico.
8. Almacenamiento de energfa termica segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que los elementos (222) de division comprenden laminas o placas de material a traves de las cuales no puede fluir el fluido de trabajo.
9. Central electrica para producir energfa electrica, que comprende un almacenamiento de energfa termica segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores.
10. Metodo para almacenar energfa termica, comprendiendo el metodo
proporcionar un flujo de fluido de trabajo a traves de una entrada (202) hacia un alojamiento (206) de un almacenamiento (200) de energfa termica,
en el que el almacenamiento (200) de energfa termica comprende una estructura de almacenamiento de energfa termica dispuesta dentro del alojamiento (206), comprendiendo la estructura de almacenamiento de energfa termica elementos (220) de almacenamiento de energfa termica y una pluralidad de elementos (222) de division, estando dispuesta la pluralidad de elementos (222) de division de tal manera que los elementos (220) de almacenamiento de energfa termica se dividen en una pluralidad de capas, en el que la entrada (202) de fluido esta en comunicacion de fluido con el alojamiento (206) y adaptada para recibir un fluido de trabajo y proporcionar un flujo de fluido de trabajo hacia el alojamiento (206), en el que el almacenamiento (200) de energfa termica comprende una estructura de reduccion de conveccion dispuesta adyacente a la estructura de almacenamiento de energfa termica en un lado de la estructura de almacenamiento de energfa termica que esta orientado hacia la entrada (202) de fluido, en el que la estructura de reduccion de conveccion comprende una capa de elementos (224) de reduccion de conveccion que se extiende en una direccion perpendicular a las capas de elementos (220) de almacenamiento termico, y
en el que la estructura de reduccion de conveccion comprende al menos una placa perforada para soportar la capa de elementos (224) de reduccion de conveccion.
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