DE102013004330A1 - Heat storage and heat storage power plant - Google Patents

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Klaus Knop
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Abstract

Dargestellt und beschrieben ist ein elektrisch beheizbarer Wärmespeicher (2) zur Umwandlung von elektrischer Energie in thermische Energie in verbrauchsarmen Zeiten und zur Speicherung und zeitversetzten Übertragung der thermischen Energie an ein Arbeitsfluid (13) eines Wärmespeicherkraftwerkes (22, 23), mit wenigstens einem Wärmespeichermodul (1), wobei das Wärmespeichermodul (1) wenigstens einen elektrischen Heizwiderstand und den Heizwiderstand umgebende Strömungskanäle für das Arbeitsfluid (13) des Wärmespeicherkraftwerkes (22, 23) aufweist, wobei der Heizwiderstand durch die Entnahme von elektrischer Energie (25) aus einem Stromnetz bestrombar ist und die elektrische Energie in Wärmeenergie umgewandelt und vom Heizwiderstand gespeichert wird, wobei das Arbeitsfluid (13) durch direkte Wärmeübertragung vom Heizwiderstand aufheizbar ist und wobei der Anteil des Wärmeinhalts des wenigstens einen Heizwiderstands am Gesamtwärmeinhalt des Wärmespeichermoduls (1) wenigstens 30% beträgt.An electrically heatable heat store (2) is shown and described for converting electrical energy into thermal energy in times of low consumption and for storing and transferring the thermal energy to a working fluid (13) of a heat storage power plant (22, 23) with at least one heat storage module ( 1), the heat storage module (1) having at least one electrical heating resistor and flow channels surrounding the heating resistor for the working fluid (13) of the heat storage power plant (22, 23), the heating resistor being able to be energized by the removal of electrical energy (25) from a power supply system and the electrical energy is converted into thermal energy and stored by the heating resistor, the working fluid (13) being able to be heated by direct heat transfer from the heating resistor and wherein the proportion of the heat content of the at least one heating resistor in the total heat content of the heat storage module (1) is at least Is 30%.

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrisch beheizbaren Wärmespeicher zur Umwandlung von elektrischer Energie in thermische Energie in verbrauchsarmen Zeiten, insbesondere zur Umwandlung fluktuierend anfallender elektrischer Energie aus erneuerbaren Energiequellen, wie Wind- und/oder Sonnenenergie, und zur Speicherung und zeitversetzten Übertragung der thermischen Energie an ein Arbeitsfluid eines Wärmespeicherkraftwerkes. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein Wärmespeicherkraftwerk mit wenigstens einem Wärmespeicher der zuvor genannten Art.The invention relates to an electrically heatable heat storage for the conversion of electrical energy into thermal energy in low-consumption times, in particular for the conversion of fluctuating electrical energy from renewable energy sources, such as wind and / or solar energy, and for storing and time-shifted transmission of thermal energy to a working fluid a heat storage power plant. Moreover, the present invention relates to a heat storage power plant with at least one heat accumulator of the aforementioned type.

Die Erschließung und die Nutzbarmachung erneuerbarer regenerativer Energiequellen, wie beispielsweise der Wind- und Sonnenenergie, aber auch der Erdwärme und der Gezeitenenergie, alternativ oder parallel zur konventionellen Energieerzeugung aus fossilen Energieträgern, gewinnt vor dem Hintergrund sich langfristig erschöpfender fossiler Brennstoffe und der Erderwärmung durch Klimagase immer mehr an Bedeutung.The development and utilization of renewable renewable energy sources, such as wind and solar energy, but also geothermal and tidal energy, alternatively or in parallel to conventional energy production from fossil fuels, always wins against the background of long-term exhausting fossil fuels and global warming by climate gases more important.

Im Bereich der Nutzung regenerativer Energiequellen zur Stromerzeugung ist von Nachteil, dass die naturgegebene Angebotssituation schwer zu prognostizieren ist und natürlichen Schwankungen unterliegt. Beispielsweise treten aufgrund von witterungs-, tages- oder jahreszeitbedingten Änderungen entweder Energieerzeugungsspitzen oder aber auch Energieerzeugungstäler bei der regenerativen Energieerzeugung auf. Der schwankenden, insbesondere auf witterungs-, tages- oder jahreszeitbedingte Einflüsse zurückzuführenden Stromproduktion steht eine nicht konstante Stromnachfrage durch den Verbraucher gegenüber.In the area of the use of renewable energy sources for power generation is disadvantageous that the natural supply situation is difficult to predict and subject to natural fluctuations. For example, due to weather, daily or seasonal changes occur either energy production peaks or even energy production valleys in the regenerative energy production. The fluctuating electricity production, due in particular to weather, daily or seasonal influences, is offset by a non-constant demand for electricity by the consumer.

Wird Strom aus regenerativen Energiequellen in ein öffentliches Stromnetz eingespeist, können Energieerzeugungsspitzen und Energieerzeugungstäler zu erheblichen Problemen führen, da die Anpassung der Kraftwerkstechnologie an schwankende in das Stromnetz eingespeiste Strommengen nur unter erheblichem Aufwand möglich sind.If electricity from renewable energy sources is fed into a public power grid, power generation peaks and power generation valleys can lead to significant problems, since adapting power plant technology to fluctuating amounts of electricity fed into the power grid is only possible with considerable effort.

Beispielsweise treten bei der Erzeugung von elektrischer Energie aus Windenergie witterungsbedingte Unabwägbarkeiten der Stromproduktion auf, wobei konventionell betriebene Kraftwerke in Spitzenabnahmezeiten bei Windflaute mit Höchstlast gefahren werden, während beispielsweise in Zeiten, in welchen ausreichend Wind zur Stromerzeugung zur Verfügung steht, die Energieabnahmemengen so gering sein können, dass das Kraftwerk mit Unterlast gefahren werden muss, was zu einem höheren Kohlendioxidausstoß führt. Wenn darüber hinaus Betreiber von Windkraftanlagen den Strom aufgrund einer drohenden Netzüberlastung nicht in das Stromnetz einspeisen können, ist eine Abschaltung der Windkraftanlage geboten, was zu einer Abnahme der Wirtschaftlichkeit beim Betrieb der Windkraftanlage führt.For example, occur in the production of electrical energy from wind energy weather-related unpredictability of electricity production, conventionally operated power plants are driven in peak times when wind down with maximum load, while, for example, in times in which sufficient wind is available to generate electricity, the energy purchase quantities can be so low that the power plant must be underloaded, resulting in higher carbon dioxide emissions. Moreover, if operators of wind turbines can not feed the electricity due to impending network overload in the power grid, a shutdown of the wind turbine is required, resulting in a decrease in the efficiency of the operation of the wind turbine.

Im Bereich der Nutzung regenerativer Energiequellen zur Stromerzeugung besteht daher vor dem Hintergrund des Ausgleichs von Erzeugungsspitzen und Erzeugungstälern ein Bedarf nach einem wirtschaftlichen und effizienten Verfahren zum Speichern von regenerativ erzeugter und/oder überschüssiger elektrischer Energie.Therefore, in the field of using regenerative energy sources for power generation, there is a need for an economical and efficient method for storing regeneratively generated and / or excess electrical energy against the background of the balancing of production peaks and production valleys.

Aus der EP 1 577 548 A1 und der EP 1 577 549 A1 sind Verfahren zur Speicherung von Energie und zur Stromerzeugung bekannt, wobei mit aus erneuerbaren Energien, wie Wind- bzw. Sonnenenergie, erzeugter elektrischer Energie ein Wärmespeicher erwärmt wird. Bei Bedarf wird die Wärme im Wärmespeicher genutzt, um Dampf zu erzeugen, der direkt einem thermodynamischen Prozess in einer Dampfturbine zugeführt wird, wobei die Dampferzeugung gegebenenfalls konventionell ergänzt wird. Ein ähnliches Verfahren ist aus der WO 2009/112421 A1 bekannt, wobei bei einer Vorrichtung zur Nutzung von Überkapazitäten im Stromnetz ein Wärmespeicher, ein Heizelement zur Speicherung von Energie aus dem Stromnetz im Wärmespeicher und ein Wärmetauscher mit einer Primärseite und einer Sekundärseite vorgesehen sind, wobei die Primärseite zur Ausspeicherung von Wärme aus dem Wärmespeicher thermisch an den Wärmespeicher angekoppelt ist und wobei die Sekundärseite in eine Kraftwerksanlage geschaltet ist und die Kraftwerksanlage eine Gasturbine umfasst.From the EP 1 577 548 A1 and the EP 1 577 549 A1 For example, methods for storing energy and for generating electricity are known, wherein a heat accumulator is heated with renewable energy, such as wind or solar energy, generated electrical energy. If necessary, the heat is used in the heat storage to generate steam that is fed directly to a thermodynamic process in a steam turbine, the steam generation is optionally complemented conventionally. A similar procedure is from the WO 2009/112421 A1 in a device for the use of excess capacity in the power grid, a heat storage, a heating element for storing energy from the mains in the heat storage and a heat exchanger having a primary side and a secondary side are provided, wherein the primary side for the removal of heat from the heat storage thermally the heat accumulator is coupled and wherein the secondary side is connected in a power plant and the power plant comprises a gas turbine.

Die US 5,384,489 beschreibt eine Vorrichtung, bei der durch Windenergie elektrische Energie erzeugt wird, mit der ein Heizelement betrieben wird, um ein Fluid in einem Speichertank aufzuheizen, sowie eine Vorrichtung, um die gespeicherte Energie aus dem Tank wieder zu entnehmen. Die aus dem Speichertank entnommene Energie wird zur Raumheizung/Raumkühlung, zum Kühlen allgemein, zur Entsalzung, vorzugsweise jedoch für die Dampferzeugung zur Erzeugung von elektrischem Strom verwendet.The US 5,384,489 describes a device in which wind energy generates electrical energy, with which a heating element is operated to heat a fluid in a storage tank, and a device to remove the stored energy from the tank again. The energy withdrawn from the storage tank is used for space heating / space cooling, for cooling in general, for desalination, but preferably for steam generation to generate electricity.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Wärmespeicher und ein Wärmespeicherkraftwerk der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, wobei der Wärmespeicher eine geringe Speicherkomplexität aufweisen soll. Der Wärmespeicher und das Wärmespeicherkraftwerk sollen eine einfache und kostengünstige Nutzung von Überkapazitäten im Stromnetz zulassen. Insbesondere soll der Abbau von Überkapazitäten im Stromnetz und das zur Verfügung stellen von elektrischer Leistung bei kurzzeitigen hohen Verbrauchsspitzen möglichst flexible und in möglichst kurzer Zeit möglich sein.Object of the present invention is to provide a heat storage and a heat storage power plant of the type mentioned above, wherein the heat storage to have a low memory complexity. The heat storage and the heat storage power plant should allow a simple and cost-effective use of excess capacity in the power grid. In particular, the reduction of excess capacity in the power grid and the provision of electrical power for short-term high consumption peaks should be as flexible and as short a time as possible.

Die vorgenannten Aufgaben werden durch einen elektrisch beheizbaren Wärmespeicher mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 und durch ein Wärmespeicherkraftwerk mit den Merkmalen von Patentanspruch 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. The above objects are achieved by an electrically heatable heat storage with the features of claim 1 and by a heat storage power plant with the features of claim 10. Advantageous embodiments emerge from the subclaims.

Der erfindungsgemäße Wärmespeicher weist wenigstens ein Wärmespeichermodul auf, wobei das Wärmespeichermodul wenigstens einen elektrischen Heizwiderstand und den Heizwiderstand umgebende Strömungskanäle für ein Arbeitsfluid des Speicherkraftwerkes aufweist, wobei der Heizwiderstand durch die Entnahme von elektrischer Energie aus einem Stromnetz bestrombar ist und die elektrische Energie in Wärmeenergie umgewandelt und vom Heizwiderstand gespeichert wird, wobei das Arbeitsfluid durch direkte Wärmeübertragung vom Heizwiderstand aufheizbar ist und wobei der Anteil des Wärmeinhalts des wenigstens einen Heizwiderstands am Gesamtwärmeinhalt des Wärmespeichermoduls wenigstens 30%, insbesondere wenigstens 50%, beträgt. Vorzugsweise beträgt der Anteil des Wärmeinhalts des wenigstens einen Heizwiderstands am Gesamtwärmeinhalt des Wärmespeichermoduls mehr als 60%, weiter vorzugsweise mehr als 70%. Weist das Wärmespeichermodul mehrere Heizwiderstände bzw. Heizleiter auf, beträgt erfindungsgemäß der Anteil des Wärmeinhalts aller Heizwiderstände am Gesamtwärmeinhalt des Wärmespeichermoduls wenigstens 30%, insbesondere wenigstens 50%, weiter vorzugsweise mehr als 60%, besonders bevorzugt mehr als 70%. Die vorgenannten Werte beziehen sich auf eine (maximale) Speichertemperatur im Bereich zwischen 900°C und 1.300°C, vorzugsweise im Bereich zwischen 1.000°C und 1.200°C, weiter vorzugsweise im Bereich von 1.100°C. Der Wärmeinhalt bzw. die Wärmespeicherkapazität bzw. die thermische Energie des Heizwiderstands ist hierbei definiert als Produkt der spezifischen Wärmekapazität und der Masse des Heizwiderstandes und einer bestimmten Temperatur des Wärmespeichers. In analoger Weise wird der Gesamtwärmeinhalt des Wärmespeichermoduls aus den Wärmeinhalten aller Bauteile und Bestandteile des Wärmespeichermoduls bei der bestimmten Temperatur bestimmt, wobei das Wärmespeichermodul insbesondere Einbauten oder ein Schüttgut aus einem von dem Material des Heizwiderstandes abweichenden zweiten Wärmespeichermaterial aufweisen kann. Die Wärmeenergie wird hierbei im SI-Einheitensystem in Joule [J] angegeben.The heat storage device according to the invention has at least one heat storage module, wherein the heat storage module has at least one electrical heating resistor and the heating resistance surrounding flow channels for a working fluid of the storage power plant, the heating resistor can be powered by the removal of electrical energy from a power grid and the electrical energy is converted into heat energy and is stored by the heating resistor, wherein the working fluid can be heated by direct heat transfer from the heating resistor and wherein the proportion of heat content of the at least one heating resistor in the total heat content of the heat storage module is at least 30%, in particular at least 50%. Preferably, the content of the heat content of the at least one heating resistor in the total heat content of the heat storage module is more than 60%, more preferably more than 70%. If the heat storage module has a plurality of heating resistors or heating conductors, the proportion of heat content of all heating resistors in the total heat content of the heat storage module is at least 30%, in particular at least 50%, more preferably more than 60%, particularly preferably more than 70%. The aforementioned values refer to a (maximum) storage temperature in the range between 900 ° C and 1300 ° C, preferably in the range between 1000 ° C and 1200 ° C, more preferably in the range of 1100 ° C. The heat content or the heat storage capacity or the thermal energy of the heating resistor is defined here as the product of the specific heat capacity and the mass of the heating resistor and a certain temperature of the heat accumulator. In an analogous manner, the total heat content of the heat storage module from the heat content of all components and components of the heat storage module is determined at the specific temperature, the heat storage module in particular internals or bulk material may have a deviating from the material of the heating resistor second heat storage material. The heat energy is given here in the SI unit system in Joule [J].

Das Wärmespeichermodul weist vorzugsweise einen oder auch mehrere Heizwiderstände auf, wobei jeder Heizwiderstand vorzugsweise gebildet wird durch einen hochohmigen Draht oder Stab aus elektrisch-leitfähigem Material, insbesondere aus Eisen oder Stahl, wie Baustahl oder Betonstahl, der als Bewehrung in Stahlbeton eingesetzt wird. Auch können Edelstähle Verwendung finden. Als Material für den Heizwiderstand kann auch eine Chrom-Nickel-Legierung eingesetzt werden. Der Draht oder Stab bildet dann einen Heizleiter des Wärmespeichermoduls. Der Heizwiderstand ist vorzugsweise einteilig ausgebildet, kann aber auch aus mehreren elektrisch miteinander verbundenen Leiterabschnitten bestehen. Darüber hinaus muss der Heizwiderstand nicht als hochohmiger Draht oder hochohmiger Stab ausgebildet sein. Als Heizwiderstand kann beispielsweise auch eine Heizpatrone vorgesehen sein, nämlich eine zylindrische Metallpatrone als Gehäuse mit einer innenliegenden gewendelten Heizwicklung. Wesentlich ist, dass der Heizwiderstand erfindungsgemäß durch Bestromung erwärmt wird und seine Wärme direkt an das Arbeitsfluid abgeben kann.The heat storage module preferably has one or more heating resistors, wherein each heating resistor is preferably formed by a high-resistance wire or rod made of electrically conductive material, in particular iron or steel, such as structural steel or reinforcing steel, which is used as reinforcement in reinforced concrete. Also stainless steels can be used. As a material for the heating resistor and a chromium-nickel alloy can be used. The wire or rod then forms a heating conductor of the heat storage module. The heating resistor is preferably formed in one piece, but may also consist of a plurality of electrically interconnected conductor sections. In addition, the heating resistor need not be designed as a high-resistance wire or high-resistance rod. As a heating resistor, for example, a heating cartridge may be provided, namely a cylindrical metal cartridge as a housing with an internal coiled heating coil. It is essential that the heating resistor is heated according to the invention by energization and can deliver its heat directly to the working fluid.

Jeder Heizwiderstand ist über Anschlusskontakte des Wärmespeichermoduls mit einem Stromnetz verbindbar. Weist das Wärmespeichermodul mehrere Heizwiderstände auf, können diese in einer beliebigen Schaltungsanordnung elektrisch miteinander verbunden sein, wobei grundsätzlich bereits zwei Anschlusskontakte ausreichen, um alle Heizwiderstände eines Wärmespeichermoduls zu bestromen. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass bei einer Mehrzahl von Heizwiderständen jeder Heizwiderstand über separate Anschlusskontakte mit dem Stromnetz verbindbar ist.Each heating resistor can be connected via connection contacts of the heat storage module with a power grid. If the heat storage module has a plurality of heating resistors, these can be electrically connected to each other in any circuit arrangement, with basically two connection contacts already being sufficient to supply all the heating resistors of a heat storage module. However, it can also be provided that, in the case of a plurality of heating resistors, each heating resistor can be connected to the power supply system via separate connecting contacts.

Das erfindungsgemäße Wärmespeicherkraftwerk weist zur Lösung der vorgenannten Aufgabe dementsprechend wenigstens einen elektrisch beheizbaren Wärmespeicher mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 und wenigstens einen dem Wärmespeicher vorgeschalteten Verdichter zum Komprimieren eines Arbeitsfluides sowie wenigstens eine dem Wärmespeicher nachgeschaltete (Gasexpansions-)Turbine zum Expandieren des im Wärmespeicher erwärmten Arbeitsfluides unter Verrichtung von mechanischer Arbeit auf. Mit einem Generator des Wärmespeicherkraftwerks lässt sich dann die mechanische Arbeit in elektrische Energie umwandeln, um in einfacher Weise und kostengünstig Überkapazitäten im Stromnetz zu nutzen und durch Umwandlung von Strom in Wärme abzubauen, wobei der erfindungsgemäße Wärmespeicher eine sehr schnelle Netzstabilisierung zulässt und sich durch eine geringe Speicherkomplexität auszeichnet. Durch Bestromen des Heizwiderstandes lässt sich elektrische Energie sehr schnell in thermische Energie umwandeln, die dann zeitversetzt in verbrauchsstärkeren Zeiten durch Um- bzw. Überströmen des Heizwiderstandes an ein komprimiertes Arbeitsfluid des Kraftwerksprozesses übertragen wird. Das aufgeheizte Arbeitsfluid kann dann in einer Turbine entspannt werden, um Strom zu erzeugen.The heat storage power plant according to the invention has to solve the above task accordingly at least one electrically heatable heat storage with the features of claim 1 and at least one heat storage upstream compressor for compressing a working fluid and at least one heat storage downstream (gas expansion) turbine for expanding the heated working fluid in the heat storage performing mechanical work. With a generator of heat storage power plant then the mechanical work can be converted into electrical energy to use in a simple manner and cost overcapacities in the power grid and reduce by converting electricity into heat, the heat storage of the invention allows a very fast network stabilization and a small Memory complexity distinguishes. By energizing the heating resistor electrical energy can be very quickly converted into thermal energy, which is then transferred time-shifted in more fuel-intensive times by reversal or overflow of the heating resistor to a compressed working fluid of the power plant process. The heated working fluid may then be expanded in a turbine to generate electricity.

Die Wärmespeicherleistung des Wärmespeichermoduls liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 0,5 MWh und 10 MWh, weiter vorzugsweise zwischen 1 MWh und 5 MWh. Dementsprechend kann die Wärmespeicherleistung des Wärmespeichers mehr als 10 MWh, vorzugsweise mehr als 100 MWh, weiter vorzugsweise mehr als 500 MWh, betragen. Die angegebenen Leistungen beziehen sich auf die thermische Speicherkapazität bzw. den Wärmeinhalt des Wärmespeichers bei einer maximalen Speichertemperatur im Bereich zwischen 900°C und 1.300°C, vorzugsweise im Bereich zwischen 1.000°C und 1.200°C, weiter vorzugsweise im Bereich von 1.100°C. Mit einem Leistungsbereich von mehr als 100 MWh tritt das erfindungsgemäße Wärmespeicherkraftwerk in Konkurrenz zu Pumpspeicherkraftwerken und Druckluftspeicherkraftwerken und lässt sich großtechnisch zur Stromerzeugung/-speicherung nutzen. Hierbei zeichnet sich das erfindungsgemäße Wärmespeicherkraftwerk gegenüber Pumpspeicherkraftwerken und Druckluftspeicherkraftwerken durch eine deutlich geringe Anlagenkomplexität aus und ist insbesondere nicht auf das Vorhandensein bestimmter geographischer Gegebenheiten angewiesen, so dass eine im Vergleich zu Pumpspeicherkraftwerken und Druckluftspeicherkraftwerken deutlich günstigere Nutzung von Überkapazitäten im Stromnetz bei hohem Wirkungsgrad, d. h. bei geringen Energieumwandlungsverlusten, möglich ist. Grundsätzlich lässt sich das erfindungsgemäße Wärmespeichersystem allerdings auch für nicht-großtechnische Anwendungen mit Speicherkapazitäten von unter 20 MWh nutzen.The heat storage capacity of the heat storage module is preferably in the range between 0.5 MWh and 10 MWh, more preferably between 1 MWh and 5 MWh. Accordingly, the heat storage capacity of the heat accumulator can be more than 10 MWh, preferably more than 100 MWh, more preferably more than 500 MWh. The stated performances refer to the thermal storage capacity or the heat content of the heat accumulator at a maximum storage temperature in the range between 900 ° C and 1300 ° C, preferably in the range between 1000 ° C and 1200 ° C, more preferably in the range of 1100 ° C. , With a power range of more than 100 MWh, the heat storage power plant according to the invention competes with pumped-storage power plants and compressed-air storage power plants and can be used on an industrial scale for power generation / storage. Here, the heat storage power plant according to the invention over pumped storage power plants and compressed air storage power plants is characterized by a significantly low system complexity and in particular does not rely on the presence of specific geographic conditions, so that compared to pumped storage power plants and compressed air storage power plants significantly cheaper use of excess capacity in the power grid with high efficiency, ie at low energy conversion losses. In principle, however, the heat storage system according to the invention can also be used for non-large-scale applications with storage capacities of less than 20 MWh.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Wärmespeichers ist vorgesehen, dass das Wärmespeichermodul wenigstens ein Formhalteelement aus einem Material mit im Vergleich zum Heizwiderstand geringerer elektrischer Leitfähigkeit zur Stabilisierung des Heizwiderstandes und/oder zur gegenseitigen Isolierung benachbarter Leiterabschnitte des Heizwiderstandes aufweist, wobei der Anteil des Wärmeinhalts des wenigstens einen Formhalteelements am Gesamtwärmeinhalt des Wärmespeichermoduls erfindungsgemäß weniger als 70%, insbesondere weniger als 50%, beträgt. Das Material, aus dem das Formhalteelement besteht, weist keine oder eine praktisch unbedeutende elektrische Leitfähigkeit auf und dient insbesondere dazu, den Heizwiderstand räumlich zu stützen, zu fixieren und zu stabilisieren. Vorzugsweise sind mehrere Formhalteelemente vorgesehen, wobei dann der Anteil des Wärmeinhalts aller Formhalteelemente am Gesamtwärmeinhalt des Wärmespeichermoduls weniger als 70%, insbesondere weniger als 50%, beträgt. Die vorgenannten Werte beziehen sich auf die oben genannten maximalen Speichertemperaturen. Dementsprechend kann der Anteil des Wärmeinhalts des wenigstens einen Heizwiderstandes und der Anteil des Wärmeinhalts des wenigstens einen Formhalteelementes ein Verhältnis von größer 1:2, vorzugsweise von größer 1:3, zueinander aufweisen. Vorzugsweise sind jedoch mehrere Formhalteelemente vorgesehen, so dass sich die angegebenen Anteile stets auf den Wärmeinhalt aller Formhalteelemente beziehen.In an advantageous embodiment of the heat accumulator according to the invention it is provided that the heat storage module comprises at least one shape-holding element made of a material with compared to the heating resistor lower electrical conductivity to stabilize the heating resistor and / or mutual insulation of adjacent conductor portions of the heating resistor, wherein the proportion of heat content of at least a shape-retaining element in the total heat content of the heat storage module according to the invention less than 70%, in particular less than 50%. The material of which the shape-retaining element consists has no or practically insignificant electrical conductivity and, in particular, serves to spatially support, fix and stabilize the heating resistor. Preferably, a plurality of shape-retaining elements are provided, in which case the proportion of the heat content of all shape-retaining elements in the total heat content of the heat storage module is less than 70%, in particular less than 50%. The above values refer to the above mentioned maximum storage temperatures. Accordingly, the proportion of the heat content of the at least one heating resistor and the proportion of the heat content of the at least one shape-retaining element can have a ratio of greater than 1: 2, preferably greater than 1: 3. Preferably, however, a plurality of shape-retaining elements are provided, so that the stated proportions always refer to the heat content of all shape-retaining elements.

Das Formhalteelement kann aus Schamotte oder einem sonstigen keramischen Material bestehen. Sind mehrere Formhalteelemente zur Stabilisierung des Heizwiderstandes vorgesehen, können diese steg- oder stabförmig ausgebildet und in mehreren parallelen Ebenen angeordnet sein, wobei zwischen den Formhalteelementen benachbarter Ebenen Öffnungen für insbesondere orthogonal zu den Ebenen verlaufende Leiterabschnitte des Heizleiters gebildet sind. Die Formhalteelemente benachbarter Ebenen können dann zueinander kreuzweise verlaufend angeordnet sein.The shape-retaining element may consist of chamotte or another ceramic material. If a plurality of shape-retaining elements are provided for stabilizing the heating resistor, they may be web-shaped or rod-shaped and arranged in a plurality of parallel planes, wherein openings are formed between the shape-retaining elements of adjacent planes for conductor sections of the heat conductor which are in particular orthogonal to the planes. The shape-retaining elements of adjacent planes can then be arranged running in a crosswise manner with respect to each other.

Das Material des Heizwiderstandes weist vorzugsweise eine kleinere spezifische Wärmekapazität auf als das Material, aus dem die Formhalteelemente bestehen. Das Material des Heizwiderstandes kann eine spezifische Wärmekapazität von 0,4 kJ/(kgK) bis 0,8 kJ/(kgK) aufweisen, während die spezifische Wärmekapazität des Materials der Formhalteelemente im Bereich zwischen 1,0 kJ/(kgK) und 1,4 kJ/(kgK) liegen kann. Die vorgenannten Werte der spezifischen Wärmekapazitäten sind auf die maximale Speichertemperatur bei der Aufheizung des Arbeitsfluides bezogen, die vorzugsweise im Bereich zwischen 900°C und 1.300°C, vorzugsweise im Bereich zwischen 1.000°C und 1.200°C, weiter vorzugsweise im Bereich von 1.100°C, liegt. Im Vergleich zu dem Material, aus dem die Formhaltelemente bestehen, weist das Material des Heizwiderstandes jedoch eine höhere Dichte auf, so dass der Gewichtsanteil des Heizwiderstandes am Gesamtgewicht des Wärmespeichermoduls größer sein kann als der Gewichtsanteil der Formhalteelemente am Gesamtgewicht, jeweils bezogen auf ein bestimmtes Volumen des Wärmespeichermoduls. Bezogen auf das bestimmte Volumen des Wärmespeichermoduls führt dies zu einem höheren Wärmeinhalt des Heizwiderstandes im Vergleich zum Wärmeinhalt der Formhalteelemente. Damit lässt sich eine geringe Baugröße des erfindungsgemäßen Wärmespeichermoduls bei hoher Wärmespeicherkapazität erreichen.The material of the heating resistor preferably has a smaller specific heat capacity than the material of which the shape holding elements consist. The material of the heating resistor may have a specific heat capacity of 0.4 kJ / (kgK) to 0.8 kJ / (kgK), while the specific heat capacity of the material of the mold holding elements is in the range between 1.0 kJ / (kgK) and 1, 4 kJ / (kgK) can lie. The abovementioned values of the specific heat capacities are based on the maximum storage temperature during the heating of the working fluid, which is preferably in the range between 900 ° C. and 1,300 ° C., preferably in the range between 1,000 ° C. and 1,200 ° C., more preferably in the range of 1,100 ° C, lies. However, in comparison to the material of which the shape-retaining elements are made, the material of the heating resistor has a higher density, so that the weight fraction of the heating resistor in the total weight of the heat storage module can be greater than the weight fraction of the shape-retaining elements in the total weight, in each case based on a specific volume of the heat storage module. Based on the specific volume of the heat storage module, this leads to a higher heat content of the heating resistor compared to the heat content of the mold holding elements. This makes it possible to achieve a small size of the heat storage module according to the invention with a high heat storage capacity.

Um die Bauteilkomplexität des Wärmespeichermoduls zu verringern, kann das Wärmespeichermodul lediglich durch einen stab- oder drahtförmigen Heizleiter als Heizwiderstand und durch eine Mehrzahl von Formhalteelementen gebildet sein. Der Heizleiter kann ein- oder mehrstückig ausgebildet sein und ist über zwei Anschlusskontakte für eine Bestromung an ein Stromnetz anschließbar.In order to reduce the component complexity of the heat storage module, the heat storage module can be formed only by a rod or wire-shaped heating conductor as a heating resistor and by a plurality of shape-retaining elements. The heating conductor can be formed in one or more pieces and can be connected via two connection contacts for energization to a power grid.

Es ist zweckmäßig, wenn der Heizwiderstand und die Formhalteelemente nicht durch ein isolierendes Gehäuse nach außen abgetrennt sind, so dass der Heizwiderstand und die Formhalteelemente frei vom Arbeitsfluid um- bzw. durchströmbar sind.It is useful if the heating resistor and the shape-retaining elements are not separated by an insulating housing to the outside, so that the heating resistor and the shape retaining elements can be freely circulated or flowed through by the working fluid.

Überdies sieht die Erfindung in vorteilhafter Weise vorzugsweise vor, dass der Heizwiderstand zu einem die Geometrie des Wärmespeichermoduls festlegenden Raumgebilde geformt ist. Vorzugsweise ist ein in mehreren Raumrichtungen meanderförmig verlaufender Draht als Heizleiter vorgesehen, wobei dann streifenförmige Formhalteelemente zwischen angrenzenden Leiterabschnitten des Heizleiters angeordnet sein können, um den Heizleiter zu stabilisieren und zu verhindern, dass Leiterabschnitte bei Errichten des Wärmespeicherkraftwerks und/oder im späteren Betrieb verbiegen und eine Kurzschlussverbindung gebildet wird, durch die ein hoher Strom fließen kann, der zu einer Zerstörung des Heizleiters führt. Alternativ zu einem meanderförmig verlaufenden Heizleiter kann dieser wendelförmig ausgebildet sein oder einen sonstigen Verlauf aufweisen. An der Stelle eines Drahtes können auch Stangen aus einem elektrisch leitfähigen Material an den Enden miteinander verbunden werden, so dass sich durchgehender Heizleiter ergibt.Moreover, the invention preferably advantageously provides that the heating resistor is formed into a spatial structure defining the geometry of the heat storage module. Preferably, a wire extending in several directions meandering wire is provided as a heating conductor, then strip-shaped form holding elements between adjacent conductor portions of the heating element can be arranged to stabilize the heating element and prevent bending conductor sections when building the heat storage power plant and / or later operation and a Short-circuit connection is formed, through which a high current can flow, which leads to a destruction of the heating element. As an alternative to a meandering heating conductor, it may be helical or have a different profile. At the location of a wire and rods of an electrically conductive material at the ends can be connected to each other, so that there is a continuous heating conductor.

Die Abmessungen des Wärmespeichermoduls werden in diesem Zusammenhang bestimmt durch die Abmessungen des Raumgebildes, das durch gerade und/oder gebogene Abschnitte des Heizleiters geschaffen ist. Es ist zweckmäßig, dass das Raumgebilde eine Kubusform aufweist, so dass sich Wärmespeichermodule in einfacher Weise aufeinanderstapeln lassen. Hierdurch wird zum einen der Transport der Wärmespeichermodule zu einem Errichtungsort des Wärmespeicherkraftwerkes vereinfacht und zum anderen die Möglichkeit geschaffen, den Platzbedarf für den Wärmespeicher am Aufstellungsort durch Stapeln mehrerer Wärmespeichermodule übereinander zu verringern.The dimensions of the heat storage module are determined in this context by the dimensions of the space created by straight and / or bent portions of the heat conductor. It is expedient that the spatial structure has a cube shape, so that heat storage modules can be stacked in a simple manner. In this way, on the one hand, the transport of the heat storage modules to a construction site of the heat storage power plant is simplified and on the other created the possibility to reduce the space requirement for the heat storage at the site by stacking several heat storage modules on top of each other.

Um die Wärmespeicherleistung zu vergrößern und den Transport sowie die Montage zu vereinfachen, ist vorzugsweise ein modularer Aufbau des Wärmespeichers mit einer Mehrzahl elektrisch beheizbarer Wärmespeichermodule vorgesehen, wobei jedes Wärmespeichermodul wenigstens einen separaten elektrischen Heizwiderstand aufweist und der maximale Gesamtwärmeinhalt des Wärmespeichers im Wesentlichen der Summe der Wärmeinhalte aller bestrombaren Wärmespeichermodule entspricht und wobei die Heizwiderstände der Wärmespeichermodule über Anschlusskontakte elektrisch miteinander kontaktierbar sind. Widerstandsverluste der Zuleitungen zu den Speichermodulen, der Ableitung von und der Überleitung zwischen den Speichermodulen sollen hier unberücksichtigt bleiben. Die elektrische Kontaktierung der Wärmespeichermodule erfolgt über Kontaktierungselemente, die die Heizwiderstände der Zellen miteinander verbinden.In order to increase the heat storage capacity and to simplify the transport and installation, preferably a modular construction of the heat accumulator is provided with a plurality of electrically heatable heat storage modules, each heat storage module has at least one separate electrical heating resistor and the maximum total heat content of the heat storage substantially the sum of the heat contents corresponds to all energisable heat storage modules and wherein the heating resistors of the heat storage modules via terminal contacts are electrically contacted with each other. Resistance losses of the leads to the memory modules, the derivative of and the transition between the memory modules should be disregarded here. The electrical contacting of the heat storage modules via contacting elements that connect the heating resistors of the cells together.

Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass eine Mehrzahl von Wärmespeichermodulen in einer geometrischen Wärmespeicherreihe angeordnet ist, wobei die Heizwiderstände der Wärmespeichermodule der Wärmespeicherreihe in einem elektrischen Schaltkreis in Reihe geschaltet sind. Hierbei werden in Reihe geschaltete Heizwiderstände vom gleichen Strom durchflossen, so dass die Heizwiderstände bei der Bestromung gleich stark erwärmt werden. Der elektrische Gesamtwiderstand der Wärmespeichermodule einer Wärmespeicherreihe entspricht dann der Summe der Einzelwiderstände der Wärmespeichermodule.A preferred embodiment of the invention provides that a plurality of heat storage modules is arranged in a geometric heat storage row, wherein the heating resistors of the heat storage modules of the heat storage row are connected in series in an electrical circuit. In this case, the same current flows through heating resistors connected in series, so that the heating resistors are heated to the same extent during the energization. The total electrical resistance of the heat storage modules of a heat storage row then corresponds to the sum of the individual resistances of the heat storage modules.

Eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung sieht wenigstens einen Schalter zur Steuerung der Beladungszeit einer Mehrzahl von Wärmespeichermodulen durch bedarfsweise Ausbildung einer Reihen- oder Parallelschaltung der Heizwiderstände der Wärmespeichermodule vor. Insbesondere können sich mit dem Schalter mehrere Wärmespeicherreihen bedarfsweise in Reihe oder parallel schalten lassen. Im Übrigen kann wenigstens ein weiterer Schalter vorgesehen sein, der es zulässt, durch bedarfsweise Änderung der Anzahl der bestromten Heizwiderstände bzw. der bestromten Wärmespeichermodule die Gesamtwärmespeicherleistung des erfindungsgemäßen Wärmespeichers zu verändern und zu steuern. Mit anderen Worten, es kann ein Schalter vorgesehen sein, mit dem sich einzelne Wärmespeichermodule bzw. deren Heizwiderstände bedarfsweise an das Stromnetz anschließen bzw. vom Stromnetz trennen lassen, um bedarfsweise mehr oder weniger elektrische Leistung aus dem Stromnetz zu entnehmen und in Wärme umzuwandeln. Es kann eine Steuer- und/oder Regelungseinrichtung vorgesehen sein, die eine weitgehend automatisierte Steuerung und/oder Regelung der Wärmespeicherleistung zulässt.An expedient development of the invention provides at least one switch for controlling the loading time of a plurality of heat storage modules by, if necessary, forming a series or parallel connection of the heating resistors of the heat storage modules. In particular, several heat storage rows can be switched in series or in parallel with the switch as needed. Incidentally, at least one further switch can be provided, which allows to change and control the total heat storage capacity of the heat storage device according to the invention by changing the number of energized heating resistors or the energized heat storage modules as required. In other words, a switch can be provided with which individual heat storage modules or their heating resistors can be connected to the power supply or disconnected from the power supply, if necessary, to remove more or less electric power from the power supply and to convert it into heat. It can be provided a control and / or regulating device that allows a largely automated control and / or regulation of the heat storage capacity.

Der modulare Aufbau des erfindungsgemäßen Wärmespeichers eröffnet die Möglichkeit, dass der Wärmespeicher mehrere voneinander trennbare und nacheinander durchströmbare Durchströmungszellen für das Arbeitsfluid aufweist, wobei jede Durchströmungszelle eine Mehrzahl von Wärmespeichermodulen aufweist und wobei die Wärmespeichermodule einer Durchströmungszelle nachfolgend vom Arbeitsfluid durchströmbar sind. Vorzugsweise wird nachfolgend jeweils lediglich eine Durchströmungszelle vom Arbeitsfluid durchströmt, bis diese Durchströmungszelle entladen ist und die Speichertemperatur der Speichermodule dieser Durchströmungszelle einen vorgegebenen Mindestwert erreicht oder unterschritten hat. Sodann wird die nächste Durchströmungszelle freigegeben und vom Arbeitsfluid durchströmt, während die zuletzt durchströmte entladene Zelle für das Arbeitsfluid gesperrt wird. Die Beladung der Durchströmungszellen durch Bestromung der Wärmespeichermodule kann zeitversetzt zu der Entladung der Durchströmungszellen erfolgen.The modular design of the heat accumulator according to the invention opens up the possibility that the heat accumulator has a plurality of separable and successively durchströmmbare flow cells for the working fluid, each flow cell having a plurality of heat storage modules and wherein the heat storage modules of a flow cell are subsequently flowed through by the working fluid. Preferably, only one throughflow cell is subsequently flowed through by the working fluid until this throughflow cell is discharged and the storage temperature of the storage modules of this throughflow cell has reached or fallen below a predetermined minimum value. Then, the next flow cell is released and flows through the working fluid, while the last flowed discharged cell is blocked for the working fluid. The loading of the flow cells through energization the heat storage modules can be carried out with a time delay to the discharge of the flow cells.

Weiterhin zweckmäßig ist es, wenn jede Durchströmungszelle eine Mehrzahl von übereinander angeordneten Wärmespeicherreihen aufweist, wobei übereinanderliegende Wärmespeichermodule der Wärmespeicherreihen nachfolgend vom Arbeitsfluid durchströmbar sind und wobei die Wärmespeicherreihen mit wenigstens einem Schalter bedarfsweise elektrisch in Reihe oder parallel schaltbar sind und/oder wobei die Anzahl der bestromten Wärmespeicherreihen bedarfsweise veränderbar ist. Hierdurch lassen sich sehr flexibel die Zeitdauer zur Beladung der Wärmespeichermodule und die Wärmespeicherleistung an die vorhandenen Kapazitäten im Stromnetz anpassen.Furthermore, it is expedient if each flow cell has a plurality of heat storage rows arranged one above the other, wherein superimposed heat storage modules of the heat storage rows are flowed through by the working fluid and wherein the heat storage rows with at least one switch, if necessary electrically in series or in parallel are switchable and / or wherein the number of energized Heat storage rows is changed as needed. This allows very flexible adjust the time to load the heat storage modules and the heat storage capacity of the existing capacity in the power grid.

Vorzugsweise kann zwischen jeweils zwei benachbarten Durchströmungszellen wenigstens ein verstellbares Absperrelement vorgesehen sein, wobei durch das Absperrelement ein Strömungsweg des Arbeitsfluides durch eine Durchströmungszelle freigegeben und durch die andere Durchströmungszelle geschlossen wird. Mehrere Durchströmungszellen können nebeneinanderliegend angeordnet und durch entsprechende Stellung der Absperrelemente nachfolgend vom Arbeitsfluid durchströmbar sein.Preferably, at least one adjustable shut-off element can be provided between each two adjacent flow-through cells, wherein a flow path of the working fluid through the shut-off element is released by a flow-through cell and closed by the other flow-through cell. Several flow cells can be arranged next to each other and can be flowed through by appropriate position of the shut-off subsequently from the working fluid.

Um den Wärmeübergang an die Umgebung möglichst zu minimieren, kann eine die Durchströmungszelle und/oder den Wärmespeicher einhausende Wärmeisolierung vorgesehen sein. Vorzugsweise ist eine alle Durchströmungszellen des Wärmespeichers einhausende gemeinsame Wärmeisolierung vorgesehen. Die Wärmeisolierung kann einen mehrschichtigen Aufbau mit einem zwischen zwei Schichten gebildeten Vakuum aufweisen, so dass ein ungewollter Wärmeübergang möglichst stark reduziert wird.In order to minimize the heat transfer to the environment as possible, a heat insulation enclosing the flow cell and / or the heat storage can be provided. Preferably, a common thermal insulation is provided which encloses all flow cells of the heat accumulator. The thermal insulation may have a multilayer structure with a vacuum formed between two layers, so that an unwanted heat transfer is reduced as much as possible.

Da der Heizwiderstand erfindungsgemäß direkt vom Arbeitsfluid umströmt wird, kann es bei hohen Temperaturen im Wärmespeicher zur Korrosion des Heizwiderstandes kommen. Um dem vorzubeugen, kann ein Inertgas, insbesondere Stickstoff, als Arbeitsfluid eingesetzt werden. Dort kann es zweckmäßig sein, das Arbeitsfluid in einem (geschlossenen) Kreislauf zu führen. Dies führt zu geringeren Kosten im Zusammenhang mit der Bereitstellung des Arbeitsfluides und kann dazu beitragen, die Komplexität des Wärmespeicherkraftwerkes zu verringern.Since the heating resistor according to the invention is flowed around directly by the working fluid, it can lead to corrosion of the heating resistor at high temperatures in the heat storage. To prevent this, an inert gas, in particular nitrogen, can be used as the working fluid. There it may be appropriate to conduct the working fluid in a (closed) cycle. This results in lower costs associated with the provision of the working fluid and can help reduce the complexity of the heat storage power plant.

Im Einzelnen gibt es eine Vielzahl von Möglichkeiten, den erfindungsgemäßen Wärmespeicher und das erfindungsgemäße Wärmespeicherkraftwerk auszugestalten und weiterzubilden, wobei einerseits auf die abhängigen Patentansprüche und andererseits auf die nachfolgende detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung verwiesen wird. Die zuvor beschriebenen und anhand der Zeichnung nachfolgend erörterten Merkmale der Erfindung können bedarfsweise miteinander kombiniert werden, auch wenn dies nicht ausdrücklich beschrieben ist.Specifically, there are a variety of ways to design and develop the heat accumulator according to the invention and the heat storage power plant according to the invention, reference being made on the one hand to the dependent claims and on the other hand to the following detailed description of preferred embodiments of the invention with reference to the drawings. The features of the invention described above and discussed below with reference to the drawings may be combined as needed, even if not expressly described.

In der Zeichnung zeigenIn the drawing show

1 eine schematische Ansicht eines Wärmespeichermoduls eines Wärmespeichers für ein Wärmespeicherkraftwerk in einer perspektivischen Darstellung schräg von oben, 1 a schematic view of a heat storage module of a heat storage for a heat storage power plant in a perspective view obliquely from above,

2 eine schematische Querschnittsansicht des in 1 gezeigten Wärmespeichermoduls, 2 a schematic cross-sectional view of the in 1 shown heat storage module,

3 eine schematische Seitenansicht des in 1 gezeigten Wärmespeichermoduls, 3 a schematic side view of the in 1 shown heat storage module,

4 eine schematische Darstellung einer Wärmespeicherreihe eines Wärmespeichers, wobei die Wärmespeicherreihe eine Mehrzahl von Wärmespeichermodulen aufweist, 4 a schematic representation of a heat storage row of a heat storage, wherein the heat storage row comprises a plurality of heat storage modules,

5 eine schematische Darstellung einer Durchströmungszelle eines Wärmespeichers mit einer Mehrzahl von übereinander angeordneten Wärmespeicherreihen, 5 a schematic representation of a flow cell of a heat accumulator with a plurality of superposed heat storage rows,

6, 7 jeweils eine schematische Seitenansicht eines Wärmespeichers mit einer Mehrzahl von nebeneinanderliegend angeordneten und nachfolgend von einem Arbeitsfluid eines Wärmespeicherkraftwerks durchströmbaren Durchströmungszellen, 6 . 7 each a schematic side view of a heat accumulator with a plurality of juxtaposed arranged and subsequently flowed through by a working fluid of a heat storage power flow cells,

8 eine schematische Darstellung eines Wärmespeichers der in den 6 und 7 gezeigten Art, wobei das Arbeitsfluid nach Durchströmen des Wärmespeichers einer Gasturbine zugeleitet wird, 8th a schematic representation of a heat storage in the 6 and 7 shown, wherein the working fluid is fed to a gas turbine after flowing through the heat accumulator,

9 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines Wärmespeicherkraftwerkes mit einem Wärmespeicher der in 8 gezeigten Art und 9 a schematic representation of a first embodiment of a heat storage power plant with a heat storage of in 8th shown type and

10 eine alternative Ausführungsform eines Wärmespeicherkraftwerkes mit einem Wärmespeicher der in 8 gezeigten Art. 10 an alternative embodiment of a heat storage power plant with a heat storage of in 8th shown type.

In 1 ist schematisch ein Wärmespeichermodul 1 eines in den 6 bis 8 näher dargestellten Wärmespeichers 2 gezeigt. Das Wärmespeichermodul 1 weist einen Heizleiter 3 als Heizwiderstand auf, wobei der Heizleiter 3 in den Raumrichtungen X, Y gemäß 1 meanderförmig verlaufend gebogen ist und ein Raumgebilde formt, das die Geometrie und die Dimensionen des Wärmespeichermoduls 1 festlegt. Das Raumgebilde weist vorliegend eine Kubusform auf, kann jedoch grundsätzlich auch eine andere Form aufweisen. Die Kubusform ist jedoch von Vorteil, da sie das Aufeinanderstapeln einer Mehrzahl von Wärmespeichermodulen 1 in einfacher Weise zulässt und dadurch den Transport und die Montage vereinfacht. Der Heizleiter 3 wird gebildet durch einen hochohmigen Draht oder hochohmige an den Enden miteinander verbundene Stangen aus einem elektrisch leitfähigen Material wie Eisen oder Stahl.In 1 is schematically a heat storage module 1 one in the 6 to 8th heat accumulator shown in detail 2 shown. The heat storage module 1 has a heating conductor 3 as a heating resistor, wherein the heating conductor 3 in the spatial directions X, Y according to 1 curved in a meandering shape and forms a spatial structure that determines the geometry and dimensions of the Heat storage module 1 sets. The spatial structure in the present case has a cube shape, but in principle may also have a different shape. However, the cube shape is advantageous in that it stacks a plurality of heat storage modules 1 in a simple manner and thereby simplifies transport and installation. The heating conductor 3 is formed by a high-resistance wire or high-resistance end-to-end connected rods made of an electrically conductive material such as iron or steel.

Der Heizleiter 3 ist mittels Anschlusskontakten 4, 5, die in 1 lediglich schematisch dargestellt sind und bei denen es sich in der einfachsten Ausbildung um die Enden des Heizleiters 3 handeln kann, mit einem Stromnetz elektrisch kontaktierbar. Zwischen geraden und abgewinkelten Leiterabschnitten des Heizleiters 3 werden Strömungskanäle 6 für ein Arbeitsfluid 13 eines in den 9 und 10 schematisch gezeigten Wärmespeicherkraftwerkes 22, 23 gebildet.The heating conductor 3 is by means of connection contacts 4 . 5 , in the 1 are shown only schematically and which are in the simplest form around the ends of the heating element 3 can act electrically contactable with a power grid. Between straight and angled conductor sections of the heating conductor 3 become flow channels 6 for a working fluid 13 one in the 9 and 10 schematically shown heat storage power plant 22 . 23 educated.

Der Heizleiter 3 ist gemäß 9 und 10 durch die Entnahme von elektrischer Leistung 25 aus einem Stromnetz bestrombar, wobei die elektrische Energie 25 in Wärmeenergie umgewandelt und vom Heizleiter 3 gespeichert wird. Beim zeitversetzten Durchströmen des Wärmespeichermoduls 1 kann dann das Arbeitsfluid 13 des Wärmespeicherkraftwerkes 22, 23 durch direkte Wärmeübertragung vom Heizleiter 3 aufgeheizt werden, wobei der Anteil des Wärmeinhalts des Heizleiters 3 am Gesamtwärmeinhalt des Wärmespeichermoduls 1 bei einer bestimmten Temperatur im Bereich von 900°C bis 1300°C mehr als 50%, vorzugsweise mehr als 60%, weiter vorzugsweise mehr als 70%, beträgt. Hierbei ist der Wärmeinhalt des Heizleiters 3 und der Wärmeinhalt der Formhalteelemente 7, 8 jeweils auf das Volumen des Wärmespeichermoduls 1 bezogen, wobei das Wärmespeichermodul 1 vorzugsweise eine Gesamtspeicherkapazität zwischen 0,5 und 2 MWh/m3, insbesondere von ca. 1 MWh/m3, aufweisen kann.The heating conductor 3 is according to 9 and 10 by the removal of electrical power 25 can be supplied with electricity from a power grid, whereby the electrical energy 25 converted into heat energy and from the heating conductor 3 is stored. When time-shifted flow through the heat storage module 1 then can the working fluid 13 of the heat storage power plant 22 . 23 by direct heat transfer from the heating conductor 3 be heated, wherein the proportion of heat content of the heating element 3 on the total heat content of the heat storage module 1 at a certain temperature in the range of 900 ° C to 1300 ° C more than 50%, preferably more than 60%, more preferably more than 70%, is. Here is the heat content of the heating element 3 and the heat content of the mold holding elements 7 . 8th each on the volume of the heat storage module 1 based, wherein the heat storage module 1 preferably a total storage capacity between 0.5 and 2 MWh / m 3 , in particular of about 1 MWh / m 3 , may have.

Wie sich aus den 2 und 3 ergibt, wird die räumliche Anordnung des Heizleiters 3 mit elektrisch nicht oder lediglich unwesentlich leitenden Formhalteelementen 7, 8 stabilisiert. Während der Heizleiter 3 vorzugsweise aus Eisen oder Stahl besteht, bestehen die Formhalteelemente 7, 8 beispielsweise aus Schamotte oder einem sonstigen keramischen Material und sind bei der gezeigten Ausführungsform steg- oder stabförmig ausgebildet und in mehreren parallelen Ebenen übereinander angeordnet. Zwischen den Formhalteelementen 7, 8 benachbarter Ebenen werden so Öffnungen 9 für orthogonal zu den Ebenen verlaufende Abschnitte des Heizleiters 3 gebildet. Die Formhalteelemente 7, 8 benachbarter Ebenen sind dabei zueinander kreuzweise verlaufend angeordnet. Der gewählte Aufbau des Wärmespeichermoduls 1 mit einer Mehrzahl von Formhalteelementen 7, 8, die einen meanderförmig verlaufenden Heizleiter 3 umgeben, führt zu einer hohen inneren Oberfläche des Wärmetauschermoduls 1, so dass der Wärmeübergang vom Wärmespeichermodul 1 an ein Arbeitsfluid 13 verbessert und eine sehr schnelle Erwärmung des Arbeitsfluides 13 sichergestellt ist.As is clear from the 2 and 3 results, the spatial arrangement of the heating element 3 with electrically not or only insignificantly conductive shape holding elements 7 . 8th stabilized. While the heating conductor 3 preferably made of iron or steel, there are the shape retaining elements 7 . 8th For example, from fireclay or other ceramic material and are web or bar-shaped in the embodiment shown and arranged in several parallel planes one above the other. Between the shape retaining elements 7 . 8th adjacent levels become openings 9 for orthogonal to the planes extending portions of the heating element 3 educated. The shape retaining elements 7 . 8th adjacent planes are arranged running crosswise to each other. The chosen structure of the heat storage module 1 with a plurality of shape retaining elements 7 . 8th , which has a meandering heating conductor 3 surrounded, leads to a high inner surface of the heat exchanger module 1 , so that the heat transfer from the heat storage module 1 to a working fluid 13 improved and a very rapid warming of the working fluid 13 is ensured.

Bei der dargestellten Ausführungsform des Wärmespeichermoduls 1 ist es so, dass dieses lediglich durch den Heizleiter 3, die Anschlusselemente 4, 5 (die Bestandteil des Heizleiters 3 sein können) und durch die Formhalteelemente 7, 8 gebildet wird. Die Umhüllende der Anordnung aus Heizleiter 3 und Formhalteelementen 7, 8 ist würfelförmig und kann eine Kantenlänge von ca. 1 m aufweisen. Der metallische Heizleiter 3 stellt einen elektrischen Widerstand in dem Wärmespeichermodul 1 dar, wobei das Material des Heizleiters 3 ein erstes Wärmespeichermaterial und das Material der Formhalteelemente 7, 8 ein zweites Wärmespeichermaterial des Wärmespeichermoduls 1 bildet. Hierbei ist vorgesehen, dass der Anteil des Wärmeinhalts der Formhalteelemente 7, 8 am Gesamtwärmeinhalt des Wärmespeichermoduls 1 bei einer gegebenen Temperatur weniger als 50% betragen soll.In the illustrated embodiment of the heat storage module 1 it is that this only by the heat conductor 3 , the connection elements 4 . 5 (the component of the heating conductor 3 can be) and by the shape-retaining elements 7 . 8th is formed. The envelope of the arrangement of heating conductor 3 and shape retaining elements 7 . 8th is cube-shaped and can have an edge length of about 1 m. The metallic heating conductor 3 represents an electrical resistance in the heat storage module 1 where the material of the heating conductor 3 a first heat storage material and the material of the shape retaining elements 7 . 8th a second heat storage material of the heat storage module 1 forms. It is provided that the proportion of heat content of the shape retaining elements 7 . 8th on the total heat content of the heat storage module 1 should be less than 50% at a given temperature.

Wie sich weiter aus den 1 bis 3 ergibt, weist das Wärmespeichermodul 1 keine Isolierung und/oder kein Gehäuse auf, so dass das Wärmespeichermodul 1 vom Arbeitsfluid 13 frei durchströmbar ist.How to get out of the 1 to 3 results, the heat storage module assigns 1 no insulation and / or no housing, so that the heat storage module 1 from the working fluid 13 is freely flowed through.

Das auf das Volumen des Wärmespeichermoduls 1 bezogene Gesamtgewicht des Heizleiters 3 eines Wärmespeichermoduls 1 kann zwischen 3000 kg/m3 und 4.000 kg/m3 betragen, während das ebenfalls auf das Volumen des Wärmespeichermoduls 1 bezogene Gesamtgewicht der Formhalteelemente 7, 8 zwischen 500 kg/m3 und 700 kg/m3 betragen kann.That on the volume of the heat storage module 1 related total weight of the heating conductor 3 a heat storage module 1 can be between 3000 kg / m 3 and 4,000 kg / m 3 , while also affecting the volume of the heat storage module 1 relative total weight of the shape-retaining elements 7 . 8th may be between 500 kg / m 3 and 700 kg / m 3 .

Wie sich aus 4 ergibt, kann eine Mehrzahl von Wärmespeichermodulen 1 in einer geometrischen Wärmespeicherreihe 10 angeordnet sein, wobei die Heizleiter 3 der Wärmespeichermodule 1 in einem elektrischen Schaltkreis in Reihe geschaltet sind. Hierzu sind die Anschlusselemente 4, 5 benachbarter Wärmetauschermodule 1 elektrisch miteinander verbunden. Das Anschlusselement 4 eines ersten und in 4 links außen dargestellten Wärmespeichermoduls 1 der Wärmespeicherreihe 10 ist mit dem Anschlusselement 5 des letzten Wärmespeichermoduls 1 der Wärmespeicherreihe 10 elektrisch kontaktiert, so dass die Wärmespeicherreihe 10 einen elektrischen Gesamtwiderstand 11 zeigt. Die in Reihe geschalteten Heizleiter 3 werden bei Bestromung der Wärmespeicherreihe 10 vom gleichen Strom durchflossen. Der Gesamtwiderstand 11 der Wärmespeicherreihe 10 ergibt sich aus der Summe der Einzelwiderstände der Wärmespeichermodule 1.As it turned out 4 results in a plurality of heat storage modules 1 in a geometric heat storage row 10 be arranged, the heating conductor 3 the heat storage modules 1 are connected in series in an electrical circuit. These are the connection elements 4 . 5 adjacent heat exchanger modules 1 electrically connected to each other. The connection element 4 a first and in 4 left outside illustrated heat storage module 1 the heat storage row 10 is with the connection element 5 the last heat storage module 1 the heat storage row 10 electrically contacted, so that the heat storage row 10 a total electrical resistance 11 shows. The heating conductors connected in series 3 be when energizing the heat storage row 10 flowing through the same stream. The total resistance 11 of the Heat storage series 10 results from the sum of the individual resistances of the heat storage modules 1 ,

5 zeigt eine Durchströmungszelle 12 des in den 6 bis 8 dargestellten Wärmespeichers 2, die durch eine Mehrzahl von übereinander angeordneten Wärmespeicherreihen 10 gebildet wird. Bei der gezeigten Ausführungsform kann die Durchströmungszelle 12 insgesamt 5 übereinander gestapelte Wärmespeicherreihen 10 aufweisen, wobei die übereinander angeordneten Wärmespeichermodule 1 der Wärmespeicherreihen 10 nachfolgend von einem Arbeitsfluid 13 von unten nach oben durchströmbar sind. Dies ergibt sich schematisch aus 8, die die Zuleitung des Arbeitsfluides 13 nach Verdichtung mit einem Verdichter 14 über einen Verteiler 15 zeigt, wobei die Zuleitung des Arbeitsfluides 13 von unten über die Wärmetauschermodule 1 der untersten Wärmetauscherreihe 10 erfolgt. Es versteht sich, dass die Zuleitung auch anders verwirklicht sein kann. 5 shows a flow cell 12 in the 6 to 8th illustrated heat storage 2 passing through a plurality of superposed heat storage rows 10 is formed. In the embodiment shown, the flow-through cell 12 a total of 5 stacked heat storage rows 10 have, wherein the stacked heat storage modules 1 the heat storage rows 10 subsequently from a working fluid 13 can be flowed through from bottom to top. This results schematically 8th that the supply of the working fluid 13 after compression with a compressor 14 via a distributor 15 shows, wherein the supply of the working fluid 13 from below over the heat exchanger modules 1 the lowest heat exchanger row 10 he follows. It is understood that the supply line can also be realized differently.

Gemäß 5 können mehrere Wärmespeicherreihen 10 einer Durchströmungszelle 12 mit Schaltern 16 bedarfsweise elektrisch in Reihe oder parallel schaltbar sein und/oder es lässt sich die Anzahl der bestromten Wärmespeicherreihen 10 bedarfsweise verändern. Hierdurch können in einfacher Weise die Beladungsdauer der Wärmespeichermodule, dass heißt die zeitliche Dauer der Leistungsaufnahme, bei der eine bestimmte Strommenge in thermische Energie umgewandelt wird, und die Speicherkapazität des Wärmespeichers 2 verändert werden. Gemäß 5 ist ein erstes Wärmespeichermodul 1 einer untersten Wärmespeicherreihe 10 mit einem letzten Wärmespeichermodul 1 einer obersten Wärmespeicherreihe 10 elektrisch kontaktiert. Der resultierende Gesamtwiderstand 17 der Durchströmungszelle 12 hängt davon ab, ob die Wärmespeicherreihen 10 in Reihe oder parallel geschaltet sind. Durch Parallelschaltung der Wärmespeicherreihen 10 nimmt der elektrische Gesamtwiderstand 17 ab, so dass die Dauer der Leistungsaufnahme sinkt.According to 5 can have several heat storage rows 10 a flow cell 12 with switches 16 If necessary, be electrically connected in series or in parallel and / or it can be the number of energized heat storage rows 10 change as needed. In this way, the loading duration of the heat storage modules, that is, the duration of the power consumption, in which a certain amount of electricity is converted into thermal energy, and the storage capacity of the heat storage in a simple manner 2 to be changed. According to 5 is a first heat storage module 1 a lowest heat storage row 10 with a last heat storage module 1 a topmost heat storage row 10 electrically contacted. The resulting total resistance 17 the flow cell 12 depends on whether the heat storage rows 10 are connected in series or in parallel. By parallel connection of the heat storage rows 10 takes the total electrical resistance 17 so that the duration of power consumption decreases.

In den 6 bis 8 ist der Wärmespeicher 2 schematisch gezeigt, wobei der Wärmespeicher 2 bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel zehn nebeneinanderliegend angeordnete Durchströmungszellen 12 aufweist. Zwischen benachbarten Durchströmungszellen 12 ist jeweils wenigstens ein verstellbares Absperrelement 18 vorgesehen, wobei durch das Absperrelement 18 ein Strömungsweg des Arbeitsfluides 13 durch eine Durchströmungszelle 12 freigegeben und durch die anderen benachbarten Durchströmungszellen 12 geschlossen wird. Gemäß 6 durchströmt das Arbeitsfluid 13 lediglich die in 6 und 7 links außen dargestellte erste Durchströmungszelle 12, wobei durch die Stellung des ersten Absperrelementes 18 zwischen der ersten und zweiten Durchströmungszelle 12 eine Durchströmung der weiteren nachgeschalteten Durchströmungszellen 12 ausgeschlossen wird. Beim Durchströmen mit dem Arbeitsfluid 13 kommt es zur Abkühlung der ersten Durchströmungszelle 12 durch Wärmeübertragung von den Heizwiderständen der Wärmespeichermodule 1 der ersten Durchströmungszelle 12 auf das Arbeitsfluid 13. Wird eine vorgegebene Mindesttemperatur der Wärmeübertragung erreicht, wird das erste Absperrelement 18 gemäß 7 nach oben verstellt, so dass das Arbeitsfluid 13 nachfolgend lediglich durch die zweite Durchströmungszelle 12 strömt und dabei erwärmt wird. Die in Strömungsrichtung nachfolgenden weiteren Absperrelemente 18 der weiteren Durchströmungszellen 12 befinden sich in einer Position, die ein Durchströmen mit dem Arbeitsfluid 13 ausschließt. Sobald die Wärmespeichermodule 1 der zweiten Durchströmungszelle 12 entladen bzw. abgekühlt sind, werden die Wärmespeichermodule 1 der dritten Durchströmungszelle 12 durch Veränderung der Stellung des zwischen der zweiten Durchströmungszelle 12 und der dritten Durchströmungszelle 12 angeordneten Absperrelementes 18 für eine Durchströmung mit dem Arbeitsfluid 13 freigegeben. Dieser Vorgang wiederholt sich, bis die letzten Durchströmungszelle 12 (in den 6 und 7 ganz rechts außen dargestellt), entsprechend entladen ist. Anschließend ist es erforderlich, die Durchströmungszellen 12 wieder aufzuladen, was durch Bestromung der Heizwiderstände der Wärmespeichermodule 1 erfolgt. Es versteht sich, dass eine Entladung der Durchströmungszellen 12 durch Wärmeübertragung an das Arbeitsfluid 13 und eine Beladung der Durchströmungszellen 12 durch Bestromung nicht voraussetzen, dass alle Durchströmungszellen 12 des Wärmespeichers 2 bereits entladen bzw. beladen sind.In the 6 to 8th is the heat storage 2 shown schematically, wherein the heat storage 2 in the illustrated embodiment, ten juxtaposed flow cells 12 having. Between adjacent flow cells 12 each is at least one adjustable shut-off 18 provided, wherein by the shut-off 18 a flow path of the working fluid 13 through a flow cell 12 released and through the other adjacent flow cells 12 is closed. According to 6 flows through the working fluid 13 only the in 6 and 7 left outside illustrated first flow cell 12 , wherein by the position of the first shut-off element 18 between the first and second flow cells 12 a flow through the further downstream flow cells 12 is excluded. When flowing through with the working fluid 13 it comes to the cooling of the first flow cell 12 by heat transfer from the heating resistors of the heat storage modules 1 the first flow cell 12 on the working fluid 13 , If a predetermined minimum temperature of the heat transfer is achieved, the first shut-off element 18 according to 7 adjusted upwards, so that the working fluid 13 hereinafter only through the second flow cell 12 flows while being heated. The downstream in the flow direction further shut-off 18 the further flow cells 12 are in a position that flows through with the working fluid 13 excludes. Once the heat storage modules 1 the second flow cell 12 are discharged or cooled, the heat storage modules 1 the third flow cell 12 by changing the position of the between the second flow cell 12 and the third flow cell 12 arranged shut-off element 18 for a flow of the working fluid 13 Approved. This process is repeated until the last flow cell 12 (in the 6 and 7 shown far right outside), is discharged accordingly. Subsequently, it is necessary to use the flow cells 12 recharge, which by energizing the heating resistors of the heat storage modules 1 he follows. It is understood that a discharge of the flow cells 12 by heat transfer to the working fluid 13 and a loading of the flow cells 12 by energizing does not require that all flow cells 12 the heat storage 2 already unloaded or loaded.

In 8 ist der Wärmespeicher 2 perspektivisch dargestellt, wobei der Wärmespeicher 2 eine Wärmespeicherleistung von mehr als 100 MWh, beispielsweise von 500 MWh, aufweisen kann. Die Wärmespeicherleitung ist bezogen auf die thermische Energie des Wärmespeichers 2 bei einer maximalen Speichertemperatur zwischen 900°C und 1300°C, bis zu der das Arbeitsfluid 13 im Wärmespeicher 2 aufgeheizt werden kann.In 8th is the heat storage 2 shown in perspective, the heat storage 2 a heat storage capacity of more than 100 MWh, for example, of 500 MWh, may have. The heat storage line is based on the thermal energy of the heat storage 2 at a maximum storage temperature between 900 ° C and 1300 ° C, up to the working fluid 13 in the heat storage 2 can be heated.

Das Arbeitsfluid 13 wird nach dem Durchströmen einer Durchströmungszone 12 über einen Sammler 19 einer Turbine 20 zugeführt, wobei das Arbeitsfluid 13 unter Verrichtung von mechanischer Arbeit expandiert und die mechanische Arbeit mit einem in den 9 und 10 dargestellten Generator 21 in elektrische Energie umgewandelt wird.The working fluid 13 is after flowing through a flow zone 12 about a collector 19 a turbine 20 supplied, wherein the working fluid 13 expanded by performing mechanical work and mechanical work with one in the 9 and 10 illustrated generator 21 is converted into electrical energy.

Wie sich aus den 6 und 7 ergibt, kann eine die Durchströmungszellen 12 einhausende gemeinsame Isolierung 22 vorgesehen sein, um Wärmeverluste durch ungewollte Wärmeübertragung an die Umgebung zu verringern.As is clear from the 6 and 7 can give one the flow cells 12 Housing joint insulation 22 be provided to reduce heat loss through unwanted heat transfer to the environment.

Anhand der 9 und 10 werden mögliche Anlagenkonzepte für ein Wärmespeicherkraftwerk 22, 23 unter Verwendung des Wärmespeichers 2 nachfolgend erläutert. Based on 9 and 10 become possible plant concepts for a heat storage power plant 22 . 23 using the heat storage 2 explained below.

Bei dem in 9 dargestellten Wärmespeicherkraftwerk 22 wird das Arbeitsfluid 13 in dem Verdichter 14 komprimiert und gelangt anschließend in einen ersten Regenerator 24. Der Regenerator 24 ist zur Vorwärmung des Arbeitsfluides 13 vorgesehen ist. Anschließend durchströmt das vorgewärmte Arbeitsfluid 13 den Wärmespeicher 2, dessen Wärmespeichermodule 1 zuvor durch Entnahme von elektrischer Energie 25 aus einem Stromnetz aufgeheizt worden sind. Beim Durchströmen des Wärmespeichers 2 wird das Arbeitsfluid 13 durch Wärmeübertragung von den Heizleitern 3 und den Formhalteelementen 7, 8 der Wärmespeichermodule 1 des Wärmespeichers 2 entsprechend erwärmt und gelangt anschließend in eine Brennkammer 26. In der Brennkammer 26 kann ein gasförmiger Energieträger 27, wie Erdgas oder Biogas, und/oder ein flüssiger Energieträger 28, wie Methanol, verbrannt werden. Die Verbrennungswärme führt zu einer weiteren Aufheizung des Arbeitsfluides 13, das anschließend in der Turbine 20 unter Verrichtung von mechanischer Arbeit entspannt wird. Die mechanische Arbeit wird mit dem Generator 22 in elektrische Energie 29 umgewandelt, wobei es sich versteht, dass die Entnahme von elektrischer Energie 25 aus dem Stromnetz und die Erzeugung von elektrischer Energie 29 und deren Einspeisung in das Stromnetz zeitversetzt erfolgen, um einen Ausgleich von Überkapazitäten im Stromnetz zu ermöglichen.At the in 9 illustrated heat storage power plant 22 becomes the working fluid 13 in the compressor 14 compressed and then passes into a first regenerator 24 , The regenerator 24 is for preheating the working fluid 13 is provided. Subsequently, the preheated working fluid flows through 13 the heat storage 2 whose heat storage modules 1 previously by removing electrical energy 25 have been heated from a power grid. When flowing through the heat accumulator 2 becomes the working fluid 13 by heat transfer from the heating conductors 3 and the shape-retaining elements 7 . 8th the heat storage modules 1 the heat storage 2 heated accordingly and then passes into a combustion chamber 26 , In the combustion chamber 26 can be a gaseous energy source 27 , such as natural gas or biogas, and / or a liquid energy source 28 , such as methanol, are burned. The heat of combustion leads to a further heating of the working fluid 13 , which subsequently in the turbine 20 is relaxed by performing mechanical work. The mechanical work is done with the generator 22 into electrical energy 29 it is understood that the removal of electrical energy 25 from the electricity grid and the generation of electrical energy 29 and their supply to the power grid with a time delay to allow compensation of excess capacity in the power grid.

Nachdem das Arbeitsfluid 13 in der Turbine 20 entspannt worden ist, durchströmt es einen zweiten Regenerator 30, der dabei aufgeheizt wird. Nach dem Aufheizendes Regenerators 30 werden die Strömungswege zum ersten kalten Regenerator 24 und zum zweiten Regenerator 30 umgeschaltet, so dass das abgekühlte Arbeitsfluid 13 zunächst erneut in den Verdichter 14 gelangt und nach Komprimierung den heißen zweiten Regenerator 30 durchströmt, der nunmehr zur Vorwärmung des Arbeitsfluides 13 dient. Bei der Umschaltung gelangt der erste Regenerator 24 in den Strömungsweg des heißen Arbeitsfluides 13 nach dem Austritt aus der Turbine 20 und wird dabei wieder aufgeladen.After the working fluid 13 in the turbine 20 has been relaxed, it flows through a second regenerator 30 which is heated up. After heating up the regenerator 30 the flow paths become the first cold regenerator 24 and to the second regenerator 30 switched so that the cooled working fluid 13 first again in the compressor 14 passes and after compression the hot second regenerator 30 flows through the now to preheat the working fluid 13 serves. When switching the first regenerator arrives 24 into the flow path of the hot working fluid 13 after exiting the turbine 20 and will be charged again.

Vorzugsweise sind als Regeneratoren 24, 30 so genannte Pebble Heater vorgesehen.Preferably, as regenerators 24 . 30 so-called Pebble Heater provided.

Wie sich aus 9 weiter ergibt, lässt es das dargestellte Anlagenkonzept zu, einen Teilstrom des Arbeitsfluides 13 über eine in 9 gestrichelt dargestellte Bypassleitung 31 der Brennkammer 26 zuzuführen, um das Temperaturniveau des Arbeitsfluides 13 am Austritt aus der Brennkammer 26 entsprechend zu regulieren.As it turned out 9 continues, it allows the system concept shown, a partial flow of the working fluid 13 about one in 9 Dashed line shown bypass line 31 the combustion chamber 26 to supply the temperature level of the working fluid 13 at the exit from the combustion chamber 26 to regulate accordingly.

Das Arbeitsfluid 13 wird in einem geschlossenen Kreislauf geführt, wobei es sich bei dem Arbeitsfluid 13 vorzugsweise um Stickstoff handelt, so dass eine Korrosion der Heizleiter 3 beim Durchströmen des Wärmespeichers 2 mit dem Arbeitsfluid 13 weitgehend ausgeschlossen werden kann.The working fluid 13 is conducted in a closed circuit, which is the working fluid 13 preferably nitrogen, so that corrosion of the heating conductors 3 when flowing through the heat accumulator 2 with the working fluid 13 can be largely excluded.

In 10 ist eine weitere Ausführungsform eines Wärmespeicherkraftwerks 23 gezeigt.In 10 is another embodiment of a heat storage power plant 23 shown.

Im Unterschied zu dem in 9 gezeigten Wärmespeicherkraftwerk 22 ist gemäß 10 eine Vorwärmung des Arbeitsfluides 13 mittels Regeneratoren 24, 25 nicht vorgesehen. Stattdessen wird die Restwärme des Arbeitsfluids 13 nach dem Austritt aus der Turbine 20 in einem schematisch dargestellten Dampfkreislauf 32 zur Überhitzung von Dampf genutzt, der in einer Dampfturbine 33 entspannt wird. Die dabei verrichtete mechanische Arbeit wird mit einem weiteren Generator 34 in Strom umgewandelt, der bei hoher Leistungsnachfrage zusammen mit dem bei der Entspannung des Arbeitsfluides 13 in der Turbine 20 erzeugten Strom als elektrische Energie 29 in das Stromnetz eingespeist wird. Der nachgeschaltete Dampfkreislauf 32 ermöglicht eine Nutzung der in dem Arbeitsfluid 13 nach dem Austritt aus der Turbine 20 noch enthaltenen Wärmeenergie zur Stromerzeugung, was zu einem höheren Wirkungsgrad bei der Stromerzeugung führt.Unlike the in 9 shown heat storage power plant 22 is according to 10 a preheating of the working fluid 13 by means of regenerators 24 . 25 not provided. Instead, the residual heat of the working fluid 13 after exiting the turbine 20 in a schematically illustrated steam cycle 32 used for overheating of steam in a steam turbine 33 is relaxed. The mechanical work done is done with another generator 34 converted into electricity, which at high power demand together with in the relaxation of the working fluid 13 in the turbine 20 generated electricity as electrical energy 29 is fed into the power grid. The downstream steam cycle 32 allows use of the in the working fluid 13 after exiting the turbine 20 still contained heat energy for power generation, which leads to a higher efficiency in power generation.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 1577548 A1 [0007] EP 1577548 A1 [0007]
  • EP 1577549 A1 [0007] EP 1577549 A1 [0007]
  • WO 2009/112421 A1 [0007] WO 2009/112421 A1 [0007]
  • US 5384489 [0008] US 5384489 [0008]

Claims (10)

Elektrisch beheizbarer Wärmespeicher (2) zur Umwandlung von elektrischer Energie in thermische Energie in verbrauchsarmen Zeiten und zur Speicherung und zeitversetzten Übertragung der thermischen Energie an ein Arbeitsfluid (13) eines Wärmespeicherkraftwerkes (22, 23), mit wenigstens einem Wärmespeichermodul (1), wobei das Wärmespeichermodul (1) wenigstens einen elektrischen Heizwiderstand und den Heizwiderstand umgebende Strömungskanäle für das Arbeitsfluid (13) des Wärmespeicherkraftwerkes (22, 23) aufweist, wobei der Heizwiderstand durch die Entnahme von elektrischer Energie (25) aus einem Stromnetz bestrombar ist und die elektrische Energie in Wärmeenergie umgewandelt und vom Heizwiderstand gespeichert wird, wobei das Arbeitsfluid (13) durch direkte Wärmeübertragung vom Heizwiderstand aufheizbar ist und wobei der Anteil des Wärmeinhalts des wenigstens einen Heizwiderstands am Gesamtwärmeinhalt des Wärmespeichermoduls (1) wenigstens 30% beträgt.Electrically heatable heat accumulator ( 2 ) for the conversion of electrical energy into thermal energy in low-consumption times and for the storage and time-shifted transfer of thermal energy to a working fluid ( 13 ) of a heat storage power plant ( 22 . 23 ), with at least one heat storage module ( 1 ), wherein the heat storage module ( 1 ) at least one electrical heating resistor and the heating resistor surrounding flow channels for the working fluid ( 13 ) of the heat storage power plant ( 22 . 23 ), wherein the heating resistor by the removal of electrical energy ( 25 ) is energized from a power grid and the electrical energy is converted into heat energy and stored by the heating resistor, wherein the working fluid ( 13 ) is heatable by direct heat transfer from the heating resistor and wherein the proportion of the heat content of the at least one heating resistor in the total heat content of the heat storage module ( 1 ) is at least 30%. Wärmespeicher (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmespeichermodul (1) wenigstens ein Formhalteelement (7, 8) aus einem Material mit im Vergleich zum Heizwiderstand geringerer elektrischer Leitfähigkeit zur Stabilisierung des Heizwiderstandes und/oder zur gegenseitigen Isolierung benachbarter Leiterabschnitte des Heizwiderstandes aufweist, wobei der Anteil des Wärmeinhalts des wenigstens einen Formhalteelementes (7, 8) am Gesamtwärmeinhalt des Wärmespeichermoduls (1) weniger als 70% beträgt.Heat storage ( 2 ) according to claim 1, characterized in that the heat storage module ( 1 ) at least one shape-retaining element ( 7 . 8th ) of a material having compared to the heating resistor of lower electrical conductivity for stabilizing the heating resistor and / or for mutual isolation of adjacent conductor sections of the heating resistor, wherein the proportion of heat content of the at least one shape retaining element ( 7 . 8th ) on the total heat content of the heat storage module ( 1 ) is less than 70%. Wärmespeicher (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizwiderstand zu einem die Geometrie des Wärmespeichermoduls (1) festlegenden Raumgebilde geformt ist.Heat storage ( 2 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the heating resistor to a the geometry of the heat storage module ( 1 ) defining spatial formations is formed. Wärmespeicher (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein modularer Aufbau des Wärmespeichers (2) mit einer Mehrzahl elektrisch beheizbarer Wärmespeichermodule (1) vorgesehen ist, wobei jedes Wärmespeichermodul (1) wenigstens einen separaten elektrischen Heizwiderstand aufweist und der Gesamtwärmeinhalt des Wärmespeichers (2) im wesentlichen der Summe der Wärmeinhalte der Wärmespeichermodule (1) entspricht und wobei die Heizwiderstände der Wärmespeichermodule (1) über Anschlusskontakte (4, 5) elektrisch miteinander kontaktierbar sind.Heat storage ( 2 ) according to one of the preceding claims, characterized in that a modular construction of the heat accumulator ( 2 ) with a plurality of electrically heatable heat storage modules ( 1 ), each heat storage module ( 1 ) has at least one separate electrical heating resistor and the total heat content of the heat storage ( 2 ) substantially the sum of the heat contents of the heat storage modules ( 1 ) and wherein the heating resistors of the heat storage modules ( 1 ) via connection contacts ( 4 . 5 ) are electrically contactable with each other. Wärmespeicher (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Wärmespeichermodulen (1) in einer geometrischen Wärmespeicherreihe (10) angeordnet ist und dass die Heizwiderstände der Wärmespeichermodule (1) der Wärmespeicherreihe (10) in einem elektrischen Schaltkreis in Reihe geschaltet sind.Heat storage ( 2 ) according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality of heat storage modules ( 1 ) in a geometric heat storage row ( 10 ) is arranged and that the heating resistors of the heat storage modules ( 1 ) of the heat storage row ( 10 ) are connected in series in an electrical circuit. Wärmespeicher (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Schalter (16) zur Steuerung der Beladungszeit einer Mehrzahl von Wärmespeichermodulen (1) durch Ausbildung einer Reihen- oder Parallelschaltung der Heizwiderstände der Wärmespeichermodule (1) vorgesehen ist.Heat storage ( 2 ) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one switch ( 16 ) for controlling the loading time of a plurality of heat storage modules ( 1 ) by forming a series or parallel connection of the heating resistors of the heat storage modules ( 1 ) is provided. Wärmespeicher (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere voneinander trennbare und nacheinander durchströmbare Durchströmungszellen (12) für das Arbeitsfluid (13) vorgesehen sind, wobei jede Durchströmungszelle (12) eine Mehrzahl von Wärmespeichermodulen (1) aufweist und wobei die Wärmespeichermodule (1) einer Durchströmungszelle (12) nachfolgend vom Arbeitsfluid (13) durchströmbar sind.Heat storage ( 2 ) according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality of separable and successively flow-through flow cells ( 12 ) for the working fluid ( 13 ) are provided, each flow cell ( 12 ) a plurality of heat storage modules ( 1 ) and wherein the heat storage modules ( 1 ) a flow cell ( 12 ) below from the working fluid ( 13 ) can be flowed through. Wärmespeicher (2) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass jede Durchströmungszelle (12) eine Mehrzahl von übereinander angeordneten Wärmespeicherreihen (10) aufweist, wobei übereinanderliegende Wärmespeichermodule (1) der Wärmespeicherreihen (10) nachfolgend vom Arbeitsfluid (13) durchströmbar sind und wobei die Wärmespeicherreihen (10) mit wenigstens einem Schalter (16) bedarfsweise elektrisch in Reihe oder parallel schaltbar sind und/oder wobei die Anzahl der bestromten Wärmespeicherreihen (10) bedarfsweise veränderbar ist.Heat storage ( 2 ) according to claim 7, characterized in that each flow cell ( 12 ) a plurality of superposed heat storage rows ( 10 ), wherein superimposed heat storage modules ( 1 ) of the heat storage rows ( 10 ) below from the working fluid ( 13 ) are flowed through and wherein the heat storage rows ( 10 ) with at least one switch ( 16 ) are electrically switchable in series or in parallel and / or where the number of heat storage banks ( 10 ) is changed as needed. Wärmespeicher (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei benachbarten Durchströmungszellen (12) wenigstens ein verstellbares Absperrelement (18) vorgesehen ist, wobei durch Verstellen des Absperrelementes (18) ein Strömungsweg des Arbeitsfluides (13) durch eine Durchströmungszelle (12) freigegeben und durch die benachbarte andere Durchströmungszelle (12) geschlossen wird.Heat storage ( 2 ) according to one of the preceding claims 7 or 8, characterized in that between two adjacent flow cells ( 12 ) at least one adjustable shut-off element ( 18 ) is provided, wherein by adjusting the shut-off ( 18 ) a flow path of the working fluid ( 13 ) through a flow cell ( 12 ) and through the adjacent other flow cell ( 12 ) is closed. Wärmespeicherkraftwerk (22, 23) ausgebildet zur Entnahme elektrischer Energie (25) aus einem Stromnetz in verbrauchsarmen Zeiten und zur zeitversetzten Abgabe elektrischer Energie (29) bei hoher Leistungsnachfrage, mit wenigstens einem durch Entnahme der elektrischen Energie (25) aus dem Stromnetz elektrisch beheizbaren Wärmespeicher (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit wenigstens einem dem Wärmespeicher (2) vorgeschalteten Verdichter (14) zum Komprimieren eines Arbeitsfluides (13) und mit wenigstens einer dem Wärmespeicher (2) nachgeschalteten Turbine (20) zum Expandieren des im Wärmespeicher (2) erwärmten Arbeitsfluides (13) unter Verrichtung von mechanischer Arbeit und mit einem Generator (21) zur Umwandlung der mechanischen Arbeit in elektrische Energie (29).Heat storage power plant ( 22 . 23 ) designed for removing electrical energy ( 25 ) from a power grid in low-consumption periods and for the time-delayed delivery of electrical energy ( 29 ) at high power demand, with at least one by removal of electrical energy ( 25 ) from the power grid electrically heatable heat storage ( 2 ) according to one of the preceding claims, with at least one heat accumulator ( 2 ) upstream compressor ( 14 ) for compressing a working fluid ( 13 ) and at least one of the heat storage ( 2 ) downstream turbine ( 20 ) for expanding the in the heat storage ( 2 ) heated working fluids ( 13 ) by performing mechanical work and with a generator ( 21 ) for converting the mechanical work into electrical energy ( 29 ).
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160097603A1 (en) * 2014-09-30 2016-04-07 Lumenion Ag Heat accumulator and method for operating a heat accumulator
WO2016165724A1 (en) 2015-04-13 2016-10-20 Karl Brotzmann Consulting Gmbh Energy storage via thermal stores and air turbine
EP3139107A1 (en) 2015-09-04 2017-03-08 Lumenion AG Thermal storage device and method for operating a thermal storage device
EP3379191A1 (en) 2017-03-20 2018-09-26 Lumenion GmbH Thermal storage device and method for operating a thermal storage device
CN113865401A (en) * 2021-11-23 2021-12-31 浙江大学 Heat storage system and heat storage method

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109426285A (en) * 2017-08-31 2019-03-05 沈阳兰昊新能源科技有限公司 The control system of electric heat storage energy device
US10876765B2 (en) 2018-11-28 2020-12-29 Element 16 Technologies, Inc. Systems and methods of thermal energy storage

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1273855A (en) * 1970-03-26 1972-05-10 Electricity Council Improvements in or relating to electrically heated storage radiators
US5384489A (en) 1994-02-07 1995-01-24 Bellac; Alphonse H. Wind-powered electricity generating system including wind energy storage
US6408627B1 (en) * 2001-05-21 2002-06-25 Active Power, Inc. Integrated continuous power system assemblies
EP1577549A1 (en) 2004-03-16 2005-09-21 Abb Research Ltd. Apparatus for storing thermal energy and generating electricity
EP1577548A1 (en) 2004-03-16 2005-09-21 Abb Research Ltd. Apparatus and method for storing thermal energy and generating electricity
AT506477A1 (en) * 2008-02-21 2009-09-15 Schweighofer Franz HEAT STORAGE DEVICE
WO2009112421A1 (en) 2008-03-12 2009-09-17 Siemens Aktiengesellschaft Storage of electrical energy with thermal storage and return through a thermodynamic cycle
EP2369288A1 (en) * 2010-03-11 2011-09-28 Siemens Aktiengesellschaft Energy transfer system comprising a phase change material
EP1799971B1 (en) * 2004-07-23 2012-12-12 New World Generation Inc. Electric power plant with thermal storage medium

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1495696A (en) * 1966-09-30 1967-09-22 Alexander Dunn Ltd Storage heaters
GB2241568B (en) * 1990-03-02 1994-01-19 Creda Ltd Boilers
WO2006072178A1 (en) * 2005-01-06 2006-07-13 New World Generation Inc. Thermal storage medium

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1273855A (en) * 1970-03-26 1972-05-10 Electricity Council Improvements in or relating to electrically heated storage radiators
US5384489A (en) 1994-02-07 1995-01-24 Bellac; Alphonse H. Wind-powered electricity generating system including wind energy storage
US6408627B1 (en) * 2001-05-21 2002-06-25 Active Power, Inc. Integrated continuous power system assemblies
EP1577549A1 (en) 2004-03-16 2005-09-21 Abb Research Ltd. Apparatus for storing thermal energy and generating electricity
EP1577548A1 (en) 2004-03-16 2005-09-21 Abb Research Ltd. Apparatus and method for storing thermal energy and generating electricity
EP1799971B1 (en) * 2004-07-23 2012-12-12 New World Generation Inc. Electric power plant with thermal storage medium
AT506477A1 (en) * 2008-02-21 2009-09-15 Schweighofer Franz HEAT STORAGE DEVICE
WO2009112421A1 (en) 2008-03-12 2009-09-17 Siemens Aktiengesellschaft Storage of electrical energy with thermal storage and return through a thermodynamic cycle
EP2369288A1 (en) * 2010-03-11 2011-09-28 Siemens Aktiengesellschaft Energy transfer system comprising a phase change material

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160097603A1 (en) * 2014-09-30 2016-04-07 Lumenion Ag Heat accumulator and method for operating a heat accumulator
US10077949B2 (en) * 2014-09-30 2018-09-18 Lumenion Gmbh Heat accumulator and method for operating a heat accumulator
WO2016165724A1 (en) 2015-04-13 2016-10-20 Karl Brotzmann Consulting Gmbh Energy storage via thermal stores and air turbine
US10794276B2 (en) 2015-04-13 2020-10-06 Karl Brotzmann Consulting Gmbh Energy storage via thermal reservoirs and air turbines
EP3139107A1 (en) 2015-09-04 2017-03-08 Lumenion AG Thermal storage device and method for operating a thermal storage device
WO2017037027A1 (en) 2015-09-04 2017-03-09 Lumenion Ag Heat storage device and method for operating a heat storage device
EP3379191A1 (en) 2017-03-20 2018-09-26 Lumenion GmbH Thermal storage device and method for operating a thermal storage device
WO2018172041A1 (en) 2017-03-20 2018-09-27 Lumenion Gmbh Heat storage device and method for operating a heat storage device
CN113865401A (en) * 2021-11-23 2021-12-31 浙江大学 Heat storage system and heat storage method

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