DE102014117659A1

DE102014117659A1 - Kaltlatent exergy storage and thermodynamic loading and unloading processes

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Publication number: DE102014117659A1
Application number: DE102014117659.6A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-12-02
Filing date: 2014-12-02
Publication date: 2016-09-01

Abstract

Die Erfindung betrifft Vorrichtungen und Verfahren für die Optimierung von Kreisprozessen zum Laden bzw. Entladen von Kaltlatent-Exergiespeichern. Insbesondere betrifft die Erfindung eine fluidgestützte Kältekompressor-Anlage und/oder fluidgestützte Wärmekraftmaschine, insbesondere als Lade- bzw. Entladevorrichtung für eine Kaltlatent-Exergiespeichervorrichtung. Die kann Ladevorrichtung eingerichtet sein, dem Speichermedium latente Wärme bei Erstarrungstemperatur zu entziehen und eine Erstarrung oder teilweise Erstarrung des Speichermediums (Phasenübergang) herbeizuführen. Die Entladevorrichtung kann eingerichtet sein, im Eis gespeicherte Exergie zumindest teilweise als Nutzarbeit wieder auszukoppeln. Dabei können die Ladevorrichtung und Entladevorrichtung maßgebliche Komponenten, insbesondere Wärmetauscher synergetisch nutzen, wobei ein Kältereservoir als Wärmesenke bei Temperaturen unterhalb der Umgebungstemperatur dient, so dass gegenüber der Umgebungstemperatur (entsprechend der anergetischen Referenztemperatur) ein Exergiegefälle vorliegt. Damit kann eine hohe Effizienz erzielt werden und das Zwischenspeichern von Exergie in vielen Situationen energetische Vorteile liefern.The invention relates to devices and methods for the optimization of cycle processes for loading or unloading cold latency Exergiespeichern. In particular, the invention relates to a fluid-supported refrigeration compressor system and / or fluid-assisted heat engine, in particular as a charging or discharging device for a cold latex exergy storage device. The charging device can be set up to remove latent heat from the storage medium at solidification temperature and cause solidification or partial solidification of the storage medium (phase transition). The unloading device can be set up to at least partially decouple exergy stored in the ice as useful work. In this case, the charging device and discharger can synergistically use relevant components, in particular heat exchangers, wherein a cold reservoir serves as a heat sink at temperatures below the ambient temperature, so that there is an exergy gradient with respect to the ambient temperature (corresponding to the anergetic reference temperature). Thus, a high efficiency can be achieved and the buffering of exergy in many situations provide energy benefits.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Vorrichtungen und Verfahren für die Optimierung von Kreisprozessen zum Laden bzw. Entladen von Kaltlatent-Exergiespeichern. Der Ladeprozess entspricht hierbei einem modifizierten Kompressionskälteprozess, der in vereinfachter und bekannterweise nur mäßig effizienter Weise aus Kühlanlagen (Kühlschränken, Klimaanlagen) bekannt ist. Dieser Prozess ist in 1 angedeutet. Der Entladeprozess ist als Umkehrung des Ladeprozesses aufzufassen und entspricht näherungsweise einem Clausius-Rankine-Prozess (Dampfkraftwerksprozess). Im Kaltlatent-Exergiespeichersystem sind beide Prozesse, d. h. Laden und Entladen, eng gekoppelt. Dabei sollen, soweit möglich, die Komponenten der Anlage synergetisch genutzt werden können. Im Ladeprozess wird der Eisgehalt des Kaltlatentspeichers erhöht. Entsprechend sinkt der Eisanteil im Speicher beim Entladeprozess.The present invention relates to apparatus and methods for the optimization of cycle processes for loading and unloading cold flash exergy storage. The charging process corresponds to a modified compression refrigeration process, which is known in a simplified and known only moderately efficient way from refrigeration systems (refrigerators, air conditioners). This process is in 1 indicated. The unloading process is to be regarded as a reversal of the loading process and corresponds approximately to a Clausius-Rankine process (steam power plant process). In Kaltlatent Exergiespeichersystem both processes, ie charging and discharging, are closely coupled. As far as possible, the components of the system should be able to be used synergistically. In the charging process, the ice content of the cold accumulator memory is increased. Accordingly, the ice content in the storage decreases during the unloading process.

Besondere Aufmerksamkeit bei der Prozessoptimierung wird den Wärmetauschern gewidmet, da bei Kaltlatent-Exergiespeichern nur vergleichsweise geringe Temperaturdifferenzen auftreten und somit in Bezug zur exergetischen Leistung sehr hohe Wärmeströme erforderlich sind, weswegen die Optimierung des Wärmewiderstands für die Optimierung der Prozesse von großer Bedeutung ist.Particular attention is paid to the heat exchangers in process optimization, since only comparatively small temperature differences occur with cold flash exergy storage and therefore very high heat flows are required in relation to the exergetic power, which is why the optimization of the thermal resistance is of great importance for optimizing the processes.

Kaltseitig sollen das Arbeitsmedium des Kreisprozesses und das Speichermedium, vorzugsweise eine wässrige Salzlösung, in direkten Kontakt gebracht werden, wie dies von Blasenkolonnen und z. B. auch aus der US Patentschrift 4,838,039 A bekannt ist. Das zunächst flüssige oder bereits als 2-Phasengemisch vorliegende Arbeitsmedium wird in das Speichermedium eingebracht und mit diesem heterogen zu einer Emulsion vermischt. Da im Wärmeaustauschprozess sowohl das Arbeitsmedium (gasförmig, flüssig) als auch das Kaltlatent-Speichermedium (flüssig, fest) in je 2 Phasen vorliegt, kann der Wärmetauscher als 2 × 2-Phasenoder 4-Phasen-Wärmetauscher bezeichnet werden.On the cold side, the working medium of the cycle and the storage medium, preferably an aqueous salt solution to be brought into direct contact, as this of bubble columns and z. B. also from the US Pat. No. 4,838,039 A is known. The initially liquid or already present as a 2-phase mixture working medium is introduced into the storage medium and mixed with this heterogeneous to form an emulsion. Since both the working medium (gaseous, liquid) and the cold latency storage medium (liquid, solid) are present in 2 phases in the heat exchange process, the heat exchanger can be referred to as a 2 × 2-phase or 4-phase heat exchanger.

Wie in 2 entsprechend einen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel gezeigt, können die warmseitigen Wärmetauscher 4 je nach Arbeitsmedium in analoger Weise ausgeführt werden. Im Kühlprozess wird das Arbeitsmedium im warmseitigen Wärmetauscher verdichtet und somit als 2-Phasengemisch kondensiert. Hierfür wird zunächst das als Dampfphase oder bereits als 2-Phasengemisch vorliegende Arbeitsmedium in das Rückkühlmedium/Speichermedium eingebracht, so dass ein heterogenes Gemisch entsteht. Bei der anschließenden Kompression erfolgt die vollständige oder teilweise Verflüssigung des Arbeitsmediums. Es treten hierbei jedoch im Allgemeinen nur drei statt vier Phasen auf, da ein flüssig-fest-Übergang des Rückkühlmediums/Speichermediums in gemäßigten oder warmen Klimazonen im Allgemeinen nicht sinnvoll sein wird und das Rückkühlmedium statt dessen stets flüssig vorliegt. Es sind hiervon abweichend jedoch Kaltlatent-Speicher denkbar, bei denen nicht nur in einem kaltseitigen sondern auch in einem warmseitigen Reservoir ein Phasenübergang stattfindet. Dies kann in kalten Klimazonen oder in kalten Jahreszeiten sinnvoll sein, wenn die anergetische Referenztemperatur (die Umgebungstemperatur) unterhalb des Schmelzpunktes von Wasser liegt. In diesem Fall sind beide Wärmetauscher 2, 4 als 4-Phasen-Wärmetauscher auszuführen und es ist neben dem kaltseitigen Speicherbecken ein zusätzliches, warmseitiges Latentwärme-Speicherbecken, vorzugsweise bestehend aus einem Wasser/Eis-Zweiphasengemisch bei 0°C erforderlich. Eine unmittelbare, thermische Wechselwirkung mit der Umgebung kann dann entfallen. Im Folgenden soll diese Anlagenkonfiguration zunächst nicht weiter betrachtet werden. Es wird also in den weiteren Ausführungen davon ausgegangen, dass eine thermische Wechselwirkung mit der Umgebung oder anderen Wärmelieferanten/Wärmesenken vorliegt.As in 2 shown according to an embodiment of the invention, the hot side heat exchanger 4 be carried out in an analogous manner depending on the working medium. In the cooling process, the working fluid is compressed in the hot side heat exchanger and thus condensed as a 2-phase mixture. For this purpose, the working medium present as vapor phase or already as a 2-phase mixture is first introduced into the recooling medium / storage medium, so that a heterogeneous mixture is formed. During the subsequent compression, the complete or partial liquefaction of the working medium takes place. In general, however, only three rather than four phases occur, since a liquid-solid transition of the recooling medium / storage medium in temperate or warm climates will generally not be expedient and the recooling medium will always be liquid instead. Deviating from this, however, cold flash memory is conceivable in which a phase transition takes place not only in a cold-side but also in a hot-side reservoir. This may be useful in cold climates or in cold seasons when the reference reference temperature (the ambient temperature) is below the melting point of water. In this case, both are heat exchangers 2 . 4 as a 4-phase heat exchanger and it is in addition to the cold-side reservoir an additional, warm-side latent heat storage tank, preferably consisting of a water / ice two-phase mixture at 0 ° C required. An immediate, thermal interaction with the environment can then be omitted. In the following, this system configuration will initially not be considered further. It is therefore assumed in the further statements that there is a thermal interaction with the environment or other heat suppliers / heat sinks.

Aufgrund der nicht auszuschließenden Wechselwirkung mit der Umgebung ist ein Wärmetauscher im Direktkontakt der Medien jedoch nur bei minimaler Löslichkeit und toxischer Unbedenklichkeit des Arbeitsmediums möglich. Es zeigt sich zudem, dass selbst bei als nicht mischbar geltende Stoffsystemen (z. B. Arbeitsmedium Propan gegen ein Gewässer) ein nennenswerter Verlust an Arbeitsmedium unvermeidbar ist. Alternativ kann daher eine klassische, stoffliche Trennung sichergestellt werden, und es ist davon auszugehen, dass dies bei den meisten Systemen gefordert wird. Der Direktkontakt des Arbeitsmediums zu einem Umgebungsgewässer wird schätzungsweise mit keinem Stoffsystem zulässig sein.Due to the non-excludable interaction with the environment, a heat exchanger in direct contact of the media is only possible with minimal solubility and toxic harmlessness of the working medium. It also shows that even in the case of immiscible material systems (eg working medium propane against a body of water), a significant loss of working medium is unavoidable. Alternatively, therefore, a classical, physical separation can be ensured, and this is expected to be required by most systems. It is estimated that direct contact of the working fluid with ambient water will not be permitted with any substance system.

Um auch unter diesen Bedingungen große Wärmetauscher-Flächen bei geringen Materialkosten und geringen Wärmewiderständen zu ermöglichen, sollen die Druckdifferenzen über eine entsprechende Gegendruckanpassung begrenzt werden. Es hat sich erfindungsgemäß nun gezeigt, dass dabei auch preisgünstige und großflächige Folien-Wärmetauscher, vorzugsweise aus Kunststofffolien, in fail-safe Konfigurationen verwendet werden können. Da die erforderliche Temperaturdifferenz bei Wärmetauschern im Direktkontakt sehr gering ist, soll optional ein zusätzlicher, zweiter Kühlkreislauf zwischengeschaltet werden, wie in 2 gezeigt, mit einem oberen Teil bestehend aus den Komponenten 4, 7, 9, und 10. Hierbei soll der Wärmetauscher 4 als warmseitiger Direktkontakt-Wärmetauscher ausgeführt werden. Die Pumpen und Entspannungskraftmaschinen 9 und 10 bringen den Druck des Zwischenmediums, vorzugsweise Wasser oder ein Wasser-Salz-Gemsich, im zwischengeschalteten Kühlkreislauf auf das Druckniveau des Rückkühlmediums 8, sofern dies nicht oder nicht vollständig durch geodätische Positionierung (z. B. durch Eintauchen in ein Gewässer, z. B. in Meerwasser, auf eine dem Gegendruck entsprechende Tiefe) erfolgen kann. Für diesen Zweck lässt sich der Wärmetauscher 7 aus großflächigen, dünnwandigen Folien, vorzugsweise aus Kunststoff-Folien, kostengünstig herstellen. Auch kann der Wärmewiderstand des Wärmetauschers bei moderaten Kosten durch Verwendung sehr großer Tauscherflächen minimiert werden.In order to enable even under these conditions, large heat exchanger surfaces with low material costs and low thermal resistance, the pressure differences should be limited by a corresponding backpressure adjustment. It has now been found according to the invention that even inexpensive and large-area foil heat exchangers, preferably made of plastic films, can be used in fail-safe configurations. Since the required temperature difference in heat exchangers in direct contact is very low, an additional, second cooling circuit should optionally be interposed, as in 2 shown with an upper part consisting of the components 4 . 7 . 9 , and 10 , Here, the heat exchanger 4 be designed as a hot-side direct contact heat exchanger. The pumps and relaxation engines 9 and 10 bring the pressure of the intermediate medium, preferably water or a water-salt mixture, in the intermediate cooling circuit to the pressure level of the recooled medium 8th if this can not be done or not completely by geodetic positioning (eg by immersion in a body of water, eg in seawater, to a depth corresponding to the back pressure). For this purpose, the heat exchanger can be 7 from large-scale, thin-walled films, preferably made of plastic films, inexpensive. Also, the heat resistance of the heat exchanger can be minimized at moderate cost by using very large heat exchanger surfaces.

Da das Volumen der Fluide in den Direktkontakt-Wärmetauschern 2, 4 gemäß 2 aufgrund der Verdampfung bzw. Kondensation veränderlich ist, soll der Wärmetauscher optional auch als Kraft- bzw. Entspannungsmaschine ausgeführt werden. In bildlicher Vorstellung können diese kombinierten Direktkontakt-Wärmetauscher mit Verdampfung- bzw. Kondensationsfunktion als ventilgesteuerte Kompressions- bzw. Dekompressionsmaschinen ausgeführt werden, so dass sowohl die erforderlichen Pumpvorgänge wie auch eine Verdichtung/Entspannung über den Antrieb/Abtrieb der Kolbenstange erfolgen kann. Diese Funktion lässt sich prinzipiell auf eine kombinierte Turbomaschine (statt der vorangehend skizzierten Kolbenmaschine) übertragen, bei der eine Verdichtung/Entspannung des 3 bzw. 4-Phasengemischs erfolgt, vorzugsweise über mehrere Stufen. Da es sich um große Anlagen handelt und die erforderlichen Druckänderungen im Kompressions- bzw. Dekompressionstakt relativ klein sind (was nicht gilt für die Druckdifferenzen zwischen warm- und kaltseitigen 2-Phasengemisch des Arbeitsmediums, sondern nur für den idealisiert isothermen, bzw. annähernd isothermen Kondensations- bzw. Verdampungsvorgang), können die erforderlichen Druckänderungen auch, zumindest ergänzend, über geodätische Höhenänderungen erfolgen, vorzugsweise entlang eines Strömungspfades.As the volume of fluids in the direct contact heat exchangers 2 . 4 according to 2 is variable due to the evaporation or condensation, the heat exchanger should optionally be designed as a power or expansion machine. In visual representation, these combined direct-contact heat exchangers with evaporation or condensation function can be designed as valve-controlled compression or decompression machines, so that both the required pumping operations and compression / expansion can take place via the drive / output of the piston rod. In principle, this function can be transferred to a combined turbomachine (instead of the above-outlined piston engine), in which compression / expansion of the 3 or 4-phase mixture takes place, preferably over several stages. Since these are large plants and the required pressure changes in the compression or decompression cycle are relatively small (which does not apply to the pressure differences between hot and cold side 2-phase mixture of the working medium, but only for the idealized isothermal, or approximately isothermal condensation - Or evaporation process), the required pressure changes can also, at least in addition, via geodetic height changes, preferably along a flow path.

An die Direktkontakt-Wärmetauscher schließen sich optional Separatoren an, die eine Phasentrennung nach erfolgter, zumindest teilweiser Kondensation bzw. teilweiser Verdampung ermöglichen. Da bei allen Wärmetauschern nur höchstens eine Dampfphase (gasförmiges Arbeitsmedium), zwei nicht nennenswert mischbare Flüssigphasen (flüssiges Arbeitsmedium und flüssiges Speichermedium) und eine Feststoffphase (gefrorenes Speichermedium) vorliegen, ist eine Phasentrennung möglich, vorzugsweise aufgrund unterschiedlicher Materialdichten.Optional separators adjoin the direct contact heat exchangers, which enable phase separation after successful, at least partial condensation or partial evaporation. Since only a maximum of one vapor phase (gaseous working medium), two immiscible liquid phases (liquid working medium and liquid storage medium) and one solid phase (frozen storage medium) are present in all heat exchangers, a phase separation is possible, preferably due to different material densities.

Beschreibung eines beispielhaften Kühlprozesses nach Fig. 2:Description of an exemplary cooling process according to FIG. 2:

Ein beispielhafter Kühlprozess, der auf den vorherigen kombinierten Drei- und Vier-Phasen-Direktkontakt-Wärmetauschern/Kompressoren/Expandern basiert, ist in 2 dargestellt. Ein kaltseitiger 4-Phasen Wärmetauscher/Expander (2) verdampft das Arbeitsfluid und erzeugt einen Eisbrei, der in ein Kaltspeicherbecken (1) zurückgepumpt wird. Das verdampfte Arbeitsfluid wird dann, vorzugsweise in einem Turbokompressor (3), vorverdichtet, um die Temperatur des Wärmeträgerfluids im Sekundärkreis zu erreichen. Das gasförmige Arbeitsfluid wird sodann in Form von Blasen in den warmseitigen 3-Phasen-Wärmetauscher/Kompressor (4) eingedüst. Nach der Kondensation wird das flüssige Arbeitsmedium abgetrennt und in einer 2-Phasenexpansionsmaschine (5), beispielsweise eine Pelton-Turbine, entspannt. Wahlweise werden Flüssig- und Gasphasen nach der Entspannung (6) getrennt, bevor zumindest die Flüssigphase wieder in den kaltseitigen 4-Phasen-Wärmetauscher/Expander eingespritzt wird.An exemplary cooling process based on the previous combined three and four phase direct contact heat exchangers / compressors / expanders is shown in FIG 2 shown. A cold side 4-phase heat exchanger / expander ( 2 ) vaporizes the working fluid and produces an ice slurry which enters a cold storage tank ( 1 ) is pumped back. The vaporized working fluid is then, preferably in a turbocompressor ( 3 ), pre-compressed to reach the temperature of the heat transfer fluid in the secondary circuit. The gaseous working fluid is then blown into the hot side 3-phase heat exchanger / compressor ( 4 ) injected. After condensation, the liquid working medium is separated and stored in a 2-phase expansion machine ( 5 ), for example a Pelton turbine, relaxes. Optionally, liquid and gas phases after relaxation ( 6 ), before at least the liquid phase is re-injected into the cold side 4-phase heat exchanger / expander.

Der Sekundärkreislauf verwendet Wasser oder ein Salz-/Wassergemisch und überführt Wärme von/zu einem zusätzlichen Wärmetauscher (7), der die Wärme an ein Trägerfluid (8) überführt. Wahlweise wird eine Druckanpassungs-Pumpe/Expander (9, 10) verwendet, um Druckdifferenzen zwischen beiden Seiten des Wärmetauschers (7) zu minimieren, dass der dann aus dünnen, preiswerten Polymerfolien gefertigt werden kann.The secondary circuit uses water or a salt / water mixture and transfers heat from / to an additional heat exchanger ( 7 ), which transfers the heat to a carrier fluid ( 8th ). Optionally, a pressure adjustment pump / expander ( 9 . 10 ) used to pressure differences between both sides of the heat exchanger ( 7 ) to minimize that can then be made of thin, inexpensive polymer films.

Entladeprozess:unloading:

Der Entladeprozess stellt die Umkehrung des Kühlprozesses dar, wobei vor allem die kombinierten Direktkontakt-Wärmetauscher und das Arbeitsmedium selbst synergetisch mit dem Ladeprozess genutzt werden sollen. Es treten folgende Unterschiede auf: Statt des in 2 skizzierten 2-Phasenexpanders 2 ist eine Speisepumpe, analog zu der eines Dampfkraftwerks, erforderlich. Statt des Vorverdichters 3 ist eine Nachentspannungsturbine erforderlich. Zusätzlich kann der Prozess durch Speisemedien-Vorwärmer weiter optimiert werden.The discharge process represents the reversal of the cooling process, in particular the combined direct contact heat exchanger and the working medium itself should be used synergistically with the charging process. The following differences occur: instead of in 2 sketched 2-phase expander 2 is a feed pump, analogous to that of a steam power plant required. Instead of the pre-compressor 3 a Nachentspannungsturbine is required. In addition, the process can be further optimized by feed media preheaters.

Effizienz:efficiency:

In obigem Kühlprozess und insbesondere durch die Kondensation/Verdampfung mittels der kombinierten Direktkontakt-Wärmetauscher werden im Vergleich zum Referenzprozess nach 1 alle Exergie vernichtenden Teilprozesse systematisch eliminiert. Die zu erreichenden Gütegrade des Kühlprozesses werden somit ausschließlich durch Komponentenverluste (Lagerreibungen, Widerstände, Wärmeleitungsvorgänge, usw. ...) bestimmt. Die verbleibenden Verluste können unter Inkaufnahme eines entsprechenden technischen Aufwands mehr und mehr reduziert werden.In the above cooling process and in particular by the condensation / evaporation by means of the combined direct-contact heat exchangers are compared to the reference process after 1 systematically eliminates all exergy destructive subprocesses. The quality grades of the cooling process to be achieved are therefore determined exclusively by component losses (bearing friction, resistances, heat conduction processes, etc.). The remaining losses can be reduced more and more at the expense of a corresponding technical effort.

Erfindungsgemäße Anlagenkonfigurationen:Inventive plant configurations:

Grundsätzlich sollen Kaltlatent-Exergiespeicher wie in 3 skizziert betrieben werden. Wie zuvor beschrieben, erfolgt der Ladeprozess über einen Wärmepump-Prozess, der dem Kaltlatentspeicher Wärme bei niedriger Temperatur entzieht und diese vorzugsweise an die Umgebung oder, nach Bedarf, an ein thermisches Reservoir abgibt. Im gegenläufigen Entladeprozess wird Wärme aus der Umgebung oder, sofern verfügbar, aus einer Wärmequelle oder einem Wärmespeicher, insbesondere aus einer Abwärmequelle, entnommen, um damit einen Kraftprozess zu speisen, wie in 3 auf der rechten Seite der Strichlinie gezeigt.Basically, cold latency exergy storage as in 3 be operated sketched. As described above, the charging process is carried out by a heat pumping process which removes heat from the cold accumulator store at low temperature and preferably delivers it to the environment or, if necessary, to a thermal reservoir. In the counter-discharge process, heat from the environment or, if available, from a heat source or a heat storage, in particular from a waste heat source, taken to feed a power process, as in 3 shown on the right side of the dashed line.

Reine (Strom-)Speicher mit thermischer Ankopplung an eine Umgebung:Pure (electricity) storage with thermal coupling to an environment:

In einer Konfiguration als reines Speicherwerk ist ein großes Becken erforderlich. Die Anlage ist mit einer Wärmepumpe für den Ladeprozess und einer Wärmekraftmaschine für den Entladeprozess zu versehen. Gegebenenfalls können Komponenten teilweise für beide Anlagenteile genutzt werden, z. B. die Wärmetauscherflächen. Es müssen im Lade- und Entladeprozess große Anergiemengen umgesetzt werden. Besonders geeignet sind daher Küstenstandorte, um das Meer als großes und ausreichend leistungsfähiges anergetisches Reservoir nutzen zu können. Es bietet sich dann eine Offshore-Installation oder ein schwimmendes Becken an.In a pure storage configuration, a large pool is required. The plant is to be provided with a heat pump for the charging process and a heat engine for the unloading process. Optionally, components can be partially used for both parts of the plant, eg. B. the heat exchanger surfaces. It must be implemented in the loading and unloading process large amounts of energy. Therefore, coastal locations are particularly suitable to use the sea as a large and sufficiently powerful anergetic reservoir. It then offers an offshore installation or a floating pool.

Reine (Strom-)Speicher ohne thermische Ankopplung an eine Umgebung:Pure (electricity) storage without thermal coupling to an environment:

Ein wesentliches Problem des obigen Kaltlatent-Exergiespeichers ist die erforderliche warmseitige Ankopplung an die Umgebungswärme. Es muss der Umgebung daher ein sehr hoher Wärmestrom zu- oder abgeführt werden können. Bei vergleichsweise hohen Umgebungstemperaturen und leistungsfähigen Wärmelieferanten/Wärmesenken, z. B. Meerwasser in großer Menge, stellt dies ein minderes Problem dar. Steht kein derartiges, anergetisches Reservoir zur Verfügung, kann der Kaltlatent-Speicher auch an einen warmseitigen Latentwärmespeicher angeschlossen werden. Insbesondere bietet sich dann warmseitig ein Wasser-Latentwärmespeicher bei einer Reaktionstemperatur von 0°C an. Das gesamte Speichersystem ist somit zwischen einem kaltseitigen und einem warmseitigen Reservoir angeordnet und somit thermisch von der Umgebung, außer zur Verlustkompensation, entkoppelt. Um eine angemessene Temperaturdifferenz zu erhalten, wird bevorzugt ein Kaltlatentspeicher bei möglichst niedriger Reaktionstemperatur genutzt, z. B. eine gesättigte CaC12-Lösung bei ca. –55°C. Alternativ können als warmseitiger Speicher auch andere Wärmespeicher, z. B. ein flüssiges Warmwasserbecken genutzt werden. Sind sowohl der kaltseitige wie auch auch der warmseitige Speicher von der Umgebung getrennt, kann bei begrenzter Löslichkeit des Arbeitsmediums in beiden Speichermedien auf beiden Seiten ein Direktkontakt-Wärmetauscher eingesetzt werden. In 2 könnte daher der zweite Kreis, bestehend aus den Komponenten 7, 9, 10 entfallen, und der warmseitige Wärmetauscher 4 kann unmittelbar im Direktkontakt zum warmseitigen Speichermedium stehen.An essential problem of the above cold flash exhaust energy storage is the required warm side coupling to the ambient heat. It must be the environment therefore a very high heat flow can be added or removed. At comparatively high ambient temperatures and efficient heat suppliers / heat sinks, z. B. seawater in large quantities, this represents a minor problem. If no such, anergetic reservoir available, the Kaltlatent memory can also be connected to a hot-side latent heat storage. In particular, then offers a hot-water latent heat storage at a reaction temperature of 0 ° C. The entire storage system is thus arranged between a cold-side and a hot-side reservoir and thus thermally decoupled from the environment, except for loss compensation. In order to obtain an appropriate temperature difference, a cold flash memory is preferably used at the lowest possible reaction temperature, for. As a saturated CaC12 solution at about -55 ° C. Alternatively, as a warm-side memory and other heat storage, for. B. a liquid hot water tank can be used. If both the cold-side and the hot-side memory are separated from the environment, a direct-contact heat exchanger can be used on both sides with limited solubility of the working medium in both storage media. In 2 could therefore be the second circle, consisting of the components 7 . 9 . 10 omitted, and the hot side heat exchanger 4 can be directly in direct contact with the hot-side storage medium.

Kraftwerkspuffer/Kraftwerksbooster:Kraftwerk buffer / power plant Booster:

Kaltlatent-Exergiespeicher bieten sich in Kombination mit bestehenden thermischen Kraftwerken an. Es sind dann drei Betriebsmodi möglich:

1. Bei Niederlast kann der Stromüberschuss aus dem Netz oder gegebenenfalls auch mechanische Überschussleistung zum Laden des Speichers genutzt werden. Gegebenenfalls können sehr dynamische Kraftwerke, z. B. GUDs, bei Niederlast ganz abgeschaltet werden, so dass deren Kühleinrichtungen zur Wärmeabfuhr beim Laden des Speichers zur Verfügung stehen, wie in 4 links angedeutet. Das Laden des Speichers erfolgt dann mittels externer Strommengen.
2. Unter höheren Lasten wird das Kraftwerk normal mit seinen Kühleinrichtungen betrieben. Der Speicher wird weder geladen noch entladen, wie in 4 Mitte angedeutet.
3. Bei Spitzenlast stellt das Kraftwerk unter Umgehung der Kühleinrichtungen seine Abwärme zur Verfügung, um eine zweite Kraftwerksstufe (Boosterstufe) zum Kaltlatent-Speicher mit Wärme zu versorgen, wie in 4 rechts angedeutet. Da das Abwärmeniveau des Kraftwerks eine gegenüber der Umgebung erhöhte Temperatur aufweist, kann ein verbesserter Wirkungsgrad der Zusatzstufe/Boosterstufe erreicht werden. Es ist somit eine positive Exergiebilanz möglich, sofern der Speicher bei deutlich niedrigerer Abwärmetemperatur geladen werden konnte.

Kaltlatent Exergiespeicher offer in combination with existing thermal power plants. There are then three operating modes possible:

1. At low load, the power surplus from the network or possibly also mechanical excess power can be used to charge the memory. If necessary, very dynamic power plants, eg. B. GUDs are switched off completely at low load, so that their cooling devices for heat dissipation during loading of the memory are available, as in 4 indicated on the left. The storage is then charged by means of external amounts of electricity.
2. Under higher loads, the power plant will operate normally with its cooling equipment. The memory is neither loaded nor unloaded, as in 4 Middle indicated.
3. At peak load, the power plant, bypassing the cooling facilities, provides its waste heat to heat a second power plant stage (booster stage) to the cold latency store, as in 4 indicated on the right. Since the waste heat level of the power plant has a relation to the environment increased temperature, an improved efficiency of the additional stage / booster stage can be achieved. It is thus possible a positive exergy balance, if the memory could be charged at significantly lower waste heat temperature.

Ankopplung an Geothermie oder andere niederexergetische Wärmequellen:Coupling to geothermal or other low-energy heat sources:

Geothermische Wärmequellen stehen je nach geologischen Bedingungen bei nur moderaten Temperaturen zur Verfügung, so dass eine Nutzung als Fernwärmeheizung gegenüber Geothermiekraftwerken oft sinnvoller ist. In Kombination mit einen Kaltlatentspeicher lassen sich jedoch günstigere thermodynamische Bedingungen schaffen. Die geothermische Wärmequelle kann somit vor allem zur Fernwärmebeheizung genutzt werden, versorgt im Bedarfsfall jedoch auch ein Spitzenlastkraftwerk, dessen Kaltlatentspeicher in Schwachlastzeiten durch externe Strommengen geladen werden, wie in 5 links angedeutet.Depending on the geological conditions, geothermal heat sources are available at only moderate temperatures, so that use as district heating with geothermal power plants is often more appropriate. In combination with a cold accumulator memory, however, can create more favorable thermodynamic conditions. The geothermal heat source can thus be used above all for district heating, supplied in case of need, however, also Peak-load power plant, whose cold-store accumulators are charged by external amounts of electricity during off-peak periods, as in 5 indicated on the left.

In vergleichbarer Weise lassen sich technische Abfallwärmeströme als Wärmelieferanten nutzen, wie in 5 rechts angedeutet. Die verfügbare Leistung ist, vergleichbar dem Kraftwerksbooster, durch die thermische Leistung der Abwärmeströme oder der geothermischen Wärmeströme begrenzt. Ebenfalls analog zum Kraftwerksbooster ist eine positive Exergiebilanz im Lade-Entladezyklus gegeben, bei welcher jedoch die Gütegrade der technischen Realisierung berücksichtigt werden müssen.In a similar way, technical waste heat flows can be used as heat suppliers, as in 5 indicated on the right. The available power is limited by the thermal power of the waste heat fluxes or the geothermal heat flows, comparable to the power plant booster. Also analogous to the power plant booster a positive exergy balance in the charge-discharge cycle is given, in which, however, the grades of technical implementation must be considered.

Nutzung des Prozesses in weiteren Anwendungen:Use of the process in other applications:

Es hat sich gezeigt, dass Anwendung des erfindungsgemäßen Prozesses bzw. zumindest teilweise der zuvor genannten Komponenten, insbesondere des Direktkontakt-Wärmetauschers, oder deren erfindungsgemäßen Konfigurationen auch in vergleichbaren Prozessen zweckmäßig ist, z. B. in:

• Kühlgeräten: Direktkontakt-Wärmetauscher kaltseitig, innen.
• Wärmepumpen: Direktkontakt-Wärmetauscher warmseitig mit nachgeschaltetem zweiten Kühlkreislauf.
• Eisheizungen: Direktkontakt-Wärmetauscher mit Wasser/Eis-Speichermedium.
• Klimaanlagen: Direktkontakt-Wärmetauscher warmseitig mit nachgeschaltetem zweitem Kühlkreislauf und Direktkontakt-Wärmetauscher kaltseitig, innen.

It has been found that application of the process according to the invention or at least partially the aforementioned components, in particular the direct-contact heat exchanger, or their configurations according to the invention is also useful in comparable processes, for. In:

• Refrigerators: direct contact heat exchanger cold side, inside.
• Heat pumps: direct contact heat exchanger on the hot side with downstream second cooling circuit.
• Ice heating: Direct contact heat exchanger with water / ice storage medium.
• Air conditioners: Direct contact heat exchanger hot side with downstream second cooling circuit and direct contact heat exchanger cold side, inside.

Figurenbeschreibungfigure description

1: Klassischer Kälteprozess als Referenz. 1 : Classic refrigeration process as a reference.

2: Erfindungsgemäßer optimierter Kälteprozess. 2 : Optimized cooling process according to the invention.

3: Grundlagenschema der erfindungsgemäßen Kaltlatent-Exergiespeicherung. 3 : Basic diagram of the cold latex exergy storage according to the invention.

4: Erfindungsgemäßer Kaltlatentspeicher als Kraftwerksbooster. 4 : Inventive cold accumulator memory as a power plant booster.

5: Erfindungsgemäßer Kaltlatentspeicher in Kopplung mit Fernwärme- und/oder Geothermie-Wärmenetz. 5 : Inventive cold accumulator memory in combination with district heating and / or geothermal heat network.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 4838039 A [0003] US 4838039 A [0003]

Claims

Kaltlatent-Exergiespeichervorrichtung mit einem Reservoir, gefüllt mit einem Phasenübergangsmedium, bevorzugt Wasser, Meerwasser, mit Salzen angereichertes Meerwasser oder wässrige Salzlösungen, insbesondere gesättigte NaCl-Lösungen oder CaC12-Lösungen, und mit einer Ladevorrichtung und einer Entladevorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladevorrichtung eingerichtet ist, dem Speichermedium latente Wärme bei Erstarrungstemperatur zu entziehen und eine Erstarrung oder teilweise Erstarrung des Speichermediums (Phasenübergang) herbeizuführen, wobei die Entladevorrichtung eingerichtet ist, im Eis gespeicherte Exergie zumindest teilweise als Nutzarbeit wieder auszukoppeln, wobei die Ladevorrichtung vorzugsweise als Strom-betriebene Kältekompressor-Anlage und die Entladevorrichtung vorzugsweise als Strom-erzeugende Wärmekraftmaschine ausgeführt sind, wobei Ladevorrichtung sowie Entladevorrichtung maßgebliche Komponenten, insbesondere Wärmetauscher synergetisch nutzen, wobei das Kältereservoir als Wärmesenke bei Temperaturen unterhalb der Umgebungstemperatur dient, so dass gegenüber der Umgebungstemperatur (entsprechend der anergetischen Referenztemperatur) ein Exergiegefälle vorliegt.A cold latex exergeme storage device having a reservoir filled with a phase transfer medium, preferably water, sea water, salt-enriched seawater or aqueous salt solutions, in particular saturated NaCl solutions or CaC12 solutions, and with a charging device and an unloading device, characterized in that the charging device is set up is to remove the storage medium latent heat at solidification temperature and cause solidification or partial solidification of the storage medium (phase transition), the discharge device is arranged to decouple exergy stored in the ice at least partially as useful work again, the charging device preferably as a power-driven Kältkompressor- Plant and the discharge device are preferably designed as a power-generating heat engine, wherein loading device and unloading significant components, in particular heat exchangers synergetically use, where in which the cold reservoir serves as a heat sink at temperatures below the ambient temperature, so that there is an exergy gradient with respect to the ambient temperature (corresponding to the reference energy temperature).

Kaltlatent-Exergiespeichervorrichtung nach Anspruch 1, wobei im Entladeprozess Wärmen erhöhter Temperatur, insbesondere industrielle Abwärmen, Kraftwerksabwärmen oder Wärme aus solaren oder geologische Wärmequellen, insbesondere Erdwärme, zur Erhöhung des Exergiegefälles nutzbar sind, insbesondere zum Erschließen eines größeren Exergiegefälles.Kaltlatent Exergiespeichervorrichtung according to claim 1, wherein in the discharge process heating of elevated temperature, in particular industrial waste heat, power plant waste heat or heat from solar or geological heat sources, in particular geothermal, are used to increase the Exergiegefälles, in particular for opening up a larger Exergiegefälles.

Kaltlatent-Exergiespeichervorrichtung, insbesondere Kraftwerksbooster, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kaltlatent-Exergiespeichervorrichtung in Verbindung mit einem thermischen, insbesondere fossilen, solarthermischen oder nuklear-thermischen Kraftwerk oder photovoltaischem Kraftwerk mit Panelkühleinrichtung steht oder betreibbar ist, wobei die Entladevorrichtung unter Nutzung der Abwärmen des/der Kraftwerk(e) eine zusätzliche Leistungsstufe zur Spitzenlastabdeckung bereitstellt, wobei im Ladeprozess der Kaltlatent-Exergiespeichervorrichtung bei Niederlast bzw. Abschaltung des/der Kraftwerk(e/s) dessen Kühleinrichtungen, insbesondere dessen Kühlturm/Kühltürme, als Rückkühlanlage für die im Ladebetrieb zu extrahierende Wärme nutzbar sind bzw. genutzt werden.Kaltlatent Exergiespeichervorrichtung, in particular power plant booster, according to one of the preceding claims, characterized in that the Kaltlatent exergia storage device is in connection with a thermal, especially fossil, solar thermal or nuclear thermal power plant or photovoltaic power plant with panel cooling device or operable, the unloading under Utilizing the waste heat of the / the power plant (s) provides an additional power level for peak load coverage, wherein in the charging process of cold latex exergy storage device at low load or shutdown of / the power plant (s / s) whose cooling devices, in particular its cooling tower / cooling towers, as recooling for the heat to be extracted in the charging mode can be used or used.

Kaltlatent-Exergiespeichervorrichtung, insbesondere Erdwärme-KWK-Speicher, nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Entladevorrichtung in Verbindung mit einer insbesondere niederexergetischen Wärmequelle, insbesondere einer Erdwärmequelle oder solaren Wärmequelle, steht oder betreibbar ist und eingerichtet ist, als Spitzenlastkraftwerk zu operieren, wobei im Ladeprozess optional nach Wärmebedarf mindestens ein an die niederexergetische Wärmequelle angeschlossenes Wärmenetz als Wärmesenke zur Rückkühlung für die im Ladebetrieb zu extrahierende Wärme dient, wodurch zusätzliche Wärmeenergie in das Wärmenetz abgebbar ist.Kaltlatent Exergiespeichervorrichtung, in particular geothermal CHP storage, according to claim 2, characterized in that the discharge device in conjunction with a particular low-energy heat source, in particular a geothermal source or solar heat source, is or operable and is adapted to operate as a peak load power plant, said in the charging process optionally according to heat demand at least one connected to the low-energy heat source heat network as a heat sink for re-cooling for the heat to be extracted in the charging operation, whereby additional heat energy can be delivered to the heat network.

Fluidgestützte Kältekompressor-Anlage und/oder fluidgestützte Wärmekraftmaschine, insbesondere als Lade- bzw. Entladevorrichtung für eine Kaltlatent-Exergiespeichervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kältekompressor-Anlage und/oder Wärmekraftmaschine mindestens einen (Direktkontakt-)Wärmetauscher aufweist, bei dem das Arbeitsmedium, insbesondere mittels Eindüsung, in direkten Kontakt mit dem gegenüberliegenden, in flüssiger und gegebenenfalls auch fester Phase vorliegenden Speichermedium gebracht ist, so dass eine unmittelbare Wärmeübertragung zwischen den beiden Medien bei großer innerer Oberfläche erzielt wird, wobei das in (heterogener) Emulsion vorliegende Arbeitsmedium einen Phasenwechsel oder teilweisen Phasenwechsel zwischen flüssig und gasförmig vollzieht, wobei sich insbesondere dem vorgenannten (Direktkontakt-)Wärmetauscher ein Phasenseparator, gegebenenfalls auch ein in den Wärmetauscher integrierter Phasenseparater, anschließt, so dass insbesondere auch eine Rückführung gegebenenfalls nicht verdampften oder kondensierten Arbeitsmediums erfolgen kann.Fluid-based refrigeration compressor system and / or fluid-based heat engine, in particular as a charging or discharging device for a cold latex exergeme storage device according to claim 1, characterized in that the refrigeration compressor system and / or heat engine has at least one (direct contact) heat exchanger, wherein the Working medium, in particular by means of injection, is brought into direct contact with the opposite, in liquid and optionally also solid phase storage medium, so that a direct heat transfer between the two media is achieved with a large inner surface, wherein the present in (heterogeneous) emulsion working medium undergoes a phase change or partial phase change between liquid and gaseous, wherein in particular the aforementioned (direct contact) heat exchanger is followed by a phase separator, optionally also a phase separator integrated in the heat exchanger, so that, in particular, a recycling of possibly unevaporated or condensed working medium can take place.

Kaltlatent-Exergiespeichervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lade- bzw. Entladevorrichtung als fluidgestützte Kältekompressor-Anlage und/oder fluidgestützte Wärmekraftmaschine ausgeführt ist, wobei die Kältekompressor-Anlage und/oder Wärmekraftmaschine mindestens einen (Direktkontakt-)Wärmetauscher aufweist, wobei die Kaltlatent-Exergiespeichervorrichtung einen Phasenseparator aufweist.Kaltlatent Exergiespeichervorrichtung according to claim 1, characterized in that the loading or unloading device is designed as a fluid-based refrigeration compressor system and / or fluid-based heat engine, wherein the refrigeration compressor system and / or heat engine has at least one (direct contact) heat exchanger, wherein the Kaltlatent exergia storage device comprises a phase separator.

Kältekompressor-Anlage und/oder Wärmekraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der (Direktkontakt-)Wärmetauscher als durchströmter Behälter mit mindestens einer Kammer ausgeführt ist, wobei der Innendruck/Innendruckverlauf in der oder den durchströmten Kammern gemäß des erforderlichen 2-Phasen-Drucks des Arbeitsmediums über die hydrostatische Höhe des Fluidstandes und/oder über eine ein- und ausgangsseitige sowie optional weitere Kompressions- oder Dekompressionsstufen aufgeprägt ist, wodurch insbesondere der Phasenwechsel des Arbeitsmediums gesteuert und Kompressionsarbeit eingebracht bzw. Expansionsarbeit ausgekoppelt werden kann. Refrigeration compressor system and / or heat engine according to claim 5, characterized in that the (direct contact) heat exchanger is designed as a flow-through container with at least one chamber, wherein the internal pressure / internal pressure curve in the or the flow-through chambers according to the required 2-phase pressure the working medium is impressed on the hydrostatic height of the fluid level and / or on an input and output side and optionally further compression or decompression, whereby in particular the phase change of the working medium controlled and introduced compression work or expansion work can be coupled out.

Kältekompressor-Anlage und/oder Wärmekraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher als Zylinderanlage ausgeführt ist, wobei der Innendruck getaktet, insbesondere bei geschlossenen Ventilen, gemäß dem erforderlichen 2-Phasen-Druck des Arbeitsmediums aufprägbar ist, wodurch der Phasenwechsel des Arbeitsmediums steuerbar ist und somit Kompressionsarbeit eingebracht bzw. Expansionsarbeit ausgekoppelt werden kann.Refrigeration compressor system and / or heat engine according to claim 5, characterized in that the heat exchanger is designed as a cylinder system, the internal pressure clocked, in particular with closed valves, according to the required 2-phase pressure of the working medium can be impressed, whereby the phase change of the working medium is controllable and thus compression work can be introduced or expansion work can be coupled out.

Kältekompressor-Anlage und/oder Wärmekraftmaschine nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Arbeitsmedium im Wärmetauscher einen Phasenwechsel zwischen flüssig und gasförmig vollzieht und zugleich ein partieller Phasenübergang eines Wärmeträger- oder Speichermediums zwischen flüssig und fest erfolgt, wobei eine unmittelbare Wärmeübertragung zwischen den beiden Phasenübergängen bei minimalen Temperaturverlusten, d. h. nahezu isoexergetisch, stattfindet.Refrigeration compressor system and / or heat engine according to claim 7 or 8, characterized in that the working medium in the heat exchanger undergoes a phase change between liquid and gaseous and at the same time a partial phase transition of a heat carrier or storage medium between liquid and solid, with a direct heat transfer between the both phase transitions with minimal temperature losses, ie almost isoexergetic, takes place.

Kältekompressor-Anlage nach Anspruch 7 oder 8, mit mindestens einem kaltseitigen Direktkontakt-Wärmetauscher, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckabsenkung des Arbeitsmediums beim Übergang von der warmen zur kalten Seite des Kreisprozesses in einem durchströmten Behälter bzw. einer Zylinderanlage erfolgt. Hierdurch entfällt insbesondere die ansonsten bei Kältekompressoren übliche, stark verlustbehaftete Entspannungsdrossel. Statt dessen kann technische Arbeit ausgekoppelt werden, optional in Kombination mit einem vorgeschalteten, inneren Gegenstrom-Wärmetauscher zur Wärmeübertragung an das Arbeitsmedium-Sauggas vor dem Kompressor. Diese Variante ist insbesondere mit trockenem Sauggas möglich, da sonst hohe Temperaturdifferenzen bei der Wärmeübertragung auftreten.Refrigeration compressor system according to claim 7 or 8, with at least one cold-side direct-contact heat exchanger, characterized in that the pressure reduction of the working medium takes place in the transition from the warm to the cold side of the cycle in a flow-through container or a cylinder system. This eliminates in particular the otherwise usual in refrigeration compressors, highly lossy expansion throttle. Instead, technical work can be decoupled, optionally in combination with an upstream, internal countercurrent heat exchanger for heat transfer to the working medium suction gas upstream of the compressor. This variant is possible in particular with dry suction gas, since otherwise high temperature differences occur in the heat transfer.

Kältekompressor-Anlage nach Anspruch 7 oder 8, mit mindestens einem warmseitigen Direktkontakt-Wärmetauscher, dadurch gekennzeichnet, dass im warmseitigen Wärmetauscher ebenso die Kompression des Arbeitsmediums beim Übergang von der kalten zur warmen Seite des Kreisprozesses erfolgt. Hierdurch kann eine ansonsten, insbesondere bei so genannten ”nassen Fluiden”, auftretende Überhitzung des Arbeitsmediums ohne Zwischenkühlung oder flüssig-Arbeitsmedium-Eindüsung verhindert oder zumindest stark minimiert werden, optional in Kombination mit einer Wärmeübertragung an das Arbeitsmedium-Sauggas, insbesondere wie in Anspruch 10, und/oder mit einer Vorverdichtung des Arbeitsmedium-Sauggases, um dieses bereits im gasförmigen Zustand auf die warmseitige Temperatur des Kreisprozesses zu bringen und somit Wärmeübergänge bei hohen Temperaturdifferenzen zu verhindern.Refrigeration compressor system according to claim 7 or 8, with at least one hot side direct-contact heat exchanger, characterized in that in the hot side heat exchanger as well as the compression of the working medium takes place in the transition from the cold to the warm side of the cycle. In this way, overheating of the working medium otherwise occurring, in particular in so-called "wet fluids", without intermediate cooling or liquid working medium injection can be prevented or at least greatly minimized, optionally in combination with heat transfer to the working medium suction gas, in particular as in claim 10 , And / or with a pre-compression of the working medium-suction gas to bring this already in the gaseous state to the hot-side temperature of the cycle and thus to prevent heat transfer at high temperature differences.

Fluidgestützte Kältekompressor-Anlage und/oder fluidgestützte Wärmekraftmaschine, insbesondere als Lade- bzw. Entladevorrichtung für eine Kaltlatent-Exergiespeichervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kältekompressor-Anlage und/oder Wärmekraftmaschine über mindestens einen Wärmetauscher mit Gegendruckanpassung verfügt, wobei Gegendruck/Gegendruckverlauf gemäß des erforderlichen 2-Phasen-Drucks des Arbeitsmediums über die hydrostatische Höhe des Fluidstands und/oder einen Einbau in durchströmte Behälter mit mindestens einer durchströmten Kammer mit optional ein- und ausgangsseitiger sowie weiteren Kompressions- oder Dekompressionsstufen aufgeprägt ist, wodurch insbesondere der Phasenwechsel des Arbeitsmediums gesteuert und Kompressionsarbeit eingebracht bzw. Expansionsarbeit ausgekoppelt werden kann. Hierdurch können aufgrund der niedrigen mechanischen Lasten kostengünstige, nicht korrosionsgefährdete Wärmetauschermaterialien mit geringen Wandstärken, vorzugsweise Kunststofffolien, Verwendung finden. Dabei können sehr große Wärmetauscher-Flächen mit entsprechend geringen Temperaturverlusten realisiert werden.Fluid-based refrigeration compressor system and / or fluid-based heat engine, in particular as a charging or discharging device for a cold-spent exerges storage device according to claim 1, characterized in that the refrigeration compressor system and / or heat engine has at least one heat exchanger with back pressure adjustment, wherein back pressure / back pressure curve according to the required 2-phase pressure of the working medium on the hydrostatic height of the fluid level and / or installation in flow-through container with at least one flow-through chamber is impressed with optional input and output side and other compression or decompression, which in particular the phase change of the working medium Controlled and compression work introduced or expansion work can be coupled out. As a result, low-cost, non-corrosion-endangered heat exchanger materials with low wall thicknesses, preferably plastic films, can be used due to the low mechanical loads. In this case, very large heat exchanger surfaces can be realized with correspondingly low temperature losses.

Fluidgestützte Kältekompressor-Anlage und/oder fluidgestützte Wärmekraftmaschine, insbesondere als Lade- bzw. Entladevorrichtung für eine Kaltlatent-Exergiespeichervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kältekompressor-Anlage und/oder Wärmekraftmaschine vollständig im flüssig-gasförmig 2-Phasengebiet betreibbar sind oder gehalten werden, so dass, von geringfügigen Drosselverlusten in den Wärmetauschern abgesehen, die jeweiligen warmseitigen und kaltseitigen Wärmetauscher bei annähernd konstanten Arbeitsmedium-Temperaturen betreibbar sind oder betrieben werden und keine Überhitzung auftritt.Fluid-based refrigeration compressor system and / or fluid-based heat engine, in particular as a charging or discharging device for a cold latex exergeme storage device according to claim 1, characterized in that the refrigeration compressor system and / or heat engine are completely operable or held in the liquid-gas phase 2-phase region be so that, apart from minor throttling losses in the heat exchangers, the respective hot side and cold side heat exchangers are operable or operated at approximately constant working medium temperatures and no overheating occurs.

Fluidgestützte Kältekompressor-Anlage, insbesondere als Ladevorrichtung für eine Kaltlatent-Exergiespeichervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass über einen Teilstrom des kondensierten und entspannten Arbeitsmediums eine flüssig-Arbeitsmedium-Einspritzung in das noch kalte Sauggas vor einem Kompressoreintritt erfolgt, wobei die Kältekompressor-Anlage vollständig im flüssig-gasförmigen 2-Phasengebiet betreibbar ist oder gehalten wird und abgesehen von geringfügigen Druckverlusten, insbesondere in den Wärmetauschern, der Kühlungsprozess ohne Überhitzung zwischen zwei diskreten, vorgebbaren Temperaturen verläuft.Fluid-based refrigeration compressor system, in particular as a charging device for a cold latency Exergiespeichervorrichtung according to claim 1, characterized in that via a partial flow of the condensed and expanded working medium, a liquid-working medium injection into the still cold suction gas takes place before a compressor inlet, wherein the refrigeration compressor system is completely operable or held in the liquid-gaseous two-phase region and apart from slight pressure losses, in particular in the heat exchangers, the cooling process without overheating between two discrete, predetermined temperatures runs.

Verfahren zum Laden und/oder Entladen eines Kaltlatent-Exergiespeichers, dadurch gekennzeichnet, dass einer der zuvor insbesondere in den vorhergehenden Ansprüchen beschriebenen Verfahrensschritte durchgeführt wird, wobei der Ladevorgang und/oder Entladevorgang bevorzugt im Zweiphasengebiet einer festen und einer flüssigen Phase betrieben wird.A method for charging and / or discharging a Kaltlatent Exergiespeichers, characterized in that one of the method steps previously described in particular in the preceding claims is performed, the charging and / or discharging preferably in Two-phase region of a solid and a liquid phase is operated.

Verwendung einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche in Verbindung mit einem Kaltlatent-Exergiespeicher und/oder thermodynamischen Lade- oder Entladeprozess.Use of a device according to one of the preceding claims in conjunction with a cold latency exergy storage and / or thermodynamic charging or discharging process.