EP3286412A1 - Energy storage device and method for storing energy - Google Patents

Energy storage device and method for storing energy

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EP3286412A1
EP3286412A1 EP16722795.8A EP16722795A EP3286412A1 EP 3286412 A1 EP3286412 A1 EP 3286412A1 EP 16722795 A EP16722795 A EP 16722795A EP 3286412 A1 EP3286412 A1 EP 3286412A1
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EP
European Patent Office
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compressor
circuit
working gas
expander
storage device
Prior art date
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EP16722795.8A
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German (de)
French (fr)
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EP3286412B1 (en
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Peter Ortmann
Werner Graf
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Original Assignee
Individual
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Publication date
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    • F01K3/006—Accumulators and steam compressors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01K3/06—Plants characterised by the use of steam or heat accumulators, or intermediate steam heaters, therein the engine being of extraction or non-condensing type
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    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K3/00—Plants characterised by the use of steam or heat accumulators, or intermediate steam heaters, therein
    • F01K3/12—Plants characterised by the use of steam or heat accumulators, or intermediate steam heaters, therein having two or more accumulators

Definitions

  • the invention relates to an energy storage device for storing energy.
  • the invention also relates to a method for storing energy.
  • Renewable energy sources such as wind energy or solar energy are increasingly used for energy production.
  • it is necessary to store the energy recovered and release it again with a time delay.
  • low-cost energy storage devices are required, which can surrender excess energy caching and time delay again.
  • EP2147193B1 discloses a device and a method for storing thermal energy.
  • the document also discloses a
  • the object of the present invention is, in particular, to form an economically more advantageous device or a more economically advantageous method for storing and recovering electrical energy.
  • an energy storage device for storing energy comprising:
  • Storage material and a working gas as a heat transfer medium to exchange heat between the storage material and the working gas flowing through
  • a closed charge circuit for the working gas comprising a first
  • Compressor a first expander, a first recuperator having a first and a second heat exchange channel, the Hochtemperaturregenerator and a preheater, wherein the first compressor is coupled to the first expander by means of a shaft, and wherein the charging circuit is formed such that starting from the Hochtemperaturregenerator at least the first heat exchange channel of the recuperator, the first expander, the preheater, the second heat exchange channel of the recuperator, the first compressor and then the high-temperature generator to form a closed circuit fluid are conductively connected together,
  • a switching means which connects the high-temperature regenerator so as to conduct either fluidically with the charging circuit or the discharge circuit, so that the high-temperature regenerator forms either a part of the charging circuit or a part of the discharge circuit, and that the charging circuit, the unloading circuit and the high-temperature regenerator have the same working gas, so that Working gas preferably comes into direct contact with the storage material both in the charging circuit and in the discharge cycle.
  • the object is further achieved in particular with methods for storing thermal energy in an energy storage device comprising a
  • Hochtemperaturregenerator containing a solid storage material by a working gas is circulated as a heat transfer medium in a closed charging circuit, wherein the working gas with the storage material exchanges heat, and wherein the working gas is cooled after the high temperature regenerator in a first recuperator, then expanded in a first expander, then is preheated in a first preheater, then heated in the first recuperator, then compressed in a compressor and heated, and the thus heated working gas is supplied to the high-temperature regenerator, and wherein the
  • High-temperature regenerator is discharged through a closed discharge cycle thermal energy, the high-temperature regenerator either part of the
  • Hochtemperaturregenerator fluid is switched either in the charging circuit or in the discharge circuit, so that a closed circuit is formed, in which the working gas circulates.
  • the same working gas is located in the charging circuit, in the discharge circuit and in the high-temperature regenerator.
  • the storage material is preferably in the charging circuit as well as in the discharge circuit directly from
  • the energy storage device comprises a
  • Hochtemperaturregenerator containing a solid storage material and a working gas as a heat transfer medium to exchange heat via the along the storage material flowing working gas heat between the working gas and the storage material.
  • recuperator In heat exchangers, a distinction is made among other things between a recuperator and a regenerator.
  • a recuperator two fluids are conducted in mutually separated spaces, with heat transfer between the spaces.
  • two fluids are completely separated, for example, by means of a dividing wall, heat energy being transferred between the two fluids via the common dividing wall.
  • a regenerator is a heat exchanger in which the heat during the exchange process in a medium
  • the storage material is flowed around directly in a possible embodiment of working gas.
  • the heat energy supplied by the working gas is released to the storage material and stored in the storage material.
  • the working gas heat energy, the storage material cooled, and the heat energy extracted from the working gas supplied to a subsequent process.
  • the working gas advantageously comes into direct contact with the storage material both during loading and during unloading.
  • the inventive energy storage device has the advantage that only one energy storage, and possibly even a hot water tank is required.
  • the energy storage device according to the invention also comprises a charging circuit, a discharge circuit, and switching means for charging the charging circuit or for discharging the discharge circuit with the charging circuit
  • High temperature regenerator to connect.
  • a storage material in the high temperature regenerator is a solid material such as porous refractory bricks, sand, gravel, concrete, graphite or ceramic suitable.
  • the storage material may be heated to a temperature of preferably in the range between 600-1000 ° C and if necessary also up to 1500 ° C.
  • the charging circuit and the discharge circuit are designed as a closed circuit. This embodiment has the Advantage that the working gas may also have an overpressure, which the
  • argon or nitrogen is used as working gas.
  • working gases but other gases are suitable.
  • Energy storage device has the advantage that it has a high energy density, so that the high temperature generator can be made relatively compact.
  • the high-temperature regenerator is inexpensive to produce, since the
  • the erfmdungsgemässe energy storage device also has the advantage that the discharge circuit can be configured differently depending on needs, for example, to generate electrical energy.
  • the energy storage device comprises an electric generator, and in a preferred embodiment also one
  • Such an energy storage device is also referred to in English as "Electricity Energy Storage System by Means of Pumped Heat (ESSPH)”.
  • the erfmdungsgemässe energy storage device comprising an electric generator and an electric motor is thus able to convert electrical energy into heat energy, to store the heat energy, and to convert the stored heat energy back into electrical energy.
  • the inventive energy storage device can thus also be referred to as a "thermal battery", which via a
  • Charging can be charged and discharged via a discharge process, the charging process using a hot gas heat pump and the discharge preferably takes place by means of a gas turbine process.
  • the erfmdungsgemässe energy storage device or the thermal battery, can be loaded and unloaded similar to an electric battery, as at any time a partial load or a partial discharge is possible. That the According to the energy storage device according to the invention underlying storage concept allows to store by a corresponding design of the sub-components power in the range between 1 to 50 MW and amounts of energy in the range between 1 to 250 MWh and deliver again with a time delay.
  • the electric generator and the electric motor are designed as a single machine in the form of a motor generator.
  • Energy storage device is ideally suited to push electrical energy in time, for example, incurred in an electrical network during the day
  • the inventive energy storage device is also ideal for stabilizing the electrical network, in particular for frequency stabilization, provided that the compressor and expander of the energy storage device are designed as rotating machines.
  • the energy storage device is operated at constant speed and is connected to the electrical network.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of an energy storage device comprising a charging circuit and a discharge circuit.
  • FIG. 2 shows the charging circuit according to FIG. 1 in detail
  • FIG. 3 shows the discharge circuit according to FIG. 1 in detail
  • Fig. 5 is a detail view of a compressor in the discharge circuit with
  • FIG. 6 shows a detailed view of a discharge circuit with compressor aftercooling
  • FIG. 7 shows a detailed view of a discharge circuit with compressor pre-cooling
  • FIG. Fig. 8 is a detail view of a compressor in the discharge circuit with
  • FIG. 10 shows a fourth exemplary embodiment of an energy storage device
  • FIG. 1 shows an energy storage device 1 for storing thermal energy, comprising a charging circuit 100 with lines 101, a discharge circuit 200 with lines 201, a Hochtemperaturregenerator 120 and switching means 400, 401 wherein the switching means 400, 401 are connected to the lines 101, 201 in that the high-temperature regenerator 120 can be fluidically connected to either the charging circuit 100 or to the discharge circuit 200, so that the
  • Discharge circuit 200 forms.
  • a control device 500 is signal-conducting with the switching means 400, 401 and further, not shown in detail sensors and
  • the Hochtemperaturregenerator 120 includes a solid storage material and a working gas A as the heat transfer medium to exchange heat between the storage material and the working gas A flowing through.
  • a solid storage material for example, porous refractory materials, sand, gravel, rock, concrete, graphite or a ceramic such as silicon carbide are suitable as a solid storage material for the high-temperature regenerator.
  • the high-temperature regenerator 120 comprises an outer shell 120a and an inner space, wherein the solid storage material is arranged and / or configured in the interior such that the storage material for heat exchange can be flowed through or flowed around by the working gas A. As can be seen in FIG.
  • the high-temperature regenerator 120 additionally comprises at least one inlet opening 120b and at least one Outlet opening 120c to the working in the lines 101 and 201 flowing working gas A to the interior of the Hochtemperaturregenerators or dissipate, so that the circulating in the charging circuit 100 or in the discharge circuit 200 working gas A comes into direct contact with the solid storage material.
  • FIG. 1 shows a high-temperature regenerator 120 running in the vertical direction, wherein the working gas A flows from top to bottom during charging and flows from bottom to top during unloading.
  • FIG. 2 shows the closed charging circuit 100 shown in FIG. 1 in detail.
  • the closed charge circuit 100 for the working gas A comprises a first compressor 110, a first expander 140, a first recuperator 130 with a first and a second heat exchange channel 130a, 130b, the Hochtemperaturregenerator 120 and a preheater 151, wherein the first compressor 110 via a common Wave 114 is coupled to the first expander 140.
  • the switching means 400 designed as valves are switched to flow and are not shown in FIG.
  • Switching means 401 are blocked, so that a closed charging circuit 100 is formed, in which the working gas A flows in the flow direction AI or in the charging flow direction AI.
  • the working gas A argon or nitrogen is preferably used.
  • the working gas A is advantageously kept under an overpressure to the
  • the pressure is preferably in a range of 1 to 20 bar.
  • Hochtemperaturregenerator 120 the working gas A sequentially at least the first heat exchange channel 130a of the recuperator 130, the first expander 140, the preheater 151, the second heat exchange channel 130b of the recuperator 130, the first compressor 110 and then in turn the high-temperature regenerator 120, under training a closed, fluid conducting circuit.
  • the first compressor 110, the first expander 140, the first recuperator 130 and the preheater 151 form a heat pump.
  • the preheated by the preheater 151 and the recuperator 130 working gas A is supplied as input gas to the first compressor 110, compressed therein, and thereby undergoes a temperature and pressure increase.
  • the compressed working gas A is supplied to the high-temperature generator 120, therein cooled, then further cooled in the recuperator 130, and then expanded in the first expander 140, to then in the preheater 151 and in
  • the first expander 140 and the compressor 110 are disposed on the same shaft 114 so that the first expander 140 assists in driving the first compressor 110.
  • the shaft 114 is driven by a drive device, not shown, such as an electric motor, a turbine, or generally an engine.
  • FIG. 3 shows the closed discharge circuit 200 shown in FIG. 1, which is configured as a gas turbine process, in detail.
  • the working gas A the same gas as in the charging circuit 100 is used, preferably argon or nitrogen.
  • Working gas A comprises a second compressor 210, a second expander 250, a second recuperator 230 having a first and a second heat exchange channel 230a, 230b, the Hochtemperaturregenerator 120 and a first radiator 270, the second compressor 210 via the shaft 214 with the second expander 250 is coupled.
  • the switching means 401 designed as valves are switched to flow and the switching means 400 (not illustrated in FIG. 3) are blocked so that a closed discharge circuit 200 is formed, in which the working gas A flows in the flow direction A2 or in the discharge flow direction A2.
  • the discharge circuit 200 is configured in such a way that, starting from the high-temperature regenerator 120, at least the second expander 250, the first heat exchange channel 230a of the second recuperator 230, the first cooler 270, the second compressor 210, the second one
  • Heat exchange channel 230b of the recuperator 230, and then the high-temperature regenerator 120 are connected to form a closed circuit fluid conductively connected to each other, wherein the working gas A in the discharge circuit 200 in
  • the first cooler 270 preferably has one
  • Ambient temperature U cooled.
  • the discharge flow direction A2 in the opposite direction to the charging flow direction AI.
  • the effluent from the Hochtemperaturregenerator 120 working gas A is expanded via the second expander 250 and thereby cooled, and is then further cooled in the second recuperator 230 and the first cooler 270 before the working gas A is compressed in the second compressor 210 and then in the second recuperator 230th is preheated to then flow back into the Hochtemperaturregenerator 120.
  • the second compressor 210 and the second expander 250 are disposed on the same shaft 214 so that the second expander 250 drives the second compressor 210.
  • the shaft 214 is removed from an arrangement not shown energy, for example, a generator or a
  • Working machine can be connected to the shaft 214.
  • FIG. 4 shows a particularly advantageous embodiment of an energy storage device 1.
  • the energy storage device 1 shown in FIGS. 1 to 3 with two separate recuperators 130 the one shown in FIG. 4
  • Energy storage device 1 on a single, common recuperator 130 The working gas A is so switchably conducted by means of switching means 400, 401 as valves, that a charging circuit 100 and a discharge circuit 200 is formed, similar to the loading circuit 100 shown in Figures 2 and 3, respectively. Discharge cycle 200, with the exception that only a single, common recuperator 130 is present.
  • the Energy storage device 1 together with the charging circuit 100 and the discharge circuit 200 also has a preheating system 150 for a circulating preheating fluid V.
  • the preheating system 150 includes in particular a first fluid reservoir 152, in which a heated Vor ⁇ rmfluid VI is stored, a second fluid reservoir 222, in which a cooled Vor Reginarmfluid V2 is stored, and fluid lines 155, 224 and optionally conveying means 153, 223 to the preheating fluid V in
  • the Preheat system 150 to circulate and in particular the preheater 151 and the radiator 221 supply.
  • the preheating fluid V starting from the first fluid reservoir 152, the heated preheating fluid V is supplied to the preheater 151, and the then cooled Vorierrmfluid V the second fluid reservoir 222 supplied.
  • the cooled preheating fluid V of the second fluid reservoir 222 is supplied to a radiator 221, and the preheating fluid V heated thereafter is supplied to the first fluid reservoir 152.
  • Water is preferably used as preheating fluid V, since water has a high storage density with respect to heat.
  • Fluid reservoir 222 could be configured as a liquid container, so that the
  • Preheating system 150 forms a closed circuit.
  • the second fluid reservoir 222 could also be open, wherein instead of a container also
  • Waters such as a lake, would be suitable for receiving the cooled
  • the energy storage device 1 is used for the storage of electrical energy and for the staggered delivery of electrical energy.
  • FIG. 4 shows such an electrical energy storage device comprising the energy storage device 1 and comprising one
  • Electric motor 170 and a generator 290 are particularly advantageous.
  • the electric motor 170 and the generator 290 are combined into a single machine to form a so-called motor generator.
  • the energy storage device 1 shown in Figure 4 is therefore particularly low to produce because only a single motor generator 170/290, a single Hochtemperaturregenerator 120 and a single recuperator 130 is required.
  • the first compressor 110, the first expander 140, the first recuperator 130 and the preheater 151 form a heat pump in the charging circuit 100.
  • Working gas A is supplied to the first compressor 110 and brought therein to the maximum pressure or to the maximum temperature in the charging circuit 100.
  • the working gas A is then passed through the Hochtemperaturregenerator 120, thereby cooled and then cooled again in the recuperator 130.
  • the working gas A is then expanded in the first expander 140 to the lowest pressure in the charging circuit 100, wherein the energy released thereby in the first expander 140 is used for the partial drive of the first compressor 110.
  • the working gas A then flows through the preheater 151 and is preheated.
  • the preheater 151 is connected to the preheating system 150 and receives the heat energy from the first
  • Fluid storage 152 for the warm preheating fluid in the illustrated embodiment as warm water.
  • the discharge circuit 200 includes a second compressor 210 configured as an intercooled gas turbine compressor with a radiator 221 and includes the recuperator 130, the high temperature regenerator 120, the second expander 250, and the first radiator 270 that cools to ambient temperature U.
  • the radiator 221 is connected to the preheating system 150 via lines 224, with cool fluid being removed from the reservoir 222, via which conveyor 223 is supplied to the radiator 221, and the heated fluid is supplied to the accumulator 152.
  • FIG. 5 schematically shows an exemplary embodiment of an intercooled second compressor 210, comprising a low-pressure part compressor 21 Ob, an intercooler 221 and a high-pressure part compressor 210 a.
  • the working gas A which has been cooled almost to ambient temperature in the first radiator 270, enters the second compressor 210, and is further compressed.
  • Intercooler 221 reduces the required compression energy and provides approximately isothermal compression. The heat dissipated by the intercooler 221 is in the first
  • Fluid storage 152 a hot water tank, stored.
  • the working gas A is then supplied to the recuperator 130 and is heated. The maximal
  • Cycle temperature is reached at the exit of the high temperature regenerator 120.
  • the second expander 250 drives both the second via the common shaft 214
  • Compressor 210 with intercooler 221 has the advantage that the discharge circuit 200 has a high power density.
  • the gas turbine efficiency can be further increased by additional intercoolers 221 as the compression thereby further approaches ideal isothermal compression.
  • FIG. 6 shows a further arrangement in which the second cooler 221 is connected downstream of the second compressor 210.
  • FIG. 7 shows a further arrangement in which the second radiator 221 is connected upstream of the second compressor 210.
  • the two embodiments shown in FIGS. 6 and 7, which are also advantageous per se, have a lower power density than the embodiment shown in FIG.
  • FIG. 8 shows a two-shaft gas turbine arrangement.
  • the second expander 250 comprises a high-pressure expander 250b and a low-pressure expander 250a, wherein the high-pressure expander 250a is connected to the second compressor 210 via a second shaft 214b and drives it as a free-running unit, and wherein the
  • Low-pressure expander 250a is connected to the generator 290 via a first shaft 214a.
  • This arrangement has the advantage that twin-shaft plants have a partial-load performance that is better than single-shaft plants and that standard components such as Compander, a combination of expander and compressor, can be used with economic advantage.
  • FIG. 9 shows another embodiment of an energy storage device 1, which in turn a charging circuit 100, a discharge circuit 200 and a
  • Preheating cycle 150 includes.
  • the energy storage device 1 according to FIG. 9 is configured similarly to the energy storage device 1 according to FIG. 4, but differs at least with regard to the following aspects:
  • the preheating circuit 150 is designed as a closed circuit, comprising a closed container 22, being used as fluid in the closed circuit
  • Heat exchanger 154 is arranged, which exchanges heat with respect to the environment U.
  • the heat exchanger 154 may alternatively be arranged between the cold water reservoir 222 and the conveyor 223.
  • the heat exchanger 154 may alternatively be arranged in the cold water storage 222 in order to exchange heat directly between the cold water storage 222 and the environment U or another medium.
  • the cold water storage 222 could be cooled by the heat exchanger 154 at night.
  • the charging circuit 100 includes in an advantageous embodiment, an additional heater 190, which between the first compressor 110 and the Hochtemperaturregenerator 120 is arranged.
  • the auxiliary heater 190 serves to reheat the hot working gas A leaving the first compressor 110, for example, from 750 ° C. to 1500 ° C., thereby increasing the energy stored in the high-temperature regenerator 120.
  • the additional heater 190 could for example contain an electric heater 190a to heat the flowing working gas A.
  • the heat energy stored in the high-temperature regenerator 120 can be increased by a considerable factor, for example by a factor of 2.
  • the discharge circuit 200 includes an additional cooler 260, via which the discharge circuit 200 heat for a heat process 260a can be removed.
  • the heating process 260a could be a local heating network for heating homes.
  • FIG. 9 also shows switching means 400, 401 or valves which are required in order to switch over between the charging process and the discharging process or between the charging circuit 100 and the discharging circuit 200 in the illustrated energy storage device 1.
  • the energy storage device 1 shown in FIG. 9 has, inter alia, the advantage that, if desired, heat energy can also be dissipated directly, and
  • Heat energy can also be dissipated at different locations and to different high temperatures.
  • the second fluid reservoir 222 can, for example, also be designed as a closed container, wherein an additional heat exchanger 154, which exchanges heat with the environment, is arranged in the preheating circuit 150.
  • FIG. 10 shows a further exemplary embodiment of an energy storage device 1, which in turn comprises a charging circuit 100 with lines 101, a discharge circuit 200 with lines 201, and a preheating circuit 150.
  • the preheating circuit 150 is not shown in detail, but is configured the same as shown in Figure 9.
  • the coolers 221 and the preheater 151 are thus fed by the preheating circuit 150.
  • the radiator 270 cools to ambient temperature U.
  • FIG. 10 shows the FIG Energy storage device 1 during the discharging process, wherein the lines 201 of the Entladeniklaufs 200 are shown in solid lines, and wherein all the valves 401 are opened and all valves 400 are closed.
  • the lines 101 of the charging circuit 100 are shown in dashed lines. When all valves 401 are closed and valves 400 are opened, the energy storage device 1 is in position
  • the illustrated energy storage device 1 is designed as a two-shaft system and comprises a single turbo loader, also referred to as compander, which includes the second compressor 210, the high-pressure part of the second expander 250b, and the second shaft 214b.
  • a single turbo loader also referred to as compander
  • the turbocharger is either utilized as previously described or used to form the first expander 140 and the first compressor 110b, with the first expander 140 and the first compressor 110b being connected via the second shaft 114b connected to each other.
  • a turbo charger By this circuit can be saved in comparison to the previously illustrated embodiments, a turbo charger.
  • the low pressure part of the expander 250a is directly connected to the generator 290 via the first shaft 214a.
  • the low pressure part of the first compressor 110a is connected to the engine 170 via the first shaft 114a directly or via a transmission.
  • the compressor 110a could also be connected to the engine 170 via a gear 172, as shown in FIGS. 11c or 11d.
  • An advantage of the energy storage device 1 shown in Figure 10 is thus that this requires a single turbo charger or compander, which is designed to run freely. Since the high-pressure part of the second expander 250b of the unloading process 200 has to be larger than the high-pressure part of the first expander 140 of the charging process 100, this must be equipped with a control device that acts on the volume flow of the working gas A in order to meet the lower inlet volume flow of the expander 140 during the loading operation become. This energy storage device 1 is thus particularly inexpensive to produce. in the
  • Energy storage devices 1 each have two turbochargers, so that they are designed as a two-shaft arrangement.
  • FIGS. 1 a to 11 h show differently configured components of FIG.
  • FIG. 1a shows an arrangement of motor 170, first compressor 110 and first expander 140, which are arranged on a common shaft 114.
  • the first compressor 110 is configured as an axial or inline radial compressor or as a combination of axial and radial compressor.
  • the arrangement is operated at a speed of 3000 revolutions per minute, in particular to operate the motor 170 with a mains frequency of 50 Hz.
  • the arrangement can also, for example, with a speed of 3600
  • first compressor 110 is configured as an axial or inline radial compressor or as a combination of axial and radial compressor.
  • FIG. 11 c shows an arrangement of motor 170, first compressor 110 and first expander 140, wherein first compressor 110 is designed to be split, and low-pressure part 110 a via a first shaft 114 a to motor 170 and high-pressure part 110 b via a second shaft 114 b to the first Expander 140 connected, free-running, and in particular designed as a compander.
  • the low pressure compressor 110a is configured as an axial or radial low pressure compressor 110a.
  • the low-pressure compressor 110a is operated at a speed of 3000 revolutions per minute, and the Compander rotates freely, preferably at a speed of over 3000 revolutions per minute.
  • This arrangement is particularly suitable for a large system of more than 15 MW in particular.
  • 1 d shows an arrangement of gear 172, first compressor 110 and first expander 140, wherein the first compressor 110 is designed to be split, and the one part via a first shaft 114a with the gear 172 and the other part via a second shaft 114b with connected to the expander 140, freely running and in particular forms a Compander.
  • the engine 170 is connected to the transmission 172.
  • the low-pressure compressor 110a is operated at a speed of over 3000 revolutions per minute, and the Compander rotates free-running also preferably with a speed of over 3000 revolutions per minute.
  • This arrangement is particularly suitable for a small system of particular less than 20 MW.
  • 1 le shows an arrangement of gear 172, first compressor 110 and first expander 140, wherein the first compressor 110 and the first expander 140 are connected to the gear 172 to adjust their speed via the gear 172.
  • the engine 170 is connected to the transmission 172.
  • the first compressor 110 is designed as a radial compressor.
  • the transmission 172 allows the speed of the first compressor 110 and first expander 140 to match each other. Due to the inherent flexibility of the arrangement, it is suitable for a wide power range of up to 40 MW.
  • Figure 1 lf shows an arrangement of gear 172, first compressor 110 and first expander 140, wherein the first
  • Compressor 1 10 includes a low-pressure compressor 110 a and a high-pressure compressor 110 b, wherein the low-pressure compressor 110 a, the high-pressure compressor 110 b and the first expander 140 are connected to the transmission 172 to adjust their speed via the transmission 172.
  • High-pressure compressor 110b are designed as a radial compressor. Due to the inherent flexibility of the arrangement, it is suitable for a wide power range of up to 40 MW.
  • FIG. 11g shows an arrangement of motor 170, first compressor 110 and first expander 140, wherein the first compressor 110 is designed to be split, and FIG
  • High-pressure compressor 110b via a first shaft 114a to the engine 170 and the low-pressure compressor 110a via a second shaft 114b connected to the expander 140, free-running, and in particular designed as a turbocharger.
  • High-pressure compressor 110b is designed as a piston compressor, which is preferably driven by the engine 170 without an intermediate gearbox.
  • Low pressure compressor 110a is configured as an axial or radial low pressure compressor 110a.
  • the expander 140 is configured as an axial or radial expander and forms the turbocharger together with the low-pressure compressor 110a.
  • the high-pressure compressor 110b is operated at a speed of 3000 revolutions or 1500 revolutions per minute, and the turbocharger rotates freely, preferably at a speed of more than 3000 revolutions per minute Minute.
  • This arrangement is particularly suitable for a small system of particular less than 2 MW.
  • FIG. 11h shows a further embodiment of a
  • Embodiment also includes a transmission 172, so that the high-pressure compressor 110 b, which is designed as a reciprocating compressor, is driven by the motor 170 via the gear 172.
  • the motor 170 is operated at a mains frequency of 50 Hz, and in particular at a speed of 3000 revolutions or 1500 revolutions per minute, whereas the reciprocating compressor with an increased by the gear ratio of the transmission 172 speed, for example greater 3000 revolutions per minute.
  • FIG. 11 shows components of a discharge circuit 200 in detail.
  • FIG. 11 shows an arrangement with a second expander 250 which drives a transmission 172, wherein the transmission 172 drives a second compressor 210 comprising four partial compressors 210a, 210b, 210c, 21 Od and a generator 290.
  • the arrangements shown in FIGS. 1a to 11h could also be used for a discharge circuit 200 by replacing the motor 170 by a generator 290, the first compressor 110 by the second compressor 210, and the first expander 140 by the second expander 250.
  • the first compressor 110 and the second compressor 210 are preferably configured as a radial compressor or as an axial compressor. Particularly advantageous is the
  • first and / or second compressor 110, 210 could also be configured as a reciprocating compressor, as shown in FIGS. 11g and 11h, as a screw compressor.
  • the first compressor 110 and the second compressor 210 are preferably equipped without a control device.
  • the first and second compressors 110, 210 could also be equipped with a flow control device.
  • the flow control device in a first compressor 110 or a second compressor 210 of the radial and axial type, could consist of one or more adjustable diffusers.
  • the flow control could consist of a combination of pilot and diffuser control.
  • the first compressor 110 is uncooled.
  • the first compressor 110 may also be equipped with a cooling device.
  • the Hochtemperaturregenerator 120 is advantageously a pressure-resistant
  • the Hochtemperaturregenerator 120 is advantageously equipped with a porous, temperature-resistant heat storage material 121, wherein in the free spaces of the Hochtemperaturregenerators 120
  • the Hochtemperaturregenerators 120 is arranged vertically and is preferably flowed through during loading from top to bottom and when unloading from bottom to top.
  • the first expander 140 and the second expander 250 are preferably of the radial or axial expander type.
  • the first and second expander 140, 250 may be piston expander type.
  • the first and second expanders 140, 250 of the radial or axial type are preferably unregulated.
  • the first and second expanders 140, 250 of the radial and axial type may be equipped with a volume flow control.
  • the fluid in the preheating loop 150 is preferably water.
  • other fluids such as a mixture of water and (mono) ethylene glycol could be used.
  • the preheating loop 150 is preferably operated without pressure.
  • the preheating circuit 150 can be operated pressurized. In this case, the preheating circuit 150 is pressure-resistant.
  • the drive 170 of the charging circuit 100 is designed as an electric motor.
  • the electric motor is equipped with a frequency converter.
  • the Drive 170 of the charging circuit 100 a steam turbine.
  • the drive 170 of the charging circuit 100 is a gas turbine.
  • the drive 170 of the charging circuit is an internal combustion engine.
  • Charging cycle 100 operated at constant speed.
  • the rotating components of the charging circuit 100 are operated variable speed.
  • the load 290 of the discharge circuit 200 is configured as a generator.
  • the generator is equipped with a frequency converter.
  • the load 290 of the discharge circuit 200 is a compressor.
  • the load 290 of the discharge circuit 200 is a pump.
  • the load 290 of the unloading circuit 200 is a propeller.
  • the rotating components of the discharge circuit 200 are operated at a constant speed.
  • the rotating components of the unloading circuit 200 are operated variable speed.
  • air could also be used as working gas, in which case it should be ensured that the storage material is in the
  • a transmission 172 may include a plurality of rotating shafts.
  • the transmission 172 driven by the motor 170 in FIG. 1f could also comprise more than four shafts, for example also five, six, seven or eight.
  • Such a transmission 172 has the advantage that, for example, identical compressors can be operated in parallel.
  • the two compressors 110a and 110b could be configured identically, and have a common supply or a common discharge for the fluid, so that the two compressors 110a, 110b can be operated at the same rotational speed and in parallel.
  • the transmission 172 also allows, for example, the two compressors 110a, 110b to be operated in series.

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Abstract

The energy storage device (1) for storing energy comprises: – a high-temperature regenerator (120) containing a storage material and a working gas (A) as heat transfer medium for the purpose of exchanging heat between the storage material and the traversing working gas (A), – a closed charging circuit (100) for the working gas (A), comprising a first compressor (110), a first expander (140), a first recuperator (130) having a first and a second heat exchange duct (130a, 130b), the high-temperature regenerator (120) and a pre-heater (151), wherein the first compressor (110) is coupled to the first expander (140) by means of a shaft (114), – a discharging circuit (200) for the working gas (A), and comprising – a switching means (400, 401) that selectively connects the high-temperature regenerator (120) to either the charging circuit (100) or the discharging circuit (200), such that the circuit containing the high-temperature regenerator (120) forms a closed circuit.

Description

ENERGIESPEICHERVORRICHTUNG SOWIE VERFAHREN  ENERGY STORAGE DEVICE AND METHOD
ZUR SPEICHERUNG VON ENERGIE FOR STORING ENERGY
Beschreibung description
Die Erfindung betrifft eine Energiespeichervorrichtung zur Speicherung von Energie. Die Erfindung betrifft zudem ein Verfahren zur Speicherung von Energie. The invention relates to an energy storage device for storing energy. The invention also relates to a method for storing energy.
Stand der Technik State of the art
Erneuerbare Energiequellen wie Windenergie oder Sonnenenergie werden zunehmend zur Energiegewinnung verwendet. Um eine nachhaltige und stabile Energieversorgung basierend auf erneuerbaren Energiequellen zu gewährleisten ist es erforderlich gewonnene Energie zu speichern und zeitversetzt wieder abzugeben. Hierzu sind kostengünstige Energiespeichervorrichtungen erforderlich, welche Überschussenergie Zwischenspeichern und zeitverzögert wieder abgeben können. Renewable energy sources such as wind energy or solar energy are increasingly used for energy production. In order to ensure a sustainable and stable energy supply based on renewable energy sources, it is necessary to store the energy recovered and release it again with a time delay. For this purpose, low-cost energy storage devices are required, which can surrender excess energy caching and time delay again.
Das Dokument EP2147193B1 offenbart einerseits eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Speicherung von thermischer Energie. Das Dokument offenbart zudem eine On the one hand, EP2147193B1 discloses a device and a method for storing thermal energy. The document also discloses a
Vorrichtung zur Speicherung und zur zeitversetzten Abgabe von elektrischer Energie. Dabei wird zum Laden des Energiespeichers elektrische Energie in Wärme umgewandelt und als thermische Energie gespeichert. Beim Entladen wird die thermische Energie wieder in elektrische Energie umgesetzt und danach abgegeben. Diese Vorrichtung, beziehungsweise dieses Verfahren, weisen die Nachteile auf, dass zu deren Betrieb zwei separate Energiespeicher, ein Wärmespeicher sowie ein Kältespeicher, erforderlich sind, die zudem noch mit sehr hoher Temperatur von bis zu 2000 °C beziehungsweise sehr tiefer Temperatur von bis zu - 80°C betrieben werden müssen, was zur Folge hat, dass die Erstellung, der Betrieb sowie der Unterhalt der Vorrichtung, umfassend nebst dem Wärme- beziehungsweise Kältespeicher zudem noch Verdichter, Wärmetauscher usw., sehr aufwendig und teuer ist. Die erforderlichen Verdichter sind zudem relativ gross und deren Leistungsdichte gering. Das Dokument DE 10 2011 088380 AI offenbart eine Energiespeichervorrichtung zur Speicherung saisonal anfallender elektrischer Überschussenergie. Die Device for storing and staggered delivery of electrical energy. In this case, electrical energy is converted into heat for charging the energy storage and stored as thermal energy. When discharging the thermal energy is converted back into electrical energy and then released. This device, or this method, have the disadvantages that for their operation two separate energy storage, a heat storage and a cold storage, are required, which also still very high temperature of up to 2000 ° C or very low temperature of up to -. 80 ° C must be operated, which has the consequence that the creation, operation and maintenance of the device, including in addition to the heat or cold storage also still compressors, heat exchangers, etc., is very complicated and expensive. The required compressors are also relatively large and their power density low. The document DE 10 2011 088380 AI discloses an energy storage device for storing seasonal excess electrical energy. The
Energiespeicherung erfolgt sehr langfristig. Die Ausspeicherung der gespeicherten Energie erfolgt über einen Dampfkreislauf. Diese Vorrichtung ist bezüglich Wirkungsrad und bezüglich Kosten nachteilig. Energy storage is very long term. The storage of stored energy via a steam cycle. This device is disadvantageous in terms of efficiency and cost.
Darstellung der Erfindung Presentation of the invention
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, eine wirtschaftlich vorteilhaftere Energiespeichervorrichtung beziehungsweise ein wirtschaftlich vorteilhafteres Verfahren zur Energiespeicherung zu bilden. It is therefore an object of the present invention to form an economically more advantageous energy storage device or a more economically advantageous energy storage process.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es zudem insbesondere eine wirtschaftlich vorteilhaftere Vorrichtung beziehungsweise ein wirtschaftlich vorteilhafteres Verfahren zur Speicherung und Wiedergewinnung von elektrischer Energie zu bilden. In addition, the object of the present invention is, in particular, to form an economically more advantageous device or a more economically advantageous method for storing and recovering electrical energy.
Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Vorrichtung aufweisend die Merkmale von This object is achieved with a device having the features of
Anspruch 1. Die abhängigen Ansprüche 2 bis 10 betreffen weitere, vorteilhafte Claim 1. The dependent claims 2 to 10 relate to further advantageous
Ausgestaltungen. Die Aufgabe wird weiter gelöst mit einem Verfahren aufweisend die Merkmale von Anspruch 11. Die abhängigen Ansprüche 12 bis 14 betreffen weitere, vorteilhafte Verfahrensschritte. Configurations. The object is further achieved by a method comprising the features of claim 11. The dependent claims 12 to 14 relate to further advantageous method steps.
Die Aufgabe wird insbesondere gelöst mit einer Energiespeichervorrichtung zur Speicherung von Energie, umfassend: The object is achieved in particular with an energy storage device for storing energy, comprising:
- einen Hochtemperaturregenerator enthaltend ein festes, insbesondere poröses - A high-temperature regenerator containing a solid, especially porous
Speichermaterial sowie ein Arbeitsgas als Wärmeträgermedium, um zwischen dem Speichermaterial und dem durchströmenden Arbeitsgas Wärme auszutauschen,  Storage material and a working gas as a heat transfer medium to exchange heat between the storage material and the working gas flowing through,
- einen geschlossenen Ladekreislauf für das Arbeitsgas, umfassend einen ersten a closed charge circuit for the working gas, comprising a first
Verdichter, einen ersten Expander, einen ersten Rekuperator mit einem ersten und einem zweiten Wärmetauschkanal, den Hochtemperaturregenerator sowie einen Vorwärmer, wobei der erste Verdichter mit dem ersten Expander mittels einer Welle gekoppelt ist, und wobei der Ladekreislauf derart ausgebildet ist, dass ausgehend vom Hochtemperaturregenerator zumindest der erster Wärmetauschkanal des Rekuperators, der erste Expander, der Vorwärmer, der zweite Wärmetauschkanal des Rekuperators, der erste Verdichter und danach der Hochtemperaturgenerator unter Ausbildung eines geschlossenen Kreislaufs Fluid leitend miteinander verbunden sind, Compressor, a first expander, a first recuperator having a first and a second heat exchange channel, the Hochtemperaturregenerator and a preheater, wherein the first compressor is coupled to the first expander by means of a shaft, and wherein the charging circuit is formed such that starting from the Hochtemperaturregenerator at least the first heat exchange channel of the recuperator, the first expander, the preheater, the second heat exchange channel of the recuperator, the first compressor and then the high-temperature generator to form a closed circuit fluid are conductively connected together,
- einen geschlossenen Entladekreislauf für das Arbeitsgas, sowie umfassend - A closed discharge circuit for the working gas, as well as comprehensive
- ein Schaltmittel welches den Hochtemperaturregenerator derart ansteuerbar entweder mit dem Ladekreislauf oder dem Entladekreislauf Fluid leitend verbindet, sodass der Hochtemperaturregenerator entweder ein Teil des Ladekreislaufs oder ein Teil des Endladekreislaufs bildet, und dass der Ladekreislauf, der Entladekreislauf und der Hochtemperaturregenerator dasselbe Arbeitsgas aufweisen, sodass das Arbeitsgas sowohl im Ladekreislauf als auch im Entladekreislauf vorzugsweise in direkten Kontakt mit dem Speichermaterial kommt.  a switching means which connects the high-temperature regenerator so as to conduct either fluidically with the charging circuit or the discharge circuit, so that the high-temperature regenerator forms either a part of the charging circuit or a part of the discharge circuit, and that the charging circuit, the unloading circuit and the high-temperature regenerator have the same working gas, so that Working gas preferably comes into direct contact with the storage material both in the charging circuit and in the discharge cycle.
Die Aufgabe wird weiter insbesondere gelöst mit Verfahren zur Speicherung thermischer Energie in einer Energiespeichervorrichtung umfassend einen The object is further achieved in particular with methods for storing thermal energy in an energy storage device comprising a
Hochtemperaturregenerator enthaltend ein festes Speichermaterial, indem in einem geschlossenen Ladekreislauf ein Arbeitsgas als Wärmeträgermedium zirkuliert wird, wobei das Arbeitsgas mit dem Speichermaterial Wärme austauscht, und wobei das Arbeitsgas nach dem Hochtemperaturregenerator in einem ersten Rekuperator gekühlt wird, anschliessend in einem ersten Expander entspannt wird, anschliessend in einem ersten Vorwärmer vorgewärmt wird, anschliessend im ersten Rekuperator erwärmt wird, anschliessend in einem Verdichter verdichtet und erhitzt wird, und das derart erhitzte Arbeitsgas dem Hochtemperaturregenerator zugeführt wird, und wobei dem  Hochtemperaturregenerator containing a solid storage material by a working gas is circulated as a heat transfer medium in a closed charging circuit, wherein the working gas with the storage material exchanges heat, and wherein the working gas is cooled after the high temperature regenerator in a first recuperator, then expanded in a first expander, then is preheated in a first preheater, then heated in the first recuperator, then compressed in a compressor and heated, and the thus heated working gas is supplied to the high-temperature regenerator, and wherein the
Hochtemperaturregenerator über einen geschlossenen Entladekreislauf Wärmeenergie entnommen wird, wobei der Hochtemperaturregenerator entweder ein Teil des High-temperature regenerator is discharged through a closed discharge cycle thermal energy, the high-temperature regenerator either part of the
Ladekreislaufs oder ein Teil des Entladekreislaufs bildet, indem der Charging cycle or part of the Entladekreislaufs forms by the
Hochtemperaturregenerator Fluid leitend entweder in den Ladekreislauf oder in den Entladekreislauf geschaltet wird, sodass einen geschlossenen Kreislauf ausbildet wird, in welchem das Arbeitsgas zirkuliert. Im Ladekreislauf, im Entladekreislauf sowie im Hochtemperaturregenerator befindet sich dasselbe Arbeitsgas. Das Speichermaterial wird sowohl im Ladekreislauf als auch im Entladekreislauf vorzugsweise direkt vom Hochtemperaturregenerator fluid is switched either in the charging circuit or in the discharge circuit, so that a closed circuit is formed, in which the working gas circulates. The same working gas is located in the charging circuit, in the discharge circuit and in the high-temperature regenerator. The storage material is preferably in the charging circuit as well as in the discharge circuit directly from
Arbeitsgas umströmt und gelangt somit in direkten Kontakt mit dem Arbeitsgas. Die erfindungsgemässe Energiespeichervorrichtung umfasst einen Working gas flows around and thus comes into direct contact with the working gas. The energy storage device according to the invention comprises a
Hochtemperaturregenerator enthaltend ein festes Speichermaterial sowie ein Arbeitsgas als Wärmeträgermedium, um über das entlang dem Speichermaterial durchströmende Arbeitsgas Wärme zwischen dem Arbeitsgas und dem Speichermaterial auszutauschen. Hochtemperaturregenerator containing a solid storage material and a working gas as a heat transfer medium to exchange heat via the along the storage material flowing working gas heat between the working gas and the storage material.
Bei Wärmetauschern wird unter anderem zwischen einem Rekuperator und einem Regenerator unterschieden. Bei einem Rekuperator werden zwei Fluide in gegenseitig getrennten Räumen geleitet, wobei zwischen den Räumen eine Wärmeübertragung stattfindet. So sind in einem Rekuperator zwei Fluide beispielsweise mittels einer Trennwand vollständig getrennt, wobei über die gemeinsame Trennwand Wärmeenergie zwischen den beiden Fluiden übertragen wird. Ein Regenerator ist ein Wärmetauscher bei dem die Wärme während des Austauschvorgangs in einem Medium In heat exchangers, a distinction is made among other things between a recuperator and a regenerator. In a recuperator, two fluids are conducted in mutually separated spaces, with heat transfer between the spaces. Thus, in a recuperator, for example, two fluids are completely separated, for example, by means of a dividing wall, heat energy being transferred between the two fluids via the common dividing wall. A regenerator is a heat exchanger in which the heat during the exchange process in a medium
zwischengespeichert wird. Bei einem Regenerator wird das Speichermaterial in einer möglichen Ausgestaltung direkt von Arbeitsgas umströmt. Beim Laden des Regenerators wird die vom Arbeitsgas zugeführte Wärmeenergie an das Speichermaterial abgegeben und im Speichermaterial gespeichert. Beim Entladen des Regenerators wird dem is cached. In a regenerator, the storage material is flowed around directly in a possible embodiment of working gas. When loading the regenerator, the heat energy supplied by the working gas is released to the storage material and stored in the storage material. When unloading the regenerator is the
Speichermaterial durch das Arbeitsgas Wärmeenergie entzogen, das Speichermaterial abgekühlt, und die vom Arbeitsgas entzogene Wärmeenergie einem nachfolgenden Prozess zugeführt. Beim Regenerator tritt das Arbeitsgas vorteilhafterweise sowohl beim Laden als auch beim Entladen in direkten Kontakt mit dem Speichermaterial. Storage material extracted by the working gas heat energy, the storage material cooled, and the heat energy extracted from the working gas supplied to a subsequent process. In the case of the regenerator, the working gas advantageously comes into direct contact with the storage material both during loading and during unloading.
Die erfindungsgemässe Energiespeichervorrichtung weist den Vorteil auf, dass nur noch ein Energiespeicher, und gegebenenfalls noch ein Warmwasserspeicher erforderlich ist. Die erfindungsgemässe Energiespeichervorrichtung umfasst nebst dem Hochtemperatur- Regenerator zudem einen Ladekreislauf, einen Entladekreislauf, sowie Schaltmittel um zum Laden den Ladekreislauf oder zum Entladen den Entladekreislauf mit dem The inventive energy storage device has the advantage that only one energy storage, and possibly even a hot water tank is required. In addition to the high-temperature regenerator, the energy storage device according to the invention also comprises a charging circuit, a discharge circuit, and switching means for charging the charging circuit or for discharging the discharge circuit with the charging circuit
Hochtemperaturregenerator zu verbinden. Als Speichermaterial im Hochtemperatur- Regenerator ist ein festes Material wie beispielsweise poröse feuerfeste Steine, Sand, Kies, Beton, Graphit oder eine Keramik geeignet. Das Speichermaterial kann auf eine Temperatur von vorzugsweise im Bereich zwischen 600-1000 °C und falls erforderlich auch auf bis zu 1500 °C erhitzt werden. Der Ladekreislauf sowie der Entladekreislauf sind als ein geschlossener Kreislauf ausgestaltet. Diese Ausführungsform weist den Vorteil auf, dass das Arbeitsgas auch einen Überdruck aufweisen kann, was die High temperature regenerator to connect. As a storage material in the high temperature regenerator is a solid material such as porous refractory bricks, sand, gravel, concrete, graphite or ceramic suitable. The storage material may be heated to a temperature of preferably in the range between 600-1000 ° C and if necessary also up to 1500 ° C. The charging circuit and the discharge circuit are designed as a closed circuit. This embodiment has the Advantage that the working gas may also have an overpressure, which the
Leistungsdichte der Verdichter und Turbinen entsprechend erhöht. In einer vorteilhaften Ausführungsform wird als Arbeitsgas Argon oder Stickstoff verwendet. Als Arbeitsgase sind jedoch auch andere Gase geeignet. Die erfmdungsgemässe Power density of the compressor and turbines increased accordingly. In an advantageous embodiment, argon or nitrogen is used as working gas. As working gases but other gases are suitable. The erfmdungsgemässe
Energiespeichervorrichtung weist den Vorteil auf, dass diese eine hohe Energiedichte aufweist, sodass der Hochtemperaturgenerator relativ kompakt ausgestaltet werden kann. Zudem ist der Hochtemperatur-Regenerator kostengünstig herstellbar, da das Energy storage device has the advantage that it has a high energy density, so that the high temperature generator can be made relatively compact. In addition, the high-temperature regenerator is inexpensive to produce, since the
Speichermaterial sehr günstig und zudem umweltverträglich ist. Die erfmdungsgemässe Energiespeichervorrichtung weist zudem den Vorteil auf, dass der Entladekreislauf je nach Bedarf unterschiedlich ausgestaltet werden kann, um beispielweise elektrische Energie zu erzeugen. Storage material is very cheap and environmentally friendly. The erfmdungsgemässe energy storage device also has the advantage that the discharge circuit can be configured differently depending on needs, for example, to generate electrical energy.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Energiespeichervorrichtung einen Elektrogenerator, und in einer bevorzugten Ausgestaltung zudem einen In a particularly advantageous embodiment, the energy storage device comprises an electric generator, and in a preferred embodiment also one
Elektromotor, sodass die erfmdungsgemässe Energiespeichervorrichtung mit elektrischer Energie geladen werden kann, und beim Entladen auch wieder elektrische Energie abgibt. Eine derartige Energiespeichervorrichtung wird in Englisch auch als„Electricity Energy Storage System by means of Pumped Heat (ESSPH)" bezeichnet. Electric motor, so that the inventive energy storage device can be charged with electrical energy, and also emits electrical energy when discharging. Such an energy storage device is also referred to in English as "Electricity Energy Storage System by Means of Pumped Heat (ESSPH)".
Die erfmdungsgemässe Energiespeichervorrichtung umfassend einen Elektrogenerator sowie einen Elektromotor ist somit in der Lage elektrische Energie in Wärmeenergie zu wandeln, die Wärmeenergie zu speichern, und die gespeicherte Wärmeenergie wieder in elektrische Energie zu wandeln. Die erfmdungsgemässe Energiespeichervorrichtung kann somit auch als„thermische Batterie" bezeichnet werden, welche über einen The erfmdungsgemässe energy storage device comprising an electric generator and an electric motor is thus able to convert electrical energy into heat energy, to store the heat energy, and to convert the stored heat energy back into electrical energy. The inventive energy storage device can thus also be referred to as a "thermal battery", which via a
Ladevorgang aufgeladen werden kann und über einen Entladevorgang entladen werden kann, wobei der Ladevorgang mit Hilfe einer Heissgaswärmepumpe erfolgt und der Entladevorgang vorzugsweise mit Hilfe eines Gasturbinenprozesses erfolgt. Zum Charging can be charged and discharged via a discharge process, the charging process using a hot gas heat pump and the discharge preferably takes place by means of a gas turbine process. To the
Verdichten und Entspannen sind insbesondere rotierende Turbomaschinen oder lineare Kolbenmaschinen geeignet. Die erfmdungsgemässe Energiespeichervorrichtung, beziehungsweise die thermische Batterie, kann insofern ähnlich einer Elektrobatterie geladen und entladen werden, als jederzeit auch ein Teilladen oder ein Teilentladen möglich ist. Das der erfmdungsgemässen Energiespeichervorrichtung zu Grunde liegende Speicherkonzept erlaubt es durch eine entsprechende Auslegung der Teilkomponenten Leistungen im Bereich zwischen 1 bis 50 MW und Energiemengen im Bereich zwischen 1 bis 250 MWh zu speichern und zeitverzögert wieder abzugeben. In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung sind der Elektrogenerator und der Elektromotor als eine einzige Maschine in Form eines Motorgenerators ausgestaltet. Die erfmdungsgemässe Compressing and relaxing, in particular rotating turbomachinery or linear piston machines are suitable. The erfmdungsgemässe energy storage device, or the thermal battery, can be loaded and unloaded similar to an electric battery, as at any time a partial load or a partial discharge is possible. That the According to the energy storage device according to the invention underlying storage concept allows to store by a corresponding design of the sub-components power in the range between 1 to 50 MW and amounts of energy in the range between 1 to 250 MWh and deliver again with a time delay. In a particularly advantageous embodiment of the electric generator and the electric motor are designed as a single machine in the form of a motor generator. The erfmdungsgemässe
Energiespeichervorrichtung ist hervorragend geeignet um elektrische Energie zeitlich zu schieben, beispielsweise um in einem elektrischen Netz tagsüber anfallende Energy storage device is ideally suited to push electrical energy in time, for example, incurred in an electrical network during the day
Sonnenenergie zu speichern und diese nachts wieder abzugeben. Die erfmdungsgemässe Energiespeichervorrichtung ist zudem hervorragend zur Stabilisierung des elektrischen Netzes geeignet, insbesondere zur Frequenzstabilisierung, sofern die Verdichter und Expander der Energiespeichervorrichtung als rotierende Maschinen ausgestaltet sind. In einer vorteilhaften Betriebsweise wird die Energiespeichervorrichtung mit konstanter Drehzahl betrieben und ist mit dem elektrischen Netz verbunden. Save solar energy and return it at night. The inventive energy storage device is also ideal for stabilizing the electrical network, in particular for frequency stabilization, provided that the compressor and expander of the energy storage device are designed as rotating machines. In an advantageous mode of operation, the energy storage device is operated at constant speed and is connected to the electrical network.
Nachfolgend wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen im Detail beschrieben. Hereinafter, the invention will be described with reference to exemplary embodiments in detail.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings
Die zur Erläuterung der Ausführungsbeispiele verwendeten Zeichnungen zeigen: The drawings used to explain the embodiments show:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Energiespeichervorrichtung umfassend einen Ladekreislauf und einen Entladekreislauf; 1 shows a first embodiment of an energy storage device comprising a charging circuit and a discharge circuit.
Fig. 2 den Ladekreislauf gemäss Figur 1 im Detail; FIG. 2 shows the charging circuit according to FIG. 1 in detail; FIG.
Fig. 3 den Entladekreislauf gemäss Figur 1 im Detail; FIG. 3 shows the discharge circuit according to FIG. 1 in detail; FIG.
Fig. 4 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Energiespeichervorrichtung; 4 shows a second embodiment of an energy storage device;
Fig. 5 eine Detailansicht eines Verdichters im Entladekreislauf mit Fig. 5 is a detail view of a compressor in the discharge circuit with
Verdichterzwischenkühlung und einer gemeinsamen Welle;  Compressor intercooling and a common shaft;
Fig. 6 eine Detailansicht eines Entladekreislaufs mit Verdichternachkühlung; 6 shows a detailed view of a discharge circuit with compressor aftercooling;
Fig. 7 eine Detailansicht eines Entladekreislaufs mit Verdichtervorkühlung; Fig. 8 eine Detailansicht eines Verdichters im Entladekreislauf mit FIG. 7 shows a detailed view of a discharge circuit with compressor pre-cooling; FIG. Fig. 8 is a detail view of a compressor in the discharge circuit with
Verdichterzwischenkühlung und zwei Wellen;  Compressor intercooling and two shafts;
Fig. 9 ein drittes Ausführungsbeispiel einer Energiespeichervorrichtung; 9 shows a third embodiment of an energy storage device;
Fig. 10 ein viertes Ausführungsbeispiel einer Energiespeichervorrichtung; 10 shows a fourth exemplary embodiment of an energy storage device;
Fig. I Ia- I ii unterschiedlich ausgestaltete Komponenten von Wärmepumpen. Fig. I Ia- I ii differently configured components of heat pumps.
Grundsätzlich sind in den Zeichnungen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Wege zur Ausführung der Erfindung Basically, the same parts are given the same reference numerals in the drawings. Ways to carry out the invention
Fig. 1 zeigt eine Energiespeichervorrichtung 1 zur Speicherung thermischer Energie, umfassend einen Ladekreislauf 100 mit Leitungen 101, einen Entladekreislauf 200 mit Leitungen 201, einen Hochtemperaturregenerator 120 sowie Schaltmittel 400, 401 wobei die Schaltmittel 400, 401 derart mit den Leitungen 101, 201 verbunden sind, dass der Hochtemperaturregenerator 120 Fluid leitend entweder mit dem Ladekreislauf 100 oder mit dem Entladekreislauf 200 verbunden werden kann, sodass der 1 shows an energy storage device 1 for storing thermal energy, comprising a charging circuit 100 with lines 101, a discharge circuit 200 with lines 201, a Hochtemperaturregenerator 120 and switching means 400, 401 wherein the switching means 400, 401 are connected to the lines 101, 201 in that the high-temperature regenerator 120 can be fluidically connected to either the charging circuit 100 or to the discharge circuit 200, so that the
Hochtemperaturregenerator 120 ein Teil des Ladekreislauf 100 bzw. ein Teil des Hochtemperaturregenerator 120 a part of the charging circuit 100 and a part of the
Entladekreislaufs 200 bildet. Eine Regelungsvorrichtung 500 ist signalleitend mit den Schaltmitteln 400, 401 und weiteren, nicht im Detail dargestellten Sensoren und Discharge circuit 200 forms. A control device 500 is signal-conducting with the switching means 400, 401 and further, not shown in detail sensors and
Aktuatoren verbunden, um die Energiespeichervorrichtung 1 anzusteuern. Die Figuren 2 und 3 zeigen den in Figur 1 dargestellten Ladekreis 100 bzw. Entladekreis 200 im Detail. Der Hochtemperaturregenerator 120 enthält ein festes Speichermaterial sowie ein Arbeitsgas A als Wärmeträgermedium, um zwischen dem Speichermaterial und dem durchströmenden Arbeitsgas A Wärme auszutauschen. Als festes Speichermaterial für den Hochtemperaturregenerator sind beispielsweise poröse feuerfeste Materialien, Sand, Kies, Gestein, Beton, Graphit oder auch eine Keramik wie Siliziumkarbid geeignet. Der Hochtemperaturregenerator 120 umfasst eine Aussenhülle 120a sowie einen Innenraum, wobei im Innenraum das feste Speichermaterial derart angeordnet und/oder ausgestaltet ist, dass das Speichermaterial zum Wärmeaustausch vom Arbeitsgas A durchströmt oder umströmt werden kann. Der Hochtemperaturregenerator 120 umfasst, wie aus Figur 2 ersichtlich, zudem zumindest eine Eintrittsöffnung 120b sowie zumindest eine Austrittsöffnung 120c um das in den Leitungen 101 bzw. 201 strömende Arbeitsgas A dem Innenraum des Hochtemperaturregenerators zu- bzw. abzuführen, sodass das im Ladekreislauf 100 oder im Entladekreislauf 200 zirkulierende Arbeitsgas A in direkten Kontakt mit dem festen Speichermaterial gelangt. Figur 1 zeigt einen in vertikaler Richtung verlaufenden bzw. angeordneten Hochtemperaturregenerator 120, wobei das Arbeitsgas A beim Laden von oben nach unten strömt und beim Entladen von unten nach oben strömt. Actuators connected to drive the energy storage device 1. Figures 2 and 3 show the charging circuit 100 and discharge circuit 200 shown in Figure 1 in detail. The Hochtemperaturregenerator 120 includes a solid storage material and a working gas A as the heat transfer medium to exchange heat between the storage material and the working gas A flowing through. For example, porous refractory materials, sand, gravel, rock, concrete, graphite or a ceramic such as silicon carbide are suitable as a solid storage material for the high-temperature regenerator. The high-temperature regenerator 120 comprises an outer shell 120a and an inner space, wherein the solid storage material is arranged and / or configured in the interior such that the storage material for heat exchange can be flowed through or flowed around by the working gas A. As can be seen in FIG. 2, the high-temperature regenerator 120 additionally comprises at least one inlet opening 120b and at least one Outlet opening 120c to the working in the lines 101 and 201 flowing working gas A to the interior of the Hochtemperaturregenerators or dissipate, so that the circulating in the charging circuit 100 or in the discharge circuit 200 working gas A comes into direct contact with the solid storage material. FIG. 1 shows a high-temperature regenerator 120 running in the vertical direction, wherein the working gas A flows from top to bottom during charging and flows from bottom to top during unloading.
Figur 2 zeigt den in Figur 1 dargestellten geschlossenen Ladekreislauf 100 im Detail. Der geschlossene Ladekreislauf 100 für das Arbeitsgas A umfasst einen ersten Verdichter 110, einen ersten Expander 140, einen ersten Rekuperator 130 mit einem ersten und einem zweiten Wärmetauschkanal 130a, 130b, den Hochtemperaturregenerator 120 sowie einen Vorwärmer 151, wobei der erste Verdichter 110 über eine gemeinsame Welle 114 mit dem ersten Expander 140 gekoppelt ist. Die als Ventile ausgestalteten Schaltmittel 400 sind auf Durchfluss geschaltet und die in Figur 2 nicht dargestelltenFIG. 2 shows the closed charging circuit 100 shown in FIG. 1 in detail. The closed charge circuit 100 for the working gas A comprises a first compressor 110, a first expander 140, a first recuperator 130 with a first and a second heat exchange channel 130a, 130b, the Hochtemperaturregenerator 120 and a preheater 151, wherein the first compressor 110 via a common Wave 114 is coupled to the first expander 140. The switching means 400 designed as valves are switched to flow and are not shown in FIG
Schaltmittel 401 sind gesperrt, sodass sich ein geschlossener Ladekreislauf 100 ausbildet, in welchem das Arbeitsgas A in Strömungsrichtung AI bzw. in Ladeströmungsrichtung AI strömt. Als Arbeitsgas A wird vorzugsweise Argon oder Stickstoff verwendet. Das Arbeitsgas A wird vorteilhafterweise unter einem Überdruck gehalten, um die Switching means 401 are blocked, so that a closed charging circuit 100 is formed, in which the working gas A flows in the flow direction AI or in the charging flow direction AI. As the working gas A, argon or nitrogen is preferably used. The working gas A is advantageously kept under an overpressure to the
Leistungsdichte des Verdichters 110 und der Turbine 140 zu erhöhen und den Power density of the compressor 110 and the turbine 140 to increase and the
Wärmeübergang in den kalorischen Apparaten zu verbessern. Der Druck liegt vorzugsweise in einem Bereich von 1 bis 20 bar. Ausgehend vom To improve heat transfer in the caloric apparatus. The pressure is preferably in a range of 1 to 20 bar. Starting from the
Hochtemperaturregenerator 120 wird das Arbeitsgas A nacheinander folgend zumindest dem ersten Wärmetauschkanal 130a des Rekuperators 130, dem ersten Expander 140, dem Vorwärmer 151, dem zweiten Wärmetauschkanal 130b des Rekuperators 130, dem ersten Verdichter 110 und danach wiederum dem Hochtemperatur-Regenerator 120 zugeführt, unter Ausbildung eines geschlossenen, Fluid leitenden Kreislaufs. Der erste Verdichter 110, der erste Expander 140, der erste Rekuperator 130 sowie der Vorwärmer 151 bilden eine Wärmepumpe. Das vom Vorwärmer 151 und dem Rekuperator 130 vorgewärmte Arbeitsgas A wird als Eingangsgas dem ersten Verdichter 110 zugeführt, darin verdichtet, und erfährt dadurch eine Temperatur- und Druckerhöhung. Das verdichtete Arbeitsgas A wird dem Hochtemperaturgenerator 120 zugeführt, darin abgekühlt, nachfolgend im Rekuperator 130 weiter abgekühlt, und anschliessend im ersten Expander 140 entspannt, um anschliessend im Vorwärmer 151 und im Hochtemperaturregenerator 120, the working gas A sequentially at least the first heat exchange channel 130a of the recuperator 130, the first expander 140, the preheater 151, the second heat exchange channel 130b of the recuperator 130, the first compressor 110 and then in turn the high-temperature regenerator 120, under training a closed, fluid conducting circuit. The first compressor 110, the first expander 140, the first recuperator 130 and the preheater 151 form a heat pump. The preheated by the preheater 151 and the recuperator 130 working gas A is supplied as input gas to the first compressor 110, compressed therein, and thereby undergoes a temperature and pressure increase. The compressed working gas A is supplied to the high-temperature generator 120, therein cooled, then further cooled in the recuperator 130, and then expanded in the first expander 140, to then in the preheater 151 and in
Rekuperator 130 wieder vorgewärmt zu werden. Der erste Expander 140 und der Verdichter 110 sind auf derselben Welle 114 angeordnet, sodass der erste Expander 140 das Antreiben des ersten Verdichters 110 unterstützt. Die Welle 114 wird von einer nicht dargestellten Antriebsvorrichtung angetrieben, beispielsweise einem Elektromotor, einer Turbine, oder allgemein einer Kraftmaschine. Recuperator 130 to be reheated. The first expander 140 and the compressor 110 are disposed on the same shaft 114 so that the first expander 140 assists in driving the first compressor 110. The shaft 114 is driven by a drive device, not shown, such as an electric motor, a turbine, or generally an engine.
Um die im Hochtemperaturregenerator 120 gespeicherte Wärmeenergie wieder zu entladen ist ein Entladekreislauf 200 erforderlich. Dieser Entladekreislauf 200 kann auf unterschiedliche Weise ausgestaltet sein, je nach dem Bedarf, für welchen die gespeicherte Wärmeenergie benötigt wird. Figur 3 zeigt den in Figur 1 dargestellten geschlossenen Entladekreislauf 200, welcher als Gasturbinenprozess ausgestaltet ist, im Detail. Als Arbeitsgas A wird dasselbe Gas wie im Ladekreislauf 100 verwendet, vorzugsweise Argon oder Stickstoff. Der geschlossene Entladekreislauf 200 für dasIn order to discharge the heat energy stored in the high-temperature regenerator 120 again, a discharge circuit 200 is required. This discharge circuit 200 may be configured in different ways, depending on the needs for which the stored thermal energy is needed. FIG. 3 shows the closed discharge circuit 200 shown in FIG. 1, which is configured as a gas turbine process, in detail. As the working gas A, the same gas as in the charging circuit 100 is used, preferably argon or nitrogen. The closed discharge circuit 200 for the
Arbeitsgas A umfasst einen zweiten Verdichter 210, einen zweiten Expander 250, einen zweiten Rekuperator 230 mit einem ersten und einem zweiten Wärmetauschkanal 230a, 230b, den Hochtemperaturregenerator 120 sowie einen ersten Kühler 270, wobei der zweite Verdichter 210 über die Welle 214 mit dem zweiten Expander 250 gekoppelt ist. Die als Ventile ausgestalteten Schaltmittel 401 sind auf Durchfluss geschaltet und die in Figur 3 nicht dargestellten Schaltmittel 400 sind gesperrt, sodass sich ein geschlossener Entladekreislauf 200 ausbildet, in welchem das Arbeitsgas A in Strömungsrichtung A2 bzw. in Entladeströmungsrichtung A2 strömt. Der Entladekreislauf 200 ist derart ausgebildet, dass ausgehend vom Hochtemperaturregenerator 120 nacheinander folgend zumindest der zweite Expander 250, der erster Wärmetauschkanal 230a des zweiten Rekuperators 230, der erste Kühler 270, der zweite Verdichter 210, der zweite Working gas A comprises a second compressor 210, a second expander 250, a second recuperator 230 having a first and a second heat exchange channel 230a, 230b, the Hochtemperaturregenerator 120 and a first radiator 270, the second compressor 210 via the shaft 214 with the second expander 250 is coupled. The switching means 401 designed as valves are switched to flow and the switching means 400 (not illustrated in FIG. 3) are blocked so that a closed discharge circuit 200 is formed, in which the working gas A flows in the flow direction A2 or in the discharge flow direction A2. The discharge circuit 200 is configured in such a way that, starting from the high-temperature regenerator 120, at least the second expander 250, the first heat exchange channel 230a of the second recuperator 230, the first cooler 270, the second compressor 210, the second one
Wärmetauschkanal 230b des Rekuperators 230, und danach der Hochtemperatur- Regenerator 120 unter Ausbildung des geschlossenen Kreislaufs Fluid leitend miteinander verbunden sind, wobei das Arbeitsgas A im Entladekreislauf 200 in Heat exchange channel 230b of the recuperator 230, and then the high-temperature regenerator 120 are connected to form a closed circuit fluid conductively connected to each other, wherein the working gas A in the discharge circuit 200 in
Strömungsrichtung A2 bzw. in Entladeströmungsrichtung A2 strömt. Flow direction A2 and flows in Entladeströmungsrichtung A2.
Wie in Figur 3 dargestellt wird im ersten Kühler 270 vorzugsweise auf As shown in FIG. 3, the first cooler 270 preferably has one
Umgebungstemperatur U gekühlt. Wie aus den Figuren 2 und 3 ersichtlich fliesst im Hochtemperaturregenerator 120 die Entladeströmungsrichtung A2 in entgegengesetzter Richtung zur Ladeströmungsrichtung AI . Das aus dem Hochtemperaturregenerator 120 ausströmende Arbeitsgas A wird über den zweiten Expander 250 entspannt und dadurch gekühlt, und wird danach im zweiten Rekuperator 230 und im ersten Kühler 270 weiter gekühlt, bevor das Arbeitsgas A im zweiten Verdichter 210 komprimiert wird und anschliessend im zweiten Rekuperator 230 vorgewärmt wird, um danach wieder in den Hochtemperaturregenerator 120 einzuströmen. Der zweite Verdichter 210 und der zweite Expander 250 sind auf derselben Welle 214 angeordnet, sodass der zweite Expander 250 den zweiten Verdichter 210 antreibt. Der Welle 214 wird von einer nicht dargestellten Anordnung Energie entnommen, wobei beispielsweise ein Generator oder eine Ambient temperature U cooled. As can be seen from Figures 2 and 3 flows in High temperature regenerator 120, the discharge flow direction A2 in the opposite direction to the charging flow direction AI. The effluent from the Hochtemperaturregenerator 120 working gas A is expanded via the second expander 250 and thereby cooled, and is then further cooled in the second recuperator 230 and the first cooler 270 before the working gas A is compressed in the second compressor 210 and then in the second recuperator 230th is preheated to then flow back into the Hochtemperaturregenerator 120. The second compressor 210 and the second expander 250 are disposed on the same shaft 214 so that the second expander 250 drives the second compressor 210. The shaft 214 is removed from an arrangement not shown energy, for example, a generator or a
Arbeitsmaschine mit der Welle 214 verbunden sein kann. Working machine can be connected to the shaft 214.
Figur 4 zeigt eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung einer Energiespeichervorrichtung 1. Im Unterschied zu der in den Figuren 1 bis 3 dargestellten Energiespeichervorrichtung 1 mit zwei separaten Rekuperatoren 130 weist die in Figur 4 dargestellte FIG. 4 shows a particularly advantageous embodiment of an energy storage device 1. In contrast to the energy storage device 1 shown in FIGS. 1 to 3 with two separate recuperators 130, the one shown in FIG
Energiespeichervorrichtung 1 einen einzigen, gemeinsamen Rekuperator 130 auf. Das Arbeitsgas A wird mit Hilfe von Schaltmitteln 400, 401 wie Ventilen derart schaltbar geleitet, dass ein Ladekreislauf 100 beziehungsweise ein Entladekreislauf 200 entsteht, ähnlich dem in Figur 2 bzw. 3 dargestellten Ladekreislauf 100 bez. Entladekreislauf 200, mit Ausnahme, dass nur ein einziger, gemeinsamer Rekuperator 130 vorhanden ist.  Energy storage device 1 on a single, common recuperator 130. The working gas A is so switchably conducted by means of switching means 400, 401 as valves, that a charging circuit 100 and a discharge circuit 200 is formed, similar to the loading circuit 100 shown in Figures 2 and 3, respectively. Discharge cycle 200, with the exception that only a single, common recuperator 130 is present.
In einer weiteren, besonders vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die In a further, particularly advantageous embodiment, the
Energiespeichervorrichtung 1 nebst dem Ladekreislauf 100 und dem Entladekreislauf 200 zudem noch ein Vorwärmesystem 150 für ein zirkulierendes Vorwärmfluid V. Das Vorwärmesystem 150 umfasst insbesondere einen ersten Fluidspeicher 152, in welchem ein erwärmtes Vorwärmfluid VI gespeichert wird, einen zweiten Fluidspeicher 222, in welchem ein abgekühltes Vorwärmfluid V2 gespeichert wird, sowie Fluidleitungen 155, 224 und gegebenenfalls Fördermittel 153, 223 um das Vorwärmfluid V im Energy storage device 1 together with the charging circuit 100 and the discharge circuit 200 also has a preheating system 150 for a circulating preheating fluid V. The preheating system 150 includes in particular a first fluid reservoir 152, in which a heated Vorwärmfluid VI is stored, a second fluid reservoir 222, in which a cooled Vorwärmfluid V2 is stored, and fluid lines 155, 224 and optionally conveying means 153, 223 to the preheating fluid V in
Vorwärmesystem 150 zu zirkulieren und insbesondere dem Vorwärmer 151 und dem Kühler 221 zuzuführen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird das Vorwärmfluid V, ausgehend vom ersten Fluidspeicher 152 das erwärmte Vorwärmfluid V dem Vorwärmer 151 zugeführt, und das danach abgekühlte Vorwärmfluid V dem zweiten Fluidspeicher 222 zugeführt. Das abgekühlte Vorwärmfluid V des zweiten Fluidspeichers 222 wird einem Kühler 221 zugeführt, und das danach erwärmte Vorwärmfluid V dem ersten Fluidspeicher 152 zugeführt. Als Vorwärmfluid V wird vorzugsweise Wasser verwendet, da Wasser bezüglich Wärme eine hohe Speicherdichte aufweist. Der zweite Preheat system 150 to circulate and in particular the preheater 151 and the radiator 221 supply. In the illustrated embodiment, the preheating fluid V, starting from the first fluid reservoir 152, the heated preheating fluid V is supplied to the preheater 151, and the then cooled Vorwärmfluid V the second fluid reservoir 222 supplied. The cooled preheating fluid V of the second fluid reservoir 222 is supplied to a radiator 221, and the preheating fluid V heated thereafter is supplied to the first fluid reservoir 152. Water is preferably used as preheating fluid V, since water has a high storage density with respect to heat. The second
Fluidspeicher 222 könnte als ein Flüssigkeitsbehälter ausgestaltet sein, sodass dasFluid reservoir 222 could be configured as a liquid container, so that the
Vorwärmesystem 150 einen geschlossenen Kreislauf ausbildet. Der zweite Fluidspeicher 222 könnte auch offen ausgestaltet sein, wobei an Stelle eines Behälters auch ein Preheating system 150 forms a closed circuit. The second fluid reservoir 222 could also be open, wherein instead of a container also
Gewässer, beispielsweise ein See, geeignet wäre zur Aufnahme des abgekühlten Waters, such as a lake, would be suitable for receiving the cooled
Vorwärmfluides V beziehungsweise zur Bereitstellung von Kühlfluid V. Vorwärmfluides V or to provide cooling fluid V.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung wird die Energiespeichervorrichtung 1 zur Speicherung von elektrischer Energie und zur zeitlich versetzten Abgabe von elektrischer Energie verwendet. Figur 4 zeigt eine derartige Speichervorrichtung für elektrische Energie umfassend die Energiespeichervorrichtung 1 sowie umfassend einen In a particularly advantageous embodiment, the energy storage device 1 is used for the storage of electrical energy and for the staggered delivery of electrical energy. FIG. 4 shows such an electrical energy storage device comprising the energy storage device 1 and comprising one
Elektromotor 170 und einen Generator 290. In einer besonders vorteilhaften Electric motor 170 and a generator 290. In a particularly advantageous
Ausgestaltung sind der Elektromotor 170 und der Generator 290 zu einer einzigen Maschine zusammengefasst unter Ausbildung eines sogenannten Motorgenerators. Die in Figur 4 dargestellte Energiespeichervorrichtung 1 ist daher besonders günstig herstellbar, weil nur ein einziger Motorgenerator 170/290, ein einziger Hochtemperaturregenerator 120 und ein einziger Rekuperator 130 erforderlich ist.  Embodiment, the electric motor 170 and the generator 290 are combined into a single machine to form a so-called motor generator. The energy storage device 1 shown in Figure 4 is therefore particularly low to produce because only a single motor generator 170/290, a single Hochtemperaturregenerator 120 and a single recuperator 130 is required.
Zur Funktionsweise der in Figur 4 dargestellten, besonders vorteilhaften For the operation of the illustrated in Figure 4, particularly advantageous
Energiespeichervorrichtung 1 werden nachfolgend noch einige Details erläutert. Der erste Verdichter 110, der erste Expander 140, der erste Rekuperator 130 sowie der Vorwärmer 151 bilden im Ladekreislauf 100 eine Wärmepumpe. Das vorgeheizteEnergy storage device 1 will be explained below some details. The first compressor 110, the first expander 140, the first recuperator 130 and the preheater 151 form a heat pump in the charging circuit 100. The preheated
Arbeitsgas A wird dem ersten Verdichter 110 zugeführt und darin auf den maximalen Druck beziehungsweise auf die maximale Temperatur im Ladekreislauf 100 gebracht. Das Arbeitsgas A wird danach durch den Hochtemperaturregenerator 120 geleitet, dabei abgekühlt und nachfolgend im Rekuperator 130 nochmals abgekühlt. Das Arbeitsgas A wird danach im ersten Expander 140 entspannt auf den tiefsten Druck im Ladekreislauf 100, wobei die dadurch im ersten Expander 140 freigesetzte Energie zum teilweisen Antrieb des ersten Verdichters 110 genutzt wird. Das Arbeitsgas A fliest danach durch den Vorwärmer 151 und wird dabei vorgewärmt. Der Vorwärmer 151 ist mit dem Vorwärmesystem 150 verbunden und bezieht die Wärmeenergie aus dem ersten Working gas A is supplied to the first compressor 110 and brought therein to the maximum pressure or to the maximum temperature in the charging circuit 100. The working gas A is then passed through the Hochtemperaturregenerator 120, thereby cooled and then cooled again in the recuperator 130. The working gas A is then expanded in the first expander 140 to the lowest pressure in the charging circuit 100, wherein the energy released thereby in the first expander 140 is used for the partial drive of the first compressor 110. The working gas A then flows through the preheater 151 and is preheated. The preheater 151 is connected to the preheating system 150 and receives the heat energy from the first
Fluidspeicher 152 für das warme Vorwärmfluid, in der dargestellten Ausführungsform als warmes Wasser. Fluid storage 152 for the warm preheating fluid, in the illustrated embodiment as warm water.
Der Entladekreislauf 200 umfasst einen zweiten Verdichter 210, ausgestaltet als ein zwischengekühlter Gasturbinenverdichter mit einem Kühler 221, und umfasst den Rekuperator 130, den Hochtemperaturregenerator 120, den zweiten Expander 250 und den ersten Kühler 270, der zur Umgebungstemperatur U kühlt. Der Kühler 221 ist über Leitungen 224 mit dem Vorwärmesystem 150 verbunden, wobei kühles Fluid dem Speicher 222 entnommen wird, über das Fördermittel 223 dem Kühler 221 zugeführt wird, und wobei das erwärmte Fluid dem Speicher 152 zugeführt wird. The discharge circuit 200 includes a second compressor 210 configured as an intercooled gas turbine compressor with a radiator 221 and includes the recuperator 130, the high temperature regenerator 120, the second expander 250, and the first radiator 270 that cools to ambient temperature U. The radiator 221 is connected to the preheating system 150 via lines 224, with cool fluid being removed from the reservoir 222, via which conveyor 223 is supplied to the radiator 221, and the heated fluid is supplied to the accumulator 152.
Figur 5 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel eines zwischengekühlten zweiten Verdichters 210, umfassend einen Niederdruckteilverdichter 21 Ob, einen Zwischenkühler 221 und einen Hochdruckteilverdichter 210a. Das Arbeitsgas A, welches im ersten Kühler 270 beinahe auf Umgebungstemperatur gekühlt wurde, tritt in den zweiten Verdichter 210, ein und wird weiter verdichtet. Durch den Zwischenkühler 221 wird die erforderliche Kompressionsenergie reduziert, und es wird angenähert eine isotherme Kompression erzielt. Die vom Zwischenkühler 221 abgeführt Wärme wird im erstenFIG. 5 schematically shows an exemplary embodiment of an intercooled second compressor 210, comprising a low-pressure part compressor 21 Ob, an intercooler 221 and a high-pressure part compressor 210 a. The working gas A, which has been cooled almost to ambient temperature in the first radiator 270, enters the second compressor 210, and is further compressed. Intercooler 221 reduces the required compression energy and provides approximately isothermal compression. The heat dissipated by the intercooler 221 is in the first
Fluidspeicher 152, ein Warmwasserspeicher, gespeichert. Das Arbeitsgas A wird danach dem Rekuperator 130 zugeführt und wird dabei erwärmt. Die maximale Fluid storage 152, a hot water tank, stored. The working gas A is then supplied to the recuperator 130 and is heated. The maximal
Zyklustemperatur wird beim Austritt des Hochtemperatur-Regenerators 120 erreicht. Der zweite Expander 250 treibt über die gemeinsame Welle 214 sowohl den zweiten Cycle temperature is reached at the exit of the high temperature regenerator 120. The second expander 250 drives both the second via the common shaft 214
Verdichter 210 als auch den Generator 290 an. Der in Figur 5 dargestellte zweiteCompressor 210 and the generator 290 on. The second illustrated in Figure 5
Verdichter 210 mit Zwischenkühler 221 weist den Vorteil auf, dass der Entladekreislauf 200 eine hohe Leistungsdichte aufweist. Der Gasturbinenwirkungsgrad kann durch zusätzliche Zwischenkühler 221 noch weiter gesteigert werden, da sich die Kompression dadurch noch weiter einer idealen isotherm Kompression annähert. Compressor 210 with intercooler 221 has the advantage that the discharge circuit 200 has a high power density. The gas turbine efficiency can be further increased by additional intercoolers 221 as the compression thereby further approaches ideal isothermal compression.
Figur 6 zeigt eine weitere Anordnung, bei welcher der zweite Kühler 221 dem zweiten Verdichte 210 nachgeschaltet ist. Figur 7 zeigt eine weitere Anordnung, bei welcher der zweite Kühler 221 dem zweiten Verdichte 210 vorgeschaltet ist. Die beiden, in Figur 6 und 7 dargestellten, an sich auch vorteilhaften Ausführungsformen weisen gegenüber der in Figur 5 dargestellten Ausführung eine geringere Leistungsdichte und FIG. 6 shows a further arrangement in which the second cooler 221 is connected downstream of the second compressor 210. FIG. 7 shows a further arrangement in which the second radiator 221 is connected upstream of the second compressor 210. The two embodiments shown in FIGS. 6 and 7, which are also advantageous per se, have a lower power density than the embodiment shown in FIG
Speicherwirkungsgrad auf. Storage efficiency on.
Figur 8 zeigt eine zweiwellige Gasturbinenanordnung. Der zweite Expander 250 umfasst einen Hochdruckexpander 250b sowie einen Niederdruckexpander 250a, wobei der Hochdruckexpander 250a über eine zweite Welle 214b mit dem zweiten Verdichter 210 verbunden ist und diesen als frei laufende Einheit antreibt, und wobei der FIG. 8 shows a two-shaft gas turbine arrangement. The second expander 250 comprises a high-pressure expander 250b and a low-pressure expander 250a, wherein the high-pressure expander 250a is connected to the second compressor 210 via a second shaft 214b and drives it as a free-running unit, and wherein the
Niederdruckexpander 250a über eine erste Welle 214a mit dem Generator 290 verbunden ist. Diese Anordnung weist den Vorteil auf, dass zweiwellige Anlagen ein gegenüber einwelligen Anlagen verbessertes Betriebsverhalten in der Teillast besitzen, und dass Standardkomponenten wie Compander, eine Kombination aus Expander und Verdichter, mit ökonomischem Vorteil verwendet werden können. Low-pressure expander 250a is connected to the generator 290 via a first shaft 214a. This arrangement has the advantage that twin-shaft plants have a partial-load performance that is better than single-shaft plants and that standard components such as Compander, a combination of expander and compressor, can be used with economic advantage.
Figur 9 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Energiespeichervorrichtung 1 , die wiederum einen Ladekreislauf 100, einen Entladekreislauf 200 sowie einen Figure 9 shows another embodiment of an energy storage device 1, which in turn a charging circuit 100, a discharge circuit 200 and a
Vorwärmekreislauf 150 umfasst. Die Energiespeichervorrichtung 1 gemäss Figur 9 ist ähnlich ausgestaltet wie die Energiespeichervorrichtung 1 gemäss Figur 4, unterscheidet sich jedoch zumindest bezüglich der nachfolgenden Aspekte: Preheating cycle 150 includes. The energy storage device 1 according to FIG. 9 is configured similarly to the energy storage device 1 according to FIG. 4, but differs at least with regard to the following aspects:
- Der Vorwärmekreislauf 150 ist als geschlossener Kreislauf ausgestaltet, umfassend einen geschlossenen Behälter 22, wobei als Fluid im geschlosseren Kreislauf  The preheating circuit 150 is designed as a closed circuit, comprising a closed container 22, being used as fluid in the closed circuit
vorzugsweise Wasser verwendet wird. Zudem ist im Vorwärmekreislauf 150 ein preferably water is used. In addition, in the preheating circuit 150 a
Wärmetauscher 154 angeordnet, welcher gegenüber der Umgebung U Wärme austauscht. Der Wärmetauscher 154 kann alternativ auch zwischen dem Kaltwasserspeicher 222 und der Fördereinrichtung 223 angeordnet sein. Der Wärmetauscher 154 kann alternativ auch im Kaltwasserspeicher 222 angeordnet sein, um direkt zwischen dem Kaltwasserspeicher 222 und der Umgebung U oder einem weiteren Medium Wärme auszutauschen. Heat exchanger 154 is arranged, which exchanges heat with respect to the environment U. The heat exchanger 154 may alternatively be arranged between the cold water reservoir 222 and the conveyor 223. The heat exchanger 154 may alternatively be arranged in the cold water storage 222 in order to exchange heat directly between the cold water storage 222 and the environment U or another medium.
Beispielsweise könnte der Kaltwasserspeicher 222 nachts durch den Wärmetauscher 154 gekühlt werden. For example, the cold water storage 222 could be cooled by the heat exchanger 154 at night.
- Der Ladekreislauf 100 umfasst in einer vorteilhaften Ausgestaltung eine Zusatzheizung 190, welche zwischen dem ersten Verdichter 110 und dem Hochtemperaturregenerator 120 angeordnet ist. Die Zusatzheizung 190 dient dazu das den ersten Verdichter 110 verlassende, heisse Arbeitsgas A nochmals nachzuerhitzen, beispielsweise von 750 °C auf 1500°C, um dadurch die im Hochtemperaturregenerator 120 gespeicherte Energie zu erhöhen. Die Zusatzheizung 190 könnte beispielsweise eine Elektroheizung 190a enthalten um das durchfliessende Arbeitsgas A zu erhitzen. Abhängig von der durch die Zusatzheizung 190 bewirkten Temperaturerhöhung des Arbeitsgases A kann die im Hochtemperaturregenerator 120 gespeicherte Wärmeenergie um einen beträchtlichen Faktor, erhöht werden, beispielsweise um einen Faktor 2. - The charging circuit 100 includes in an advantageous embodiment, an additional heater 190, which between the first compressor 110 and the Hochtemperaturregenerator 120 is arranged. The auxiliary heater 190 serves to reheat the hot working gas A leaving the first compressor 110, for example, from 750 ° C. to 1500 ° C., thereby increasing the energy stored in the high-temperature regenerator 120. The additional heater 190 could for example contain an electric heater 190a to heat the flowing working gas A. Depending on the temperature increase of the working gas A caused by the additional heater 190, the heat energy stored in the high-temperature regenerator 120 can be increased by a considerable factor, for example by a factor of 2.
- Der Entladekreislauf 200 umfasst einen zusätzlichen Kühler 260, über welchen dem Entladekreislauf 200 Wärme für einen Wärmeprozess 260a entnommen werden kann. The discharge circuit 200 includes an additional cooler 260, via which the discharge circuit 200 heat for a heat process 260a can be removed.
Der Wärmeprozess 260a könnte beispielsweise ein lokaler Wärmeverbund zur Beheizung von Häusern sein. For example, the heating process 260a could be a local heating network for heating homes.
In Figur 9 sind zudem noch Schaltmittel 400, 401 bzw. Ventile dargestellt, welche erforderlich sind um bei der dargestellten Energiespeichervorrichtung 1 zwischen dem Ladevorgang und dem Entladevorgang beziehungsweise zwischen Ladekreislauf 100 und Entladekreislauf 200 umzuschalten. FIG. 9 also shows switching means 400, 401 or valves which are required in order to switch over between the charging process and the discharging process or between the charging circuit 100 and the discharging circuit 200 in the illustrated energy storage device 1.
Die in Figur 9 dargestellte Energiespeichervorrichtung 1 weist unter anderem den Vorteil auf, dass, falls erwünscht, Wärmeenergie auch direkt abgeführt werden kann, undThe energy storage device 1 shown in FIG. 9 has, inter alia, the advantage that, if desired, heat energy can also be dissipated directly, and
Wärmeenergie zudem auch an unterschiedlichen Stellen und zu unterschiedlich hohen Temperaturen abgeführt werden kann. Wie in Figur 9 dargestellt kann der zweite Fluidspeicher 222 beispielsweise auch als geschlossener Behälter ausgestaltet sein, wobei im Vorwärmekreislauf 150 ein zusätzlicher Wärmetauscher 154 angeordnet ist, welcher Wärme mit der Umgebung austauscht. Heat energy can also be dissipated at different locations and to different high temperatures. As shown in FIG. 9, the second fluid reservoir 222 can, for example, also be designed as a closed container, wherein an additional heat exchanger 154, which exchanges heat with the environment, is arranged in the preheating circuit 150.
Figur 10 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Energiespeichervorrichtung 1, die wiederum einen Ladekreislauf 100 mit Leitungen 101, einen Entladekreislauf 200 mit Leitungen 201 sowie einen Vorwärmekreislauf 150 umfasst. Der Vorwärmekreislauf 150 ist nicht im Detail dargestellt, ist jedoch gleich ausgestaltet wie in Figur 9 dargestellt. In Figur 10 werden die Kühler 221 und der Vorwärmer 151 somit vom Vorwärmekreislauf 150 gespeist. Der Kühler 270 kühlt gegen Umgebungstemperatur U. Figur 10 zeigt die Energiespeichervorrichtung 1 während des Entladevorgangs, wobei die Leitungen 201 des Entladekreislaufs 200 mit durchgezogenen Linien dargestellt sind, und wobei alle Ventile 401 geöffnet sind und alle Ventile 400 geschlossen sind. Die Leitungen 101 des Ladekreislaufs 100 sind mit gestrichelten Linien dargestellt. Werden alle Ventile 401 geschlossen und Ventile 400 geöffnet so ist die Energiespeichervorrichtung 1 im FIG. 10 shows a further exemplary embodiment of an energy storage device 1, which in turn comprises a charging circuit 100 with lines 101, a discharge circuit 200 with lines 201, and a preheating circuit 150. The preheating circuit 150 is not shown in detail, but is configured the same as shown in Figure 9. In FIG. 10, the coolers 221 and the preheater 151 are thus fed by the preheating circuit 150. The radiator 270 cools to ambient temperature U. FIG. 10 shows the FIG Energy storage device 1 during the discharging process, wherein the lines 201 of the Entladekreislaufs 200 are shown in solid lines, and wherein all the valves 401 are opened and all valves 400 are closed. The lines 101 of the charging circuit 100 are shown in dashed lines. When all valves 401 are closed and valves 400 are opened, the energy storage device 1 is in position
Ladezustand. Die dargestellte Energiespeichervorrichtung 1 ist als Zweiwellenanlage ausgestaltet und umfasst einen einzigen Turbo lader, auch als Compander bezeichnet, welcher den zweiten Verdichter 210, den Hochdruckteil des zweiten Expanders 250b, sowie die zweite Welle 214b umfasst. Abhängig von der Stellung der Ventile 400, 401 wird der Turbolader entweder wie vorhin beschrieben genutzt, oder derart genutzt, dass dieser den ersten Expander 140 und den ersten Verdichter 110b ausbildet, wobei der erste Expander 140 und der erste Verdichter 110b über die zweite Welle 114b miteinander verbunden sind. Durch diese Schaltung kann, im Vergleich zu den bisher dargestellten Ausführungsbeispielen, ein Turbo lader eingespart werden. Der Niederdruckteil des Expanders 250a ist über die erste Welle 214a direkt mit dem Generator 290 verbunden. Der Niederdruckteil des ersten Verdichters 110a ist über die erste Welle 114a direkt oder über ein Getriebe mit dem Motor 170 verbunden. Der Verdichter 110a könnte auch über ein Getriebe 172 mit dem Motor 170 verbunden sein, wie in den Figuren 11c oder 1 ld dargestellt. Ein Vorteil der in Figur 10 dargestellten Energiespeichervorrichtung 1 ist somit, dass diese einen einzigen Turbo lader bzw. Compander benötigt, welcher freilaufend ausgestaltet ist. Da der Hochdruckteil des zweiten Expanders 250b des Entladeprozesses 200 grösser als der Hochdruckteil des ersten Expanders 140 des Ladeprozesses 100 ausfallen muss, ist dieser mit einer auf den Volumenstrom des Arbeitsgases A wirksamen Regeleinrichtung auszustatten, um während des Ladebetriebes dem geringeren Eintrittsvolumenstrom des Expanders 140 gerecht zu werden. Diese Energiespeichervorrichtung 1 ist somit besonders kostengünstig herstellbar. Im  State of charge. The illustrated energy storage device 1 is designed as a two-shaft system and comprises a single turbo loader, also referred to as compander, which includes the second compressor 210, the high-pressure part of the second expander 250b, and the second shaft 214b. Depending on the position of the valves 400, 401, the turbocharger is either utilized as previously described or used to form the first expander 140 and the first compressor 110b, with the first expander 140 and the first compressor 110b being connected via the second shaft 114b connected to each other. By this circuit can be saved in comparison to the previously illustrated embodiments, a turbo charger. The low pressure part of the expander 250a is directly connected to the generator 290 via the first shaft 214a. The low pressure part of the first compressor 110a is connected to the engine 170 via the first shaft 114a directly or via a transmission. The compressor 110a could also be connected to the engine 170 via a gear 172, as shown in FIGS. 11c or 11d. An advantage of the energy storage device 1 shown in Figure 10 is thus that this requires a single turbo charger or compander, which is designed to run freely. Since the high-pressure part of the second expander 250b of the unloading process 200 has to be larger than the high-pressure part of the first expander 140 of the charging process 100, this must be equipped with a control device that acts on the volume flow of the working gas A in order to meet the lower inlet volume flow of the expander 140 during the loading operation become. This energy storage device 1 is thus particularly inexpensive to produce. in the
Gegensatz dazu benötigen die in den Figuren 1 , 4 und 9 dargestellten In contrast, those shown in Figures 1, 4 and 9 need
Energiespeichervorrichtungen 1 jeweils zwei Turbolader, so dass sie als zweiwellige Anordnung ausgeführt sind. Energy storage devices 1 each have two turbochargers, so that they are designed as a two-shaft arrangement.
Die Figuren 1 la bis 11h zeigen unterschiedlich ausgestaltete Komponenten von FIGS. 1 a to 11 h show differently configured components of FIG
Wärmepumpen des Ladekreislaufs 100. Figur I Ia zeigt eine Anordnung von Motor 170, erstem Verdichter 110 und erstem Expander 140, welche an einer gemeinsamen Welle 114 angeordnet sind. Der erste Verdichter 110 ist als Axial- oder Inline-Radial- Verdichter ausgestaltet oder als eine Kombination von Axial und Radialverdichter. Heat Pumps of the Charging Cycle 100. FIG. 1a shows an arrangement of motor 170, first compressor 110 and first expander 140, which are arranged on a common shaft 114. The first compressor 110 is configured as an axial or inline radial compressor or as a combination of axial and radial compressor.
Vorteilhafterweise wird die Anordnung mit einer Drehzahl von 3000 Umdrehungen pro Minute betrieben, inbesondere um den Motor 170 mit einer Netzfrequenz von 50 Hz zu betreiben. Die Anordnung kann zum Beispiel auch mit einer Drehzahl von 3600 Advantageously, the arrangement is operated at a speed of 3000 revolutions per minute, in particular to operate the motor 170 with a mains frequency of 50 Hz. The arrangement can also, for example, with a speed of 3600
Umdrehungen pro Minute betrieben werden, insbesondere wenn der Motor 170 mit einer Netzfrequenz von 60 Hz betrieben wird. Diese Anordnung ist insbesondere für eine grosse Anlage von insbesondere mehr als 15 MW geeignet. Figur 1 lb zeigt eine Run revolutions per minute, especially when the motor 170 is operated at a mains frequency of 60 Hz. This arrangement is particularly suitable for a large system of more than 15 MW in particular. Figure 1 lb shows a
Anordnung von Getriebe 172, erstem Verdichter 110 und erstem Expander 140, welche an einer gemeinsamen Welle 114 angeordnet sind. Zudem ist der Motor 170 mit dem Getriebe 172 verbunden. Der erste Verdichter 110 ist als Axial- oder Inline-Radial- Verdichter ausgestaltet oder als eine Kombination von Axial und Radialverdichter. Arrangement of gear 172, first compressor 110 and first expander 140, which are arranged on a common shaft 114. In addition, the engine 170 is connected to the transmission 172. The first compressor 110 is configured as an axial or inline radial compressor or as a combination of axial and radial compressor.
Vorteilhafterweise wird die Anordnung mit einer Drehzahl von 3000 Umdrehungen pro Minute betrieben. Diese Anordnung ist insbesondere für eine kleinere Anlage von insbesondere weniger als 20 MW geeignet. Figur 11c zeigt eine Anordnung von Motor 170, erstem Verdichter 110 und erstem Expander 140, wobei der erste Verdichter 110 geteilt ausgestaltet ist, und der Niederdruckteil 110a über eine erste Welle 114a mit dem Motor 170 und der Hochdruckteil 110b über eine zweite Welle 114b mit dem Expander 140 verbunden, frei laufend, und insbesondere als Compander ausgestaltet ist. Der Niederdruckverdichter 110a ist als axialer oder radialer Niederdruckverdichter 110a ausgestaltet. Vorteilhafterweise wird der Niederdruckverdichter 110a mit einer Drehzahl von 3000 Umdrehungen pro Minute betrieben, und der Compander rotiert freilaufend mit vorzugsweise einer Drehzahl von über 3000 Umdrehungen pro Minute. Diese Anordnung ist insbesondere für eine grosse Anlage von insbesondere mehr als 15 MW geeignet. Figur 1 ld zeigt eine Anordnung von Getriebe 172, erstem Verdichter 110 und erstem Expander 140, wobei der erste Verdichter 110 geteilt ausgestaltet ist, und der eine Teil über eine erste Welle 114a mit dem Getriebe 172 und der andere Teil über eine zweite Welle 114b mit dem Expander 140 verbunden, frei laufend ausgestaltet ist und insbesondere einen Compander ausbildet. Zudem ist der Motor 170 mit dem Getriebe 172 verbunden. Vorteilhafterweise wird der Niederdruckverdichter 110a mit einer Drehzahl von über 3000 Umdrehungen pro Minute betrieben, und der Compander rotiert freilaufend ebenfalls mit vorzugsweise einer Drehzahl von über 3000 Umdrehungen pro Minute. Diese Anordnung ist insbesondere für eine kleine Anlage von insbesondere weniger als 20 MW geeignet. Figur 1 le zeigt eine Anordnung von Getriebe 172, erstem Verdichter 110 und erstem Expander 140, wobei der erste Verdichter 110 und der erste Expander 140 mit dem Getriebe 172 verbunden sind, um deren Drehzahl über das Getriebe 172 anzupassen. Zudem ist der Motor 170 mit dem Getriebe 172 verbunden. Der erste Verdichter 110 ist als Radialverdichter ausgestaltet. Das Getriebe 172 erlaubt es die Drehzahl von erstem Verdichter 110 und erstem Expander 140 gegenseitig anzupassen. Aufgrund der inhärenten Flexibilität der Anordnung ist sie für ein weites Leistungsspektrum von bis zu 40 MW geeignet. Figur 1 lf zeigt eine Anordnung von Getriebe 172, erstem Verdichter 110 und erstem Expander 140, wobei der erste Advantageously, the arrangement is operated at a speed of 3000 revolutions per minute. This arrangement is particularly suitable for a smaller system of particular less than 20 MW. FIG. 11 c shows an arrangement of motor 170, first compressor 110 and first expander 140, wherein first compressor 110 is designed to be split, and low-pressure part 110 a via a first shaft 114 a to motor 170 and high-pressure part 110 b via a second shaft 114 b to the first Expander 140 connected, free-running, and in particular designed as a compander. The low pressure compressor 110a is configured as an axial or radial low pressure compressor 110a. Advantageously, the low-pressure compressor 110a is operated at a speed of 3000 revolutions per minute, and the Compander rotates freely, preferably at a speed of over 3000 revolutions per minute. This arrangement is particularly suitable for a large system of more than 15 MW in particular. 1 d shows an arrangement of gear 172, first compressor 110 and first expander 140, wherein the first compressor 110 is designed to be split, and the one part via a first shaft 114a with the gear 172 and the other part via a second shaft 114b with connected to the expander 140, freely running and in particular forms a Compander. In addition, the engine 170 is connected to the transmission 172. Advantageously, the low-pressure compressor 110a is operated at a speed of over 3000 revolutions per minute, and the Compander rotates free-running also preferably with a speed of over 3000 revolutions per minute. This arrangement is particularly suitable for a small system of particular less than 20 MW. 1 le shows an arrangement of gear 172, first compressor 110 and first expander 140, wherein the first compressor 110 and the first expander 140 are connected to the gear 172 to adjust their speed via the gear 172. In addition, the engine 170 is connected to the transmission 172. The first compressor 110 is designed as a radial compressor. The transmission 172 allows the speed of the first compressor 110 and first expander 140 to match each other. Due to the inherent flexibility of the arrangement, it is suitable for a wide power range of up to 40 MW. Figure 1 lf shows an arrangement of gear 172, first compressor 110 and first expander 140, wherein the first
Verdichter 1 10 einen Niederdruckverdichter 110a sowie einen Hochdruckverdichter 110b umfasst, wobei der Niederdruckverdichter 110a, der Hochdruckverdichter 110b und der erste Expander 140 mit dem Getriebe 172 verbunden sind, um deren Drehzahl über das Getriebe 172 anzupassen. Der Niederdruckverdichter 110a sowie der Compressor 1 10 includes a low-pressure compressor 110 a and a high-pressure compressor 110 b, wherein the low-pressure compressor 110 a, the high-pressure compressor 110 b and the first expander 140 are connected to the transmission 172 to adjust their speed via the transmission 172. The low-pressure compressor 110a and the
Hochdruckverdichter 110b sind als Radialverdichter ausgestaltet. Aufgrund der inhärenten Flexibilität der Anordnung ist sie für ein weites Leistungsspektrum von bis zu 40 MW geeignet. Figur 11g zeigt eine Anordnung von Motor 170, erstem Verdichter 110 und erstem Expander 140, wobei der erste Verdichter 110 geteilt ausgestaltet ist, und der  High-pressure compressor 110b are designed as a radial compressor. Due to the inherent flexibility of the arrangement, it is suitable for a wide power range of up to 40 MW. FIG. 11g shows an arrangement of motor 170, first compressor 110 and first expander 140, wherein the first compressor 110 is designed to be split, and FIG
Hochdruckverdichter 110b über eine erste Welle 114a mit dem Motor 170 und der Niederdruckverdichter 110a über eine zweite Welle 114b mit dem Expander 140 verbunden, frei laufend, und insbesondere als Turbolader ausgestaltet ist. Der High-pressure compressor 110b via a first shaft 114a to the engine 170 and the low-pressure compressor 110a via a second shaft 114b connected to the expander 140, free-running, and in particular designed as a turbocharger. Of the
Hochdruckverdichter 110b ist als Kolbenverdichter ausgestaltet, welcher vorzugsweise ohne zwischengeschaltetes Getriebe vom Motor 170 angetrieben ist. Der High-pressure compressor 110b is designed as a piston compressor, which is preferably driven by the engine 170 without an intermediate gearbox. Of the
Niederdruckverdichter 110a ist als axialer oder radialer Niederdruckverdichter 110a ausgestaltet. Der Expander 140 ist als axialer oder radialer Expander ausgestaltet und bildet zusammen mit dem Niederdruckverdichter 110a den Turbolader. Low pressure compressor 110a is configured as an axial or radial low pressure compressor 110a. The expander 140 is configured as an axial or radial expander and forms the turbocharger together with the low-pressure compressor 110a.
Vorteilhafterweise wird der Hochdruckverdichter 110b mit einer Drehzahl von 3000 Umdrehungen oder von 1500 Umdrehungen pro Minute betrieben, und der Turbolader rotiert freilaufend mit vorzugsweise einer Drehzahl von über 3000 Umdrehungen pro Minute. Diese Anordnung ist insbesondere für eine kleine Anlage von insbesondere weniger als 2 MW geeignet. Figur 11h zeigt eine weitere Ausgestaltung einer Advantageously, the high-pressure compressor 110b is operated at a speed of 3000 revolutions or 1500 revolutions per minute, and the turbocharger rotates freely, preferably at a speed of more than 3000 revolutions per minute Minute. This arrangement is particularly suitable for a small system of particular less than 2 MW. FIG. 11h shows a further embodiment of a
Wärmepumpe, welche im Unterschied zu der in Figur 11g dargestellten Heat pump, which in contrast to that shown in Figure 11g
Ausführungsform zudem ein Getriebe 172 umfasst, sodass der Hochdruckverdichter 110b, welcher als Kolbenkompressor ausgestaltet ist, vom Motor 170 über das Getriebe 172 angetrieben ist. Vorteilhafterweise wird der Motor 170 mit einer Netzfrequenz von 50 Hz, und inbesondere mit einer Drehzahl von 3000 Umdrehungen oder von 1500 Umdrehungen pro Minute betrieben, wogegen der Kolbenkompressor mit einer um das Übersetzungsverhältnis des Getriebes 172 erhöhten Drehzahl, beispielweise grösser 3000 Umdrehungen pro Minute. Embodiment also includes a transmission 172, so that the high-pressure compressor 110 b, which is designed as a reciprocating compressor, is driven by the motor 170 via the gear 172. Advantageously, the motor 170 is operated at a mains frequency of 50 Hz, and in particular at a speed of 3000 revolutions or 1500 revolutions per minute, whereas the reciprocating compressor with an increased by the gear ratio of the transmission 172 speed, for example greater 3000 revolutions per minute.
Die Figur I ii zeigt Komponenten eines Entladekreislaufs 200 im Detail. Figur I ii zeigt eine Anordnung mit einem zweiten Expander 250, welcher ein Getriebe 172 antreibt, wobei das Getriebe 172 einen zweiten Verdichter 210 umfassend vier Teilverdichter 210a, 210b, 210c, 21 Od sowie einen Generator 290 antreibt. Die in den Figuren 1 la bis 11h dargestellten Anordnungen könnten auch für einen Entladekreislauf 200 verwendet werden, indem der Motor 170 durch einen Generator 290, der erste Verdichter 110 durch den zweiten Verdichter 210 und der erste Expander 140 durch den zweiten Expander 250 ersetzt wird. FIG. 11 shows components of a discharge circuit 200 in detail. FIG. 11 shows an arrangement with a second expander 250 which drives a transmission 172, wherein the transmission 172 drives a second compressor 210 comprising four partial compressors 210a, 210b, 210c, 21 Od and a generator 290. The arrangements shown in FIGS. 1a to 11h could also be used for a discharge circuit 200 by replacing the motor 170 by a generator 290, the first compressor 110 by the second compressor 210, and the first expander 140 by the second expander 250.
Bei den in den Figuren 1 bis 1 Ii dargestellten Ausführungsbeispielen wird der In the exemplary embodiments illustrated in FIGS. 1 to 1, the embodiment of FIG
Ladekreislauf 100 und der Entladekreislauf 200 vorteilhafterweise druckaufgeladen betrieben. Der erste Verdichter 110 und der zweite Verdichter 210 sind vorzugsweise als ein Radial- oder als Axialverdichter ausgestaltet. Besonders vorteilhaft ist die Charging circuit 100 and the discharge circuit 200 advantageously operated pressure charged. The first compressor 110 and the second compressor 210 are preferably configured as a radial compressor or as an axial compressor. Particularly advantageous is the
Verwendung eines Getriebeverdichters, an dessen Getriebe 172 wie in Figur 1 le oder 1 lf dargestellt, auch der Expander 140 angeschlossen werden kann. Der erste und/oder der zweite Verdichter 110, 210 könnte jedoch auch als ein Kolbenverdichter, wie in den Figuren 11g und 11h dargestellt, als ein Schraubenverdichter ausgestaltet sein. Using a gear compressor, shown on the gear 172 as shown in Figure 1 le or 1 lf, and the expander 140 can be connected. However, the first and / or second compressor 110, 210 could also be configured as a reciprocating compressor, as shown in FIGS. 11g and 11h, as a screw compressor.
Der erste Verdichter 110 und der zweite Verdichter 210 sind vorzugsweise ohne eine Regeleinrichtung ausgerüstet. Der erste und zweite Verdichter 110, 210 könnte jedoch auch mit einer Durchfluss-Regeleinrichtung ausgerüstet werden. Vorzugsweise besteht beim ersten Verdichter oder zweiten Verdichter 110, 210 vom Typ Radial und Axial die Durchfluss-Regeleinrichtung aus einem oder mehreren Vorleiträdern. In einer möglichen Ausfuhrungsform könnte bei einem ersten Verdichter 110 oder zweiten Verdichter 210 vom Typ Radial und Axial die Durchfluss-Regeleinrichtung aus einem oder mehreren verstellbaren Diffusoren bestehen. Optional könnte beim ersten oder zweiten Verdichter 110, 210 vom Typ Radial oder Axial die Durchflussregelung aus einer Kombination von Vorleitrad- und Diffusorregelung bestehen. The first compressor 110 and the second compressor 210 are preferably equipped without a control device. However, the first and second compressors 110, 210 could also be equipped with a flow control device. Preferably, the first compressor or second compressor 110, 210 of the type radial and axial the Flow control device of one or more Vorleiträdern. In one possible embodiment, in a first compressor 110 or a second compressor 210 of the radial and axial type, the flow control device could consist of one or more adjustable diffusers. Optionally, for the first or second radial or axial type compressor 110, 210, the flow control could consist of a combination of pilot and diffuser control.
Vorzugsweise ist der erste Verdichter 110 ungekühlt. Optional kann der erste Verdichter 110 auch mit einer Kühleinrichtung ausgestattet sein. Preferably, the first compressor 110 is uncooled. Optionally, the first compressor 110 may also be equipped with a cooling device.
Der Hochtemperaturregenerator 120 ist vorteilhafterweise ein druckfester, The Hochtemperaturregenerator 120 is advantageously a pressure-resistant,
temperaturbeständiger, wärmeisolierter Behälter. Der Hochtemperaturregenerator 120 ist vorteilhafterweise mit einem porösen, temperaturfesten Wärmespeichermaterial 121 bestückt, wobei in den freien Räumen des Hochtemperaturregenerators 120 das temperature-resistant, heat-insulated container. The Hochtemperaturregenerator 120 is advantageously equipped with a porous, temperature-resistant heat storage material 121, wherein in the free spaces of the Hochtemperaturregenerators 120
Arbeitsgas A strömt. Vorteilhafterweise ist der Hochtemperaturregenerators 120 vertikal angeordnet und wird beim Laden vorzugsweise von oben nach unten durchströmt und beim Entladen von unten nach oben. Working gas A flows. Advantageously, the Hochtemperaturregenerators 120 is arranged vertically and is preferably flowed through during loading from top to bottom and when unloading from bottom to top.
Der erste Expander 140 und der zweite Expander 250 sind vorzugsweise vom Typ Radial- oder Axialexpander. Optional kann der erste und zweite Expander 140, 250 vom Typ Kolbenexpander sein. Der erste und zweite Expander 140, 250 vom Typ Radial oder Axial sind vorzugsweise ungeregelt. Optional kann der erste und zweite Expander 140, 250 vom Typ Radial und Axial mit einer Volumenstromregelung ausgerüstet sein. Das Fluid im Vorwärmekreislauf 150 ist vorzugsweise Wasser. Optional könnten auch andere Fluide wie beispielsweise eine Mischung aus Wasser und (Mono-) Ethylenglycol verwendet werden. Der Vorwärmekreislauf 150 wird vorzugsweise drucklos betrieben. Optional kann der Vorwärmekreislauf 150 druckbeaufschlagt betrieben werden. Für diesen Fall ist der Vorwärmekreislauf 150 druckfest ausgeführt. The first expander 140 and the second expander 250 are preferably of the radial or axial expander type. Optionally, the first and second expander 140, 250 may be piston expander type. The first and second expanders 140, 250 of the radial or axial type are preferably unregulated. Optionally, the first and second expanders 140, 250 of the radial and axial type may be equipped with a volume flow control. The fluid in the preheating loop 150 is preferably water. Optionally, other fluids such as a mixture of water and (mono) ethylene glycol could be used. The preheating loop 150 is preferably operated without pressure. Optionally, the preheating circuit 150 can be operated pressurized. In this case, the preheating circuit 150 is pressure-resistant.
Vorzugsweise ist der Antrieb 170 des Ladekreislaufs 100 als Elektromotor ausgestaltet. Optional ist der Elektromotor mit einem Frequenzumrichter ausgestattet. Optional ist der Antrieb 170 des Ladekreislaufs 100 eine Dampfturbine. Optional ist der Antrieb 170 des Ladekreislaufs 100 eine Gasturbine. Optional ist der Antrieb 170 des Ladekreislaufs ein Verbrennungsmotor. Vorzugsweise werden die drehenden Komponenten des Preferably, the drive 170 of the charging circuit 100 is designed as an electric motor. Optionally, the electric motor is equipped with a frequency converter. Optional is the Drive 170 of the charging circuit 100 a steam turbine. Optionally, the drive 170 of the charging circuit 100 is a gas turbine. Optionally, the drive 170 of the charging circuit is an internal combustion engine. Preferably, the rotating components of the
Ladekreislaufs 100 bei konstanter Drehzahl betrieben. Optional werden die drehenden Komponenten des Ladekreislaufs 100 drehzahl- variabel betrieben. Charging cycle 100 operated at constant speed. Optionally, the rotating components of the charging circuit 100 are operated variable speed.
Vorzugsweise ist der Verbraucher 290 des Entladekreislaufs 200 als Generator ausgestaltet. Optional ist der Generator mit einem Frequenzumrichter ausgestattet. Preferably, the load 290 of the discharge circuit 200 is configured as a generator. Optionally, the generator is equipped with a frequency converter.
Optional ist der Verbraucher 290 des Entladekreislaufs 200 ein Verdichter. Optional ist der Verbraucher 290 des Entladekreislaufs 200 eine Pumpe. Optional ist der Verbraucher 290 des Entladekreislaufs 200 eine Schiffsschraube. Vorzugsweise werden die drehenden Komponenten des Entladekreislaufs 200 bei konstanter Drehzahl betrieben. Optional werden die drehenden Komponenten des Entladekreislaufs 200 drehzahl- variabel betrieben. Optionally, the load 290 of the discharge circuit 200 is a compressor. Optionally, the load 290 of the discharge circuit 200 is a pump. Optionally, the load 290 of the unloading circuit 200 is a propeller. Preferably, the rotating components of the discharge circuit 200 are operated at a constant speed. Optionally, the rotating components of the unloading circuit 200 are operated variable speed.
In einem weiteren möglichen Ausführungsbeispiel könnte als Arbeitsgas auch Luft verwendet werden, wobei dann sicherzustellen ist, dass des Speichermaterial im In a further possible embodiment, air could also be used as working gas, in which case it should be ensured that the storage material is in the
Hochtemperaturregenerator 120 aus einem nicht brennbaren Material besteht. Ein Getriebe 172 kann eine Mehrzahl von drehenden Wellen umfassen. Beispielsweise könnte das in Figur 1 lf von dem Motor 170 angetriebene Getriebe 172 auch mehr als vier Wellen umfassen, beispielweise auch fünf, sechs, sieben oder acht. Ein derartiges Getriebe 172 weist den Vorteil auf, dass zum Beispiel identische Verdichter parallel betrieben werden können. So könnten zum Beispiel in Figur 1 lf die beiden Verdichter 110a und 110b identisch ausgestaltet sein, und eine gemeinsame Zuführung bzw. eine gemeinsame Abführung für das Fluid aufweisen, sodass die beiden Verdichter 110a, 110b mit gleicher Drehzahl und parallel betrieben werden können. Das Getriebe 172 erlaubt es jedoch beispielsweise auch die beiden Verdichter 110a, 110b in Serie zu betreiben. Hochtemperaturregenerator 120 is made of a non-combustible material. A transmission 172 may include a plurality of rotating shafts. For example, the transmission 172 driven by the motor 170 in FIG. 1f could also comprise more than four shafts, for example also five, six, seven or eight. Such a transmission 172 has the advantage that, for example, identical compressors can be operated in parallel. For example, in FIG. 11, the two compressors 110a and 110b could be configured identically, and have a common supply or a common discharge for the fluid, so that the two compressors 110a, 110b can be operated at the same rotational speed and in parallel. However, the transmission 172 also allows, for example, the two compressors 110a, 110b to be operated in series.

Claims

Energiespeichervorrichtung (1) zur Speicherung von Energie, umfassend:  An energy storage device (1) for storing energy, comprising:
- einen Hochtemperaturregenerator (120) enthaltend ein festes, insbesondere poröses Speichermaterial sowie ein Arbeitsgas (A) als Wärmeträgermedium, um zwischen dem Speichermaterial und dem durchströmenden Arbeitsgas (A) Wärme auszutauschen,  a Hochtemperaturregenerator (120) containing a solid, in particular porous storage material and a working gas (A) as a heat transfer medium to exchange heat between the storage material and the working gas flowing through (A),
- einen geschlossenen Ladekreislauf (100) für das Arbeitsgas (A), umfassend einen ersten Verdichter (110), einen ersten Expander (140), einen ersten  - A closed charge circuit (100) for the working gas (A), comprising a first compressor (110), a first expander (140), a first
Rekuperator (130) mit einem ersten und einem zweiten Wärmetauschkanal (130a, 130b), den Hochtemperaturregenerator (120) sowie einen Vorwärmer (151), wobei der erste Verdichter (110) mit dem ersten Expander (140) mittels einer Welle (114) gekoppelt ist, und wobei der Ladekreislauf (100) derart ausgebildet ist, dass ausgehend vom Hochtemperaturregenerator (120) zumindest der erste Wärmetauschkanal (130a) des Rekuperators (130), der erste Expander (140), der Vorwärmer (151), der zweite Wärmetauschkanal (130b) des Rekuperators (130), der erste Verdichter (110) und danach der Hochtemperaturgenerator (120) unter Ausbildung eines geschlossenen Kreislaufs Fluid leitend miteinander verbunden sind, und  Recuperator (130) having a first and a second heat exchange channel (130a, 130b), the Hochtemperaturregenerator (120) and a preheater (151), wherein the first compressor (110) coupled to the first expander (140) by means of a shaft (114) and wherein the charging circuit (100) is configured such that, starting from the high-temperature regenerator (120), at least the first heat exchange channel (130a) of the recuperator (130), the first expander (140), the preheater (151), the second heat exchange channel ( 130 b) of the recuperator (130), the first compressor (110) and then the high-temperature generator (120) to form a closed circuit fluid conductively connected to each other, and
- einen geschlossenen Entladekreislauf (200),  a closed discharge circuit (200),
dadurch gekennzeichnet, dass ein Schaltmittel (400, 401) den  characterized in that a switching means (400, 401) the
Hochtemperaturregenerator (120) derart ansteuerbar entweder mit dem  Hochtemperaturregenerator (120) so controllable either with the
Ladekreislauf (100) oder dem Entladekreislauf (200) Fluid leitend verbindet, dass der Hochtemperaturregenerator (120) entweder ein Teil des Ladekreislaufs (100) oder ein Teil des Entladekreislaufs (200) bildet, und dass der Ladekreislauf (100), der Entladekreislauf (200) und der Hochtemperaturregenerator (120) dasselbe Arbeitsgas (A) aufweisen, sodass das Arbeitsgas (A) somit sowohl im  Charge cycle (100) or the discharge circuit (200) fluidly connects that the Hochtemperaturregenerator (120) forms either a part of the charging circuit (100) or a part of the Entladekreislaufs (200), and that the charging circuit (100), the Entladekreislauf (200 ) and the Hochtemperaturregenerator (120) the same working gas (A), so that the working gas (A) thus both in
Ladekreislauf (100) als auch im Entladekreislauf (200) in direkten Kontakt mit dem Speichermaterial kommt.  Charging circuit (100) and in the discharge circuit (200) comes into direct contact with the storage material.
2. Energiespeichervorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Entladekreislauf (200) einen zweiten Verdichter (210), einen zweiten Expander (250), einen zweiten Rekuperator (230) mit einem ersten und einem zweiten Wärmetauschkanal (230a, 230b), den Hochtemperaturregenerator (120) sowie einen ersten Kühler (270) umfasst, wobei der zweite Verdichter (210) mit dem zweiten Expander (250) über eine Welle (214) gekoppelt ist, und wobei der Entladekreislauf (200) derart ausgebildet ist, dass ausgehend vom 2. Energy storage device according to claim 1, characterized in that the Entladekreislauf (200) a second compressor (210), a second expander (250), a second recuperator (230) having a first and a second Heat exchange channel (230a, 230b), the high temperature regenerator (120) and a first radiator (270), wherein the second compressor (210) with the second expander (250) via a shaft (214) is coupled, and wherein the discharge circuit (200 ) is designed such that starting from the
Hochtemperaturregenerator (120) zumindest der zweite Expander (250), der erste Wärmetauschkanal (230a) des zweiten Rekuperators (230), der erste Kühler (270), der zweite Verdichter (210), der zweite Wärmetauschkanal (230b) des Rekuperators (230), und danach der Hochtemperaturregenerator (120) unter Ausbildung des geschlossenen Kreislaufs Fluid leitend miteinander verbunden sind. High-temperature regenerator (120) at least the second expander (250), the first heat exchange channel (230a) of the second recuperator (230), the first cooler (270), the second compressor (210), the second heat exchange channel (230b) of the recuperator (230) and thereafter the high temperature regenerator (120) is fluidly connected to form the closed circuit fluid.
Energiespeichervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Entladekreislauf (200) einen zweiten Kühler (221) umfasst, der im Energy storage device according to claim 2, characterized in that the discharge circuit (200) comprises a second cooler (221), which in the
Entladekreislauf (200) bezüglich dem zweiten Verdichter (210) vorgeschaltet, zwischengeschaltet oder nachgeschaltet ist. Discharge circuit (200) with respect to the second compressor (210) upstream, intermediate or downstream.
Energiespeichervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Vorwärmkreislauf (150) einen Kaltwasserspeicher (222), einen Energy storage device according to claim 3, characterized in that a preheating circuit (150) has a cold water reservoir (222), a
Warmwasserspeicher (152), den zweiten Kühler (221) sowie den Vorwärmer (151) umfasst, wobei der Vorwärmekreislauf (150) derart ausgestaltet ist, dass ausgehend vom Kaltwasserspeicher (222) zumindest der zweite Kühler (221), der Warmwasserspeicher (152), der Vorwärmer (151) und danach der Hot water tank (152), the second radiator (221) and the preheater (151), wherein the preheating circuit (150) is configured such that starting from the cold water tank (222) at least the second radiator (221), the hot water tank (152), the preheater (151) and then the
Kaltwasserspeicher (222) unter Ausbildung eines Kreislaufs Fluid leitend miteinander verbunden sind. Cold water storage (222) are connected to form a circuit fluid conducting.
Energiespeichervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichter (110) zumindest zwei Teilverdichter, einen Niederdruckteilverdichter (110a) und einen Hochdruckteilverdichter (110b) umfasst, dass der Verdichter (110) zumindest zwei getrennte Wellen (W1,W2) umfasst, und dass der Expander (140) und der Hochdruckteilverdichter (110b) auf einer gemeinsamen Welle angeordnet sind. Energy storage device according to one of the preceding claims, characterized in that the compressor (110) comprises at least two partial compressors, a low-pressure part compressor (110a) and a high-pressure part compressor (110b), that the compressor (110) comprises at least two separate shafts (W1, W2), and that the expander (140) and the high-pressure part compressor (110b) are arranged on a common shaft.
Energiespeichervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Rekuperator (130, 230) als ein gemeinsamer Rekuperator (130) ausgestaltet sind, und dass die Schaltmittel (400, 401) derart angeordnet sind, dass der gemeinsame Rekuperator (130) ansteuerbar entweder ein Teil des Ladekreislaufs (100) oder des Entladekreislaufs (200) ausbildet. Energy storage device according to one of the preceding claims, characterized in that the first and the second recuperator (130, 230) as a common recuperator (130) are configured, and that the switching means (400, 401) are arranged such that the common recuperator (130) controllably forms either a part of the charging circuit (100) or the Entladekreislaufs (200).
7. Energiespeichervorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch 7. Energy storage device according to one of claims 2 to 6, characterized
gekennzeichnet, dass der erste Expander (140) und der erste Verdichter (110) über eine gemeinsame Welle (114) mit einem Motor (170) verbunden sind, und dass der zweite Expander (250) und der zweite Verdichter (210) über eine gemeinsame Welle (214) mit einem Generator (290) verbunden sind.  characterized in that the first expander (140) and the first compressor (110) are connected to a motor (170) via a common shaft (114), and in that the second expander (250) and the second compressor (210) have a common one Shaft (214) are connected to a generator (290).
8. Energiespeichervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Speichermaterial des Hochtemperaturregenerators (120) poröse Materialien, Sand, Kies, Gestein, Beton, Graphit oder eine Keramik wie Siliziumkarbid ist. 8. Energy storage device according to one of the preceding claims, characterized in that the storage material of the high-temperature regenerator (120) is porous materials, sand, gravel, rock, concrete, graphite or a ceramic such as silicon carbide.
9. Energiespeichervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Arbeitsgas (A) Argon oder Stickstoff ist. 9. Energy storage device according to one of the preceding claims, characterized in that the working gas (A) is argon or nitrogen.
10. Energiespeichervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zusatzheizung (190) vorgesehen ist, die im 10. Energy storage device according to one of the preceding claims, characterized in that an additional heater (190) is provided, which in
Ladekreislauf (100) vor dem Hochtemperaturregenerator (120) geschaltet ist, sodass das Arbeitsgas (A) vor Eintritt in den Hochtemperaturregenerator (120) erwärmbar ist.  Charging circuit (100) is connected in front of the Hochtemperaturregenerator (120), so that the working gas (A) before entering the Hochtemperaturregenerator (120) is heated.
11. Verfahren zur Speicherung von Energie in einer Energiespeichervorrichtung (1) umfassend einen Hochtemperaturregenerator (120) enthaltend ein festes A method of storing energy in an energy storage device (1) comprising a high temperature regenerator (120) containing a fixed one
Speichermaterial, indem in einem geschlossenen Ladekreislauf (100) ein  Storage material, by in a closed charging circuit (100) a
Arbeitsgas (A) als Wärmeträgermedium zirkuliert wird, wobei das Arbeitsgas (A) mit dem Speichermaterial Wärme austauscht, und wobei das Arbeitsgas (A) nach dem Hochtemperaturregenerator (120) in einem ersten Rekuperator (130) gekühlt wird, anschliessend in einem ersten Expander (140) entspannt wird, anschliessend in einem ersten Vorwärmer (151) vorgewärmt wird, anschliessend im ersten Rekuperator (130) erwärmt wird, anschliessend in einem Verdichter (110) verdichtet und erhitzt wird, und das derart erhitzte Arbeitsgas (A) dem Working gas (A) is circulated as a heat transfer medium, wherein the working gas (A) exchanges heat with the storage material, and wherein the working gas (A) after the high temperature regenerator (120) in a first recuperator (130) is cooled, then in a first expander ( 140), then preheated in a first preheater (151), then heated in the first recuperator (130), then in a compressor (110) is compressed and heated, and the thus heated working gas (A) the
Hochtemperaturregenerator (120) zugeführt wird, und wobei dem  High temperature regenerator (120) is supplied, and wherein the
Hochtemperaturregenerator (120) über einen geschlossenen Entladekreislauf (200) Wärmeenergie entnommen wird, dadurch gekennzeichnet,  High-temperature regenerator (120) is discharged through a closed discharge circuit (200) heat energy, characterized
dass der Hochtemperaturregenerator (120) entweder ein Teil des Ladekreislaufs (100) oder ein Teil des Entladekreislaufs (200) bildet, indem der  the high-temperature regenerator (120) forms either a part of the charging circuit (100) or a part of the unloading circuit (200), in that the
Hochtemperaturregenerator (120) Fluid leitend entweder in den Ladekreislauf (100) oder in den Entladekreislauf (200) geschaltet wird, wobei der Ladekreislauf (100), der Endladekreislauf (200) sowie der Hochtemperaturregenerator (120) von demselben Arbeitsgas (A) durchströmt wird, sodass das Speichermaterial sowohl im Ladekreislauf (100) als auch im Entladekreislauf (200) direkt vom Arbeitsgas (A) umströmt wird.  Hochtemperaturregenerator (120) is fluidly connected either in the charging circuit (100) or in the discharge circuit (200), wherein the charging circuit (100), the Endladekreislauf (200) and the Hochtemperaturregenerator (120) of the same working gas (A) is flowed through so that the storage material in both the charging circuit (100) and in the discharge circuit (200) directly from the working gas (A) is flowed around.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass im Entladekreislauf (200) das Arbeitsgas (A) nach dem Austritt aus dem Hochtemperaturregenerator (120) in einem zweiten Expander (250) entspannt wird, anschliessend in einem zweiten Rekuperator (230) gekühlt wird, anschliessend in einem ersten Kühler (270) gekühlt wird, anschliessend in einem zweiten Verdichter (210) komprimiert und dabei erhitzt wird, anschliessend im Rekuperator (130) wieder erwärmt wird, und dann dem Hochtemperaturregenerator (120) wieder zugeführt wird. 12. The method according to claim 11, characterized in that in the discharge circuit (200) the working gas (A) is relaxed after exiting the Hochtemperaturregenerator (120) in a second expander (250), then in a second recuperator (230) is cooled , is then cooled in a first cooler (270), then compressed in a second compressor (210) and thereby heated, then reheated in the recuperator (130), and then fed back to the high-temperature regenerator (120).
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Verdichter (110) von ein einem Elektromotor (170) angetrieben wird, und dass ein Generator (290) vom zweiten Expander (250) angetrieben wird, um elektrische Energie zu- und abzuführen. 13. The method according to claim 12, characterized in that the first compressor (110) by an electric motor (170) is driven, and that a generator (290) from the second expander (250) is driven to supply and remove electrical energy ,
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein Vorwärmekreislauf (150) zumindest einen Wasserspeicher (222, 152) umfasst, und dass zumindest der Vorwärmer (151) über den Vorwärmekreislauf (150) mit Wasser erwärmt wird. 14. The method according to any one of claims 11 to 13, characterized in that a preheating circuit (150) comprises at least one water reservoir (222, 152), and that at least the preheater (151) via the preheating circuit (150) is heated with water.
15. Verwendung einer Energiespeichervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 zur Speicherung von elektrischer Energie und zur zeitlich versetzten Abgabe von elektrischer Energie. 15. Use of an energy storage device according to one of claims 1 to 10 for the storage of electrical energy and for the staggered release of electrical energy.
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Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10094219B2 (en) 2010-03-04 2018-10-09 X Development Llc Adiabatic salt energy storage
WO2014052927A1 (en) 2012-09-27 2014-04-03 Gigawatt Day Storage Systems, Inc. Systems and methods for energy storage and retrieval
US10739088B2 (en) * 2016-07-20 2020-08-11 Petrus Norlin Apparatus for heating gas
EP3532710B1 (en) 2016-10-26 2020-08-26 Peter Ortmann Energy storage device and thermal energy storage method
US10458284B2 (en) 2016-12-28 2019-10-29 Malta Inc. Variable pressure inventory control of closed cycle system with a high pressure tank and an intermediate pressure tank
US10233833B2 (en) 2016-12-28 2019-03-19 Malta Inc. Pump control of closed cycle power generation system
US10233787B2 (en) 2016-12-28 2019-03-19 Malta Inc. Storage of excess heat in cold side of heat engine
US11053847B2 (en) 2016-12-28 2021-07-06 Malta Inc. Baffled thermoclines in thermodynamic cycle systems
US10221775B2 (en) 2016-12-29 2019-03-05 Malta Inc. Use of external air for closed cycle inventory control
US10436109B2 (en) 2016-12-31 2019-10-08 Malta Inc. Modular thermal storage
US20190186786A1 (en) * 2017-11-10 2019-06-20 Paul NEISER Refrigeration apparatus and method
US10775111B2 (en) * 2017-11-29 2020-09-15 Dresser-Rand Company Pumped heat energy storage system with convey able solid thermal storage media directly thermally coupled to working fluid
EP3584414A1 (en) * 2018-06-19 2019-12-25 Siemens Aktiengesellschaft Device and method for providing heat, cold and/or electrical energy
CN110513166B (en) * 2019-08-23 2022-02-08 中国科学院上海应用物理研究所 Regenerative alternate energy storage power generation system
CN116624238A (en) 2019-11-16 2023-08-22 马耳他股份有限公司 Dual power system pumping thermoelectric storage mode conversion
US11480067B2 (en) * 2020-08-12 2022-10-25 Malta Inc. Pumped heat energy storage system with generation cycle thermal integration
US11486305B2 (en) 2020-08-12 2022-11-01 Malta Inc. Pumped heat energy storage system with load following
US11454167B1 (en) * 2020-08-12 2022-09-27 Malta Inc. Pumped heat energy storage system with hot-side thermal integration
AU2021325078A1 (en) 2020-08-12 2023-03-16 Malta Inc. Pumped heat energy storage system with district heating integration
US11286804B2 (en) * 2020-08-12 2022-03-29 Malta Inc. Pumped heat energy storage system with charge cycle thermal integration
US11396826B2 (en) 2020-08-12 2022-07-26 Malta Inc. Pumped heat energy storage system with electric heating integration
US11473442B1 (en) * 2020-09-22 2022-10-18 Aetherdynamic Power Systems Llc Re-circulating heat pump turbine
CN113417710B (en) * 2021-06-02 2022-07-22 中国科学院理化技术研究所 Liquid air energy storage device based on compact cold box
DK181199B1 (en) * 2021-09-20 2023-04-25 Stiesdal Storage As A thermal energy storage system with environmental air exchange and a method of its operation
CN114233651A (en) * 2021-12-20 2022-03-25 中国科学院工程热物理研究所 Axial flow compression expansion type energy conversion device and control method
CN114251136A (en) * 2021-12-20 2022-03-29 中国科学院工程热物理研究所 Compression expansion type energy storage system and energy storage control method

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4121460A1 (en) * 1991-06-28 1993-01-14 Deutsche Forsch Luft Raumfahrt HEAT STORAGE SYSTEM WITH COMBINED HEAT STORAGE
US8261552B2 (en) 2007-01-25 2012-09-11 Dresser Rand Company Advanced adiabatic compressed air energy storage system
FR2916101B1 (en) 2007-05-11 2009-08-21 Saipem Sa INSTALLATION AND METHODS FOR STORAGE AND RESTITUTION OF ELECTRICAL ENERGY
JP5272009B2 (en) * 2007-10-03 2013-08-28 アイゼントロピック リミテッド Energy storage
WO2011104556A2 (en) * 2010-02-24 2011-09-01 Isentropic Limited Improved heat storage system
GB201104867D0 (en) * 2011-03-23 2011-05-04 Isentropic Ltd Improved thermal storage system
DE102011086374A1 (en) * 2011-11-15 2013-05-16 Siemens Aktiengesellschaft High-temperature energy storage with recuperator
DE102011088380A1 (en) * 2011-12-13 2013-06-13 Siemens Aktiengesellschaft Energy storage device with open charging circuit for storing seasonal excess electrical energy
GB2501685A (en) 2012-04-30 2013-11-06 Isentropic Ltd Apparatus for storing energy
DE102013217607B4 (en) * 2013-09-04 2023-12-07 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Method for providing steam, method for storing and later providing energy, steam provision device and use of a steam provision device
FR3011626B1 (en) * 2013-10-03 2016-07-08 Culti'wh Normands THERMODYNAMIC SYSTEM FOR STORAGE / ELECTRIC POWER GENERATION

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Publication number Publication date
ES2733503T3 (en) 2019-11-29
WO2016169928A1 (en) 2016-10-27
CN107810312A (en) 2018-03-16
PL3286412T3 (en) 2019-11-29
CN107810312B (en) 2020-07-10
EP3286412B1 (en) 2019-04-03
US10280803B2 (en) 2019-05-07
US20180142577A1 (en) 2018-05-24

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