NL2026046B1 - Inrichting voor het opslaan van elektrische energie, systeem en werkwijze daarvoor - Google Patents

Inrichting voor het opslaan van elektrische energie, systeem en werkwijze daarvoor Download PDF

Info

Publication number
NL2026046B1
NL2026046B1 NL2026046A NL2026046A NL2026046B1 NL 2026046 B1 NL2026046 B1 NL 2026046B1 NL 2026046 A NL2026046 A NL 2026046A NL 2026046 A NL2026046 A NL 2026046A NL 2026046 B1 NL2026046 B1 NL 2026046B1
Authority
NL
Netherlands
Prior art keywords
heat
energy storage
energy
storage material
extracting
Prior art date
Application number
NL2026046A
Other languages
English (en)
Inventor
Wolters Hans
Original Assignee
Heatwacht Holding B V
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Heatwacht Holding B V filed Critical Heatwacht Holding B V
Priority to NL2026046A priority Critical patent/NL2026046B1/nl
Priority to EP21184878.3A priority patent/EP3936806B1/en
Application granted granted Critical
Publication of NL2026046B1 publication Critical patent/NL2026046B1/nl

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H15/00Control of fluid heaters
    • F24H15/10Control of fluid heaters characterised by the purpose of the control
    • F24H15/168Reducing the electric power demand peak
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H7/00Storage heaters, i.e. heaters in which the energy is stored as heat in masses for subsequent release
    • F24H7/02Storage heaters, i.e. heaters in which the energy is stored as heat in masses for subsequent release the released heat being conveyed to a transfer fluid
    • F24H7/04Storage heaters, i.e. heaters in which the energy is stored as heat in masses for subsequent release the released heat being conveyed to a transfer fluid with forced circulation of the transfer fluid
    • F24H7/0408Storage heaters, i.e. heaters in which the energy is stored as heat in masses for subsequent release the released heat being conveyed to a transfer fluid with forced circulation of the transfer fluid using electrical energy supply
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • F28D20/0056Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using solid heat storage material
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B1/00Details of electric heating devices
    • H05B1/02Automatic switching arrangements specially adapted to apparatus ; Control of heating devices
    • H05B1/0227Applications
    • H05B1/0252Domestic applications
    • H05B1/0275Heating of spaces, e.g. rooms, wardrobes
    • H05B1/0283For heating of fluids, e.g. water heaters
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00Ohmic-resistance heating
    • H05B3/40Heating elements having the shape of rods or tubes
    • H05B3/42Heating elements having the shape of rods or tubes non-flexible
    • H05B3/44Heating elements having the shape of rods or tubes non-flexible heating conductor arranged within rods or tubes of insulating material
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D2220/00Components of central heating installations excluding heat sources
    • F24D2220/08Storage tanks
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • F28D2020/0004Particular heat storage apparatus
    • F28D2020/0021Particular heat storage apparatus the heat storage material being enclosed in loose or stacked elements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • F28D2020/0065Details, e.g. particular heat storage tanks, auxiliary members within tanks
    • F28D2020/0078Heat exchanger arrangements
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2203/00Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
    • H05B2203/021Heaters specially adapted for heating liquids
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2203/00Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
    • H05B2203/022Heaters specially adapted for heating gaseous material
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/14Thermal energy storage

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Central Heating Systems (AREA)
  • Building Environments (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het opslaan van energie, een systeem en werkwijze daarvoor. De inrichting voor het opslaan van energie omvat: - een opslagruimte omvattende een energieopslagmateriaal; - een aantal individuele kokers aangebracht in het energieopslagmateriaal, waarbij het aantal kokers is voorzien van een afzonderlijke opening; - ten minste een warmteopslagelement omvattende een elektrische verwarmingselement dat is aangebracht in ten minste een van de kokers voor het verwarmen van het energieopslagmateriaal; en - ten minste een warmteonttrekkingselement omvattende een warmtewisselaar die een buis voorzien van een binnenruimte omvat, waarbij de binnenruimte is ingericht voor het doorvoeren van een fluïdum voor het onttrekken van warmte uit het energieopslagmateriaal, waarbij het ten minste ene warmteopslagelement uitneembaar is uit de opening van het aantal kokers.

Description

INRICHTING VOOR HET OPSLAAN VAN ELEKTRISCHE ENERGIE, SYSTEEM EN
WERKWIJZE DAARVOOR De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het opslaan van energie. De uitvinding heeft verder betrekking op een systeem voor het opslaan van energie, en een werkwijze voor het opslaan van energie.
In de praktijk worden gebouwen energetisch meer en meer zelfvoorzienend, Om dit te bereiken hebben eigenaren van gebouwen steeds vaker een zonnepaneleninstallatie geïnstalleerd op of nabij hun gebouw. De zonnepaneleninstallatie wekt stroom op wanneer de zon schijnt, waarbij de opgewekte stroom gebruikt kan worden in het gebouw of terug geleverd kan worden aan het elektriciteitsnet. In de praktijk is de prodactie van elektriciteit in de zomer veelal hoger dan het energieverbruik van het gebouw, terwijl in de winter de productie van elektriciteit lager is dan het energieverbruik van het gebouw. Dit komt enerzijds door de hogere elektriciteitsproductie van de zonnepaneleninstallatie in de zomer, en anderzijds door de grotere energievraag in de winter, i5 omdat in de winter het gebouw tevens verwarmd moet worden, Om de overproductie van elektriciteit in de zomer op te slaan, zijn uit de praktijk accu’s bekend. De meest gangbare accu's zijn lithium-ion accu’s of zout-accu’s. Deze accu’s kunnen worden opgeladen in de zomer, waarna ze in de winter hun elektriciteit afgeven aan bijvoorbeeld een warmtepomp.
Een nadeel van de gangbare accu’s is dat zij kostbaar zijn. Het duurt hierdoor meerdere jaren voordat de investering van het aanschaffen en plaatsen van de accu's is terugverdiend. Een verder nadeel is dat wanneer lithium-ion accu’s in de brand vliegen, deze vrijwel onmogelijk zijn te blussen. Wanneer de accu in of nabij een gebouw is geplaatst, kan dit een groot gevaar zijn. Verder is de productie van dergelijke accu’s in gevallen onvoldoende duurzaam.
Het is een doel van de vinding om ten minste één van de bovengenoemde problemen op te lossen of ten minste te verminderen. Het is in het bijzonder een doel van de vinding om een inrichting te verschaffen om eenvoudig en kosten-efficiént energie op te slaan.
Het doel van de vinding wordt bereikt met een inrichting voor het opslaan van energie, waarbij de inrichting omvat: - cen opslagruimte omvattende een energieopslagmateriaal; - een aantal individuele kokers aangebracht in het energieopslagmateriaal, waarbij het aanta] kokers is voorzien van een afzonderlijke opening; - ten minste één warmteopslagelement omvattende een elektrische verwarmingselement dat is aangebracht in ten minste één van de kokers voor het verwarmen van het energieopslagmateriaal; en
- ten minste één warmteonttrekkingselement omvattende een warmtewisselaar die een buis voorzien van een binnenruimte omvat, waarbij de binnenruimte is ingericht voor het doorvoeren van een fluïdum voor het onttrekken van warmte uit het energieopslagmateriaal, waarbij het ten minste ene warmteopslagelement uitneembaar is uit de opening van het aantal kokers.
Door het elektrische verwarmingselement van het warmteopslagelement kan elektrische energie worden omgezet in thermische energie, waarbij de warmte die wordt gecreëerd door het elektrische verwarmingselement vervolgens wordt afgegeven aan het energieopslagmateriaal.
Hierdoor wordt op eenvoudige wijze voorzien in een inrichting die energie kan opslaan. Dit maakt het mogelijk om een hoeveelheid op enig moment overtollige energie op te slaan.
Door de warmtewisselaar van het warmteonttrekkingselement kan de thermische energie die is opgeslagen in het energieopslagmateriaal worden afgegeven aan het fluïdum dat door de buis stroomt. Onder buis wordt in het kader van de vinding een element met binnenruimte verstaan waar een fluïdum door heen kan stromen, zoals een slang, pijp en dergelijke. Het warmteonttrekkingselement kan zowel in als buiten de koker zijn aangebracht. Een voordeel van het gebruik van een dergelijk warmteonttrekkingselement is dat op een gewenst moment de thermische energie opgeslagen in het energieopslagmateriaal onttrokken kan worden, om die thermische energie vervolgens direct te gebruiken om een gebouw te verwarmen. Dit maakt het mogelijk opgeslagen energie te gebruiken indien op enig moment een tekort aan energie ontstaat. Dit tekort aan energie ontstaat in de praktijk veelal in koude perioden waarin een gebouw verwarmd dient te worden. De onttrokken warmte kan dan direct of indirect worden toegepast bij de verwarming van het gebouw en/of als sanitair warm water.
Doordat het warmteopslagelement uitneembaar in de koker is aangebracht, kan het warmicopslagelement uit de koker worden gehaald. In het kader van de vinding wordt onder koker een behuizing met binnenruimte verstaan in de vorm van een kokerprofiel. Dit toepassen van een dergelijke koker is voordelig wanneer bij voorbeeld het elektrische verwarmingselement een storing heeft of vervangen moet worden. Het verwarmingselement kan dan eenvoudig uit de opening van de koker worden gehaald, zonder dat het verwijderen van het energieopslagmateriaal uit de opslagruimte nodig is. De koker blijft op zijn oorspronkelijke positie in de opslagruimte. Hierdoor kan vervolgens het gerepareerde of nieuwe elektrische verwarmingselement terug worden geplaatst in de koker, waarna de inrichting weer gereed is voor gebruik.
In een voorkeursuitvoeringsvormen volgens de vinding is de opslagruimte voorzien van meerdere kokers, die op (gelijkmatige) afstand van elkaar zijn geplaatst. Hierdoor wordt cen soort raster van kokers in de opslagruimte gerealiseerd, met daaromheen het energieopslagmateriaal.
Door het op bij voorkeur gelijke afstand plaatsen van de Kokers wordt een effectievere en gelijkmatige opwarming van het energieopslagmateriaal verkregen.
Bij voorkeur heeft het energieopslagmateriaal een hoge warmtecoëfficiënt. Zo kan er een grote hoeveelheid thermische energie worden opgeslagen in de inrichting. Voorbeelden van energieopslagmateriaal dat toegepast kan worden op de onderhavige uitvinding zijn bijvoorbeeld steenmateriaal en metalen.
In een uitvoeringsvorm volgens de vinding is het ten minste ene warmteonttrekkingselement aangebracht in ten minste één van de kokers, waarbij het ten minste ene warmteonttrekkingselement uitneembaar is uit de opening van de ten minste ene koker.
Doordat het warmteonttrekkingselement ook uitneembaar is uit de koker kan het warmteonttrekkingselement ook eenvoudig ut de inrichting worden verwijderd door de opening van de koker, bij voorbeeld als de buis lekt of aan vervanging toe is. Dit vergemakkelijkt de reparatie aan de inrichting volgens de vinding.
In een uitvoeringsvorm volgens de vinding zijn de kokers gevuld met een statische thermische geleider voor het geleiden van de warmte van de elektrische verwarmingselementen naar het energieopslagmateriaal.
Statisch in de onderhavige aanvrage betreft het in hoofdzaak niet bewegen van de thermische geleider, dat wil zeggen de thermische geleider niet onderhevig is aan stroming.
Door de thermische geleider, die is gepositioneerd tussen het elektrische verwarmingselement en de koker, wordt de warmte van het elektrische verwarmmgselement effectief doorgegeven aan het energieopslagmateriaal. Een voordeel hiervan is dat de warmte sneller wordt onttrokken van het elektrische verwarmingselement, waardoor het verwarmingselement minder hoge temperaturen hoeft te weerstaan. Dit komt de levensduur van de inrichting ten goede.
In een uitvoeringsvorm volgens de vinding omvat de statische thermische geleider thermische olie.
Uit experimenten blijkt dat thermische olie uitermate geschikt is om warmte te geleiden. Een voordeel van thermische olie is dat deze tot hoge temperaturen kan worden opgewarmd zonder dat er verdamping van de olie plaatsvindt. Een verder voordeel van thermische olie is dat het een vioeistof is, en daarom zeer eenvoudig tot elke hoek en/of rand van de koker doordringt. Dit verbetert de afgifte van warmte aan het energieopslagmateriaal. Bij voorkeur is de thermische olie synthetische thermische olie, aangezien het kookpunt daarvan nog hoger ligt, tot wel 400 °C. Hierdoor wordt de kans op verdamping van de olie, en daarmee de kans op energieverlies, nog verder verkleind.
In een uitvoeringsvorm volgens de vinding omvat het energieopslagmateriaal basalt en/of magnetiet.
Basalt is een steensoort met een relatieve hoge warmtecapaciteit, Hierdoor kan er cen grote hoeveelheid elektrische energie worden opgeslagen in de vorm van thermische energie. Dit komt de capaciteit van de inrichting ten goede. Een verder voordeel is dat basalt relatief goedkoop is, waardoor een kosten-efficiënte inrichting voor het opslaan van energie realiseerbaar is.
Magnetiet is een ijzererts die een zeer hoge warmtecapaciteit heeft, waardoor de totale hoeveelheid thermische energie die kan worden opgeslagen in de inrichting volgens de vinding wordt vergroot. Uit experimenten blijkt dat de opslagcapaciteit van magnetiet tot 70% hoger ligt dan bijvoorbeeld basalt. Hierdoor is er minder opslagruimte nodig voor dezelfde opslagcapaciteit van thermische energie. Verder kan magnetiet tot zeer hoge temperaturen worden verwarmd, tot IO wel 1000 °C. Dit heeft als gevolg dat er een grote hoeveelheid thermische energie in het energieopslagmateriaal kan worden opgeslagen.
In een uitvoeringsvorm volgens de vinding is het energieopslagmateriaal verder opgevuld met een thermische geleider, bij voorkeur thermische olie. Door het verder opvullen van de opslagruimte met een thermische geleider wordt voorkomen dat een substantieel deel van de opslagruimte wordt opgevuld met lucht. De thermische olie vult hierbij bij voorkeur de openingen en holtes in het energieopslagmateriaal, zoals basalt en/of magnetiet, op. Doordat de thermische geleider een grotere warmtecoëfficiënt heeft dan lucht, kan op er deze wijze meer thermische energie worden opgeslagen in de opslagruimte. Hierdoor wordt de capaciteit van de inrichting volgens de vinding vergroot. Met name in het geval van thermische olie, dat een vloeistof is, wordt een effectief gebruik van de opslagruimte gerealiseerd. In het bijzonder wordt in een momenteel geprefereerde uitvoeringsvorm het gebruik van thermische olie in zowel de opslagruimte als de koker toegepast.
In een uitvoeringsvorm volgens de vinding omvatten de kokers een wand, waarbij de wand is voorzien van een gedeeltelijk open structuur.
Onder een gedeeltelijk open structuur wordt in de onderhavige aanvrage een structuur verstaan die meerdere openingen omvat. Hierbij zijn bij voorkeur in de wand van de koker openingen voorzien die een toegang verschaffen van de binnenruimte van de koker naar de opslagruimte.
De gedeeltelijk open structuur van de wand heeft als effect dat de warmte vanaf het elektrische verwarmingselement, die zich in de koker bevindt, effectiever naar het energieopslagmateriaal, dat zich buiten de koker bevindt, wordt overgebracht, In het bijzonder in de uitvoeringsvorm waarin de koker en de opslagruimte verder zijn opgevuld met een thermische geleider zorgt de gedeeltelijk open structuur voor een effectievere warmtegeleiding.
In een uitvoeringsvorm volgens de vinding omvat de inrichting verder een regelaar voor het individueel aansturen van de warmteopslagelementen en/of warmteonttrekkingselementen.
Door de regelaar kunnen de warmteopslagelementen en/of warmteonttrekkingselementen zo aangestuurd worden dat tegelijkertijd door de warmteopslagelementen elektrische energie wordt omgezet in thermische energie en door de warmteonttrekkingselementen thermische energie wordt onttrokken. Hierdoor wordt een efficiënte inrichting verkregen, die bijvoorbeeld in de winter een 5 overschot aan elektriciteitsproductie door zonnepanelen kan toevoegen aan de inrichting in de vorm van thermische energie, terwijl tegelijkertijd het gebouw wordt verwarmd door middel van thermische energie opgeslagen in het energieopslagmateriaal. In het geval van meerdere warmteopslagelementen en/of warmteonttrekkingselementen is bij voorkeur elk individueel element afzonderlijk aanstuurbaar door de regelaar. Door het afzonderlijk aanstuurbaar zijn van de IO individuele elementen kan de inrichting in secties worden opgewarmd, waarbij elke sectie één of meerdere kokers omvat. De regelaar kan een zelfstandige regelaar zijn die de opslag en onttrekking aanstuurt of een centrale regelaar betreffen of in een dergelijke centrale regelaar zijn geïntegreerd. Door een centrale aansturing kan de energieopslag volgens de vinding onderdeel uitmaken van de gehele energiehuishouding van bij voorbeeld een gebouw of meerdere gebouwen. Hierdoor kan de afstemming van onderdelen daarvan en daarmee van de totale efficiëntie verder worden verbeterd.
In een uitvoeringsvorm volgens de vinding omvat de inrichting verder een aantal temperatuursensoren die zijn aangebracht in of nabij ten minste een deel van het aantal kokers voor het meten van de temperatuur.
Door het aantal temperatuursensoren kan de temperatuur in of nabij ten minste een deel van het aantal kokers worden gemeten. Bij voorkeur is in of nabij elke koker een temperatuursensor aangebracht. In de uitvoeringsvorm met de regelaar zijn de temperatuursensoren bij voorkeur werkzaam verbonden met de regelaar, zodat de warmteopslagelementen en warmteonttrekkingselementen kan aansturen afhankelijk van de temperatuur in de kokers. Hiermee kan effectief warmte worden opgeslagen of onttrokken uit de inrichting.
In een uitvoeringsvorm volgens de vinding is de opslagruimte omgeven door een laag isolatiemateriaal.
Door het isolatiemateriaal wordt de in het energieopslagmateriaal energie minder snel afgegeven aan de omgeving. Hierdoor blijft de energie langer opgeslagen in het energieopslagmateriaal, wat voordelig is voor de efficiëntie van de inrichting. Het voordeel is dat de energie die in de zomer wordt opgeslagen in de winter ook daadwerkelijk gebruikt kan worden voor het verwarmen van een gebouw.
In een uitvoeringsvorm volgens de vinding omvat de laag isolatiemateriaal foamglas.
Het voordeel van foamglas is dat dit een zeer hoge isolatiewaarde heeft. Een verder voordeel van foamglas is dat het, in tegenstelling tot bijvoorbeeld steenwol, bestand is tegen vloeistoffen. Dit biedt de mogelijkheid om de laag isolatiemateriaal zowel aan de buitenkant en/of de binnenkant aan te brengen. Aan de buitenkant van de opslagruimte aangebracht foamglas is bestand tegen weersomstandigheden, zoals bijvoorbeeld regen. Aan de binnenkant van de opslagruimte is aangebracht foamglas is bestand tegen vloeistof, zoals bij voorbeeld thermische olie. Met foamglas wordt een thermisch goed geïsoleerde en daarmee efficiënte inrichting voor het opslaan van energie gerealiseerd.
In een uitvoeringsvorm volgens de vinding is het ten minste ene warmteonttrekkingselement werkzaam verbonden met een buffervat voor het afgeven van de onttrokken warmte.
Bij voorkeur is het warmteonttrekkingselement met een koppeling en/of leiding werkzaam verbonden met het buffervat. De leiding is bijvoorbeeld aangesloten op een warmtewisselaar die in het buffervat is aangebracht. Door het buffervat kan de door het warmteonttrekkingselement uit het energiemateriaal onttrokken energie eenvoudig worden afgegeven, waarna diezelfde energie vervolgens gebruikt kan worden om een gebouw te verwarmen. Dit is bijvoorbeeld mogelijk op het moment dat het buffervat is aangesloten op een centraal verwarmingssysteem of sanitaire boiler. In een uitvoeringsvorm volgens de vinding is het elektrische verwarmingselement van het ten minste ene warmteopslagelement werkzaam verbonden met een zonnepanelen- en/of windinstallatie, zodanig dat de zonnepanelen- en/of windinstallatie het elektrische verwarmingselement van elektriciteit voorziet. Door het werkzaam verbonden zijn met een zonnepanelen- en/of windinstallatie kunnen de warmteopslagelementen worden voorzien van duurzaam opgewekte elektriciteit. Hierdoor wordt een zelfvoorzienend energiesysteem voor een gebouw verkregen. De werkzame verbinding wordt bijvoorbeeld uitgevoerd met een omzetter ingericht voor het overbrengen van de energie van de zonnepanelen- en/of windinstallatie naar de verwarmingselementen. De onderhavige uitvinding heeft verder betrekking op een systeem voor het opslaan van elektrische energie, waarbij het systeem omvat: - een inrichting in een uitvoeringsvorm zoals voorgaand beschreven; - een buffervat dat werkzaam is verbonden met het warmteonttrekkingselement; en - een zomepanelen- en/of windinstallatie die werkzaam is verbonden met het warmteopslagelement. Het systeem relateert aan dezelfde voordelen en effecten als beschreven voor de inrichting. Bij voorkeur wordt het systeem toegepast in of voor een gebouw waar ook de energieopslag en een zonnepanelen- en/of windinstallatie zijn aangebracht. Een verder voordeel van het systeem is dat op het moment dat er een energieoverschot is en energie dus goedkoop kan worden ingekocht, deze energie kan worden toegevoegd aan de inrichting volgens de vinding. De onderhavige uitvinding heeft verder betrekking op cen werkwijze voor het opslaan van elektrische energie, waarbij de werkwijze omvat: - het voorzien van een inrichting zoals voorgaand beschreven; en
- het verwarmen van het energieopslagmateriaal door middel van het ten minste ene energieopslagelement, De werkwijze relateert aan dezelfde voordelen en effecten als beschreven voor de inrichting en het systeem.
In een uitvoeringsvorm volgens de vinding omvat de werkwijze verder de stap van: - het onttrekken van warmte uit het energieopslagmateriaal door middel van het ten minste warmteonttrekkingselement.
Verdere kenmerken, voordelen en details van de vinding worden beschreven aan de hand van uitvoeringsvormen daarvan, waarbij verwezen wordt naar de bijgevoegde tekeningen, waarin tonen: - figuren | A-B, schematisch een voor- en zijaanzicht van een voorbeeld van een inrichting volgens de vindmg; - figuur 2A-B, voorbeelden van een koker volgens de vinding; - figuur 3, een bovenaanzicht van een koker volgens de vinding; en - figuur 4, schematisch een systeem volgens de vinding.
Inrichting 2 (figuren 1A-B) omvat een opslagruimte 4 waarin energieopslagmateriaal 6 is voorzien. Het energieopslagmateriaal is in de getoonde uitvoeringsvorm uitgevoerd als basaltstenen en thermische olie, waarbij thermische olie de ruimte tussen de basaltstenen opvult. De basaltstenen kunnen in grootte variëren, bijvoorbeeld van 1 mm tot 50 centimeter. Door het opvullen van de ruimte tussen de basaltstenen met thermische olie wordt de volledige inhoud van opslagruimte 4 effectief gebruikt voor het opslaan van energie. Aan de buitenkant van energieopslagruimte 4 is isolatiemateriaal 14 aangebracht, in de getoonde uitvoeringsvorm uitgevoerd als foamglas. Foamglas heeft het voordeel een zeer hoge isolatiewaarde te hebben. Hierdoor kan isolatiemateriaal 14 voorkomen dat de warmte in energieopslagmateriaal 6 naar omgeving 16 verdwijnt. Een verder voordeel van foamglas is dat het bestand is tegen vloeistof, waardoor het tijdens contact met thermische olie of regen nog steeds zijn isolerende functie behoudt.
In opslagruimte 4 zijn verder kokers 8 aangebracht. In de getoonde uitvoeringsvorm zijn zestien cilindervormige kokers 8 in een raster van 4 bij 4 op gelijke afstand van elkaar gepositioneerd. Elk van kokers 8 zijn voorzien van afzonderlijke opening 10. Openingen 10 zijn door middel van flensverbinding 12 afgesloten van omgeving 16. Flensverbinding 12 is losmaakbaar zodanig dat opening 10 toegang verschaft tot een binnenruimte van koker 8. Het zal duidelijk zijn dat het volgens de vinding ook mogelijk is anders gevormde kokers en/of een ander aantal kokers toe te passen.
Koker 8 (figuren 2A-B) omvat kokervormige wand 22. In getoonde koker 8 zijn warmteopslagelement 18 en warmteonttrekkingselement 20 voorzien. Warmteopslagelement 18 omvat een elektrisch verwarmingselement 18 en is in de getoonde uitvoeringsvorm in hoofdzaak in het midden van koker 8 gepositioneerd. In de ruimte tussen warmteopslagelement 18 en wand 22 is warmteonttrekkingselement 20 aangebracht dat een buis omvat die is voorzien van binnenruimte
21. Door binnenruimte 21 kan een fluïdum, bijvoorbeeld thermische olie of een ander geschikt fluidom, in stromingsrichting S worden doorgevoerd, zodanig dat warmte wordt onttrokken uit energieopslagmateriaal 6. Deze stroming kan bijvoorbeeld worden opgewekt met een pomp (niet getoond). Verder is in de getoonde uitvoeringsvorm koker 8 opgevuld met statische thermische geleider 24, in deze uitvoeringsvorm thermische olie. De statische geleider vergroot de efficiëntie van het afgeven van warmte door warmteopslagelement 18 en het onttrekken van warmte door IO warmteonttrekkingselement 20.
Wand 22 van koker 8 (figuur 2B) is m de getoonde uitvoeringsvorm voorzien van openingen 26, waardoor wand 22 een gedeeltelijk open structuur heeft. Hierdoor is statische thermische geleider 24 in direct contact met de thermische olie in opslagruimte 4, waardoor een effectievere geleiding van de warmte wordt gerealiseerd.
Warmteopslagelement 18 (figuur 3) en warmteonttrekkingselement 20 zijn aangebracht in koker 8. Warmteonttrekkingselement 20 is in de getoonde uitvoeringsvorm als een lus om warmteopslagelement 18 gepositioneerd en strekt zich uit over in hoofdzaak de gehele lengte van koker 8. Hierdoor wordt een effectieve warmteoverdracht tussen de statische thermische geleider 24 en warmteonttrekkingselement 20 gerealiseerd. Verder zijn warmteopslagelement 18 en warmteonttrekkingselement 20 uitneembaar aangebracht in koker 8, waardoor ze bij storing eenvoudig uit inrichting 2 te nemen zijn.
Systeem 30 (figuur 4) omvat zonnepaneleninstallatie 32 voor het opwekken van elektriciteit. Via elektriciteitsleiding 34 wordt de elektriciteit naar inrichting 2 gevoerd, waar door middel van warmteopslagelementen 18 de elektriciteit wordt omgezet in thermische energie. De thermische energie wordt door warmteopslagelementen afgegeven aan statische thermische geleider 24, die de thermische energie vervolgens afgeeft aan energieopslagmateriaal 6. Wanneer gebouw 46 verwarmt dient te worden, kan door middel van warmteonttrekkingselementen 20 thermische energie worden onttrokken uit energieopslagmateriaal 6. Het aansturen van warmteopslagelementen 18 en warmteonttrekkingselementen 20 wordt geregeld door een hier niet getoonde regelaar. Het fluïdum dat door binnenruimte 21 van de buis wordt gevoerd en de thermische energie opneemt kan vervolgens door leiding 36 naar buffervat 38 die bijvoorbeeld water omvat worden gevoerd. Hier kan, bijvoorbeeld door een warmtewisselaar, de thermische energie in het fluïdum worden afgegeven aan het water in het buffervat. Vervolgens kan een tweede warmtewisselaar in buffervat 38 de thermische energie opnemen en door middel van leiding 40 naar CV-installatie 44 in gebouw 46 voeren. Hierna kan C V-installatie 44 gebouw 46 verwarmen met de thermische energie die daarvoor nog efficiënt was opgeslagen in inrichting 2.
Het zal duidelijk zijn dat ook een andersoortige configuratie van systeem 30 volgens de vinding tot de mogelijkheden behoort.
Zo is het ook mogelijk zonnepaneleninstallatie 32 direct met gebouw 46 te verbinden en overtollige energie via leiding 34 naar inrichting 2 te voeren.
Alternatief of aanvullend is het ook mogelijk een koppeling te voorzien met het algehele elektriciteitsnet.
De onderhavige uitvinding is geenszins beperkt tot de hierboven beschreven uitvoeringsvormen daarvan.
De gevraagde bescherming wordt bepaald door de navolgende conclusies binnen de strekking waarvan velerlei modificaties denkbaar zijn.

Claims (16)

  1. CONCLUSIES {. Inrichting voor het opslaan van energie, omvattende - een opslagruimte omvattende een energieopslagmateriaal; - een aantal individuele kokers aangebracht in het energieopslagmateriaal, waarbij het aanta] kokers is voorzien van een afzonderlijke opening; - ten minste één warmteopslagelement omvattende een elektrisch verwarmingselement dat is aangebracht in ten minste één van de kokers voor het verwarmen van het energicopslagmateriaal; en - ten minste één warmteonttrekkingselement omvattende een warmtewisselaar die een buis voorzien van een binnenruimte omvat, waarbij de binnenruimte is ingericht voor het doorvoeren van een fluïdum voor het onttrekken van warmte uit het energieopslagmateriaal, waarbij het ten minste ene warmteopslagelement uitneembaar is uit de opening van het aantal kokers.
  2. 2. Inrichting volgens conclusie 1, waarbij het ten minste ene warmteonttrekkingselement is aangebracht in ten minste één van de kokers, en waarbij het ten minste ene warmteonttrekkingselement uitneembaar is uit de opening van de ten minste ene koker.
  3. 3. Jnrichting volgens één van de conclusies 1 of 2, waarbij de kokers gevuld zijn met een statische thermische geleider voor het geleiden van de warmte van de elektrische verwarmingselementen naar het energieopslagmateriaal.
  4. 4. Inrichting volgens conclusie 3, waarbij de statische thermische geleider synthetische olie omvat.
  5. 5. Iorichting volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij het energieopslagmateriaal basalt en/of magnetiet omvat.
  6. 6. Inrichting volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de opslagruimte verder is opgevuld met een thermische geleider, bij voorkeur thermische olie.
  7. 7. Inrichting volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de kokers een wand omvatten, waarbij de wand is voorzien van een gedeeltelijk open structuur.
  8. 8. Inrichting volgens één van de voorgaande conclusies, verder omvattende een regelaar voor het individueel aansturen van de warmteopslagelementen en/of warmteonttrekkingselementen.
  9. 9. Inrichting volgens één van de voorgaande conclusies, verder omvattende een aantal temperatuursensoren die zijn aangebracht in of nabij ten minste een deel van het aantal kokers voor het meten van de temperatuur.
  10. 10. Inrichting volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de opslagruimte is omgeven door een laag isolatiemateriaal.
  11. 11. Inrichting volgens conclusie 10, waarbij de laag isolatiemateriaal foamglas omvat.
  12. 12. Inrichting volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij het ten minste ene warmteonttrekkingselement werkzaam is verbonden met een buffervat voor het afgeven van de onttrokken warmte.
  13. 13. Inrichting volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij het elektrische verwarmingselement van het ten minste ene warmteopslagelement werkzaam is verbonden met een zonnepanelen- en/of windinstallatie, zodanig dat de zonnepanelen- en/of windinstallatie het elektrische verwarmingselement van elektriciteit voorziet.
  14. 14. Systeem voor het opslaan van elektrische energie, omvattende: - een inrichting volgens één van de voorgaande conclusies; - een butfervat dat werkzaam is verbonden met het warmteonttrekkingselement; en - een zonnepanelen- en/of windinstallatie die werkzaam is verbonden met het warmteopslagelement.
  15. 15. Werkwijze voor het opslaan van elektrische energie, omvattende: - het voorzien van een inrichting volgens één van de voorgaande conclusies; - het verwarmen van het energieopslagmateriaal door middel van het ten minste ene energieopslagelement.
  16. 16. Werkwijze volgens conclusie 15, verder omvattende: - het ontirekken van warmte uit het energieopslagmateriaal door middel van het ten minste warmteonttrekkingselement.
NL2026046A 2020-07-10 2020-07-10 Inrichting voor het opslaan van elektrische energie, systeem en werkwijze daarvoor NL2026046B1 (nl)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL2026046A NL2026046B1 (nl) 2020-07-10 2020-07-10 Inrichting voor het opslaan van elektrische energie, systeem en werkwijze daarvoor
EP21184878.3A EP3936806B1 (en) 2020-07-10 2021-07-09 Device for storing electrical energy, system and method therefor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL2026046A NL2026046B1 (nl) 2020-07-10 2020-07-10 Inrichting voor het opslaan van elektrische energie, systeem en werkwijze daarvoor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NL2026046B1 true NL2026046B1 (nl) 2022-03-15

Family

ID=72266799

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NL2026046A NL2026046B1 (nl) 2020-07-10 2020-07-10 Inrichting voor het opslaan van elektrische energie, systeem en werkwijze daarvoor

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP3936806B1 (nl)
NL (1) NL2026046B1 (nl)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4273458A1 (en) 2022-05-06 2023-11-08 Heatwacht Holding B.V. Device for storing energy and method therefor

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW202238061A (zh) * 2021-01-29 2022-10-01 澳大利亞商葛瑞夫艾特能源資產公司 能量儲存裝置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201542131U (zh) * 2009-11-03 2010-08-11 刘长春 液体温控电褥子
US20160097603A1 (en) * 2014-09-30 2016-04-07 Lumenion Ag Heat accumulator and method for operating a heat accumulator
US20160320145A1 (en) * 2013-12-20 2016-11-03 Energynest As Element for a thermal energy storage
CN110440467A (zh) * 2019-07-31 2019-11-12 浙江中控太阳能技术有限公司 一种电加热、换热、储热一体式结构的熔盐储罐
US20200011207A1 (en) * 2017-03-20 2020-01-09 Lumenion Gmbh Power Plant for Generating Electrical Energy and Method for Operating a Power Plant

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201542131U (zh) * 2009-11-03 2010-08-11 刘长春 液体温控电褥子
US20160320145A1 (en) * 2013-12-20 2016-11-03 Energynest As Element for a thermal energy storage
US20160097603A1 (en) * 2014-09-30 2016-04-07 Lumenion Ag Heat accumulator and method for operating a heat accumulator
US20200011207A1 (en) * 2017-03-20 2020-01-09 Lumenion Gmbh Power Plant for Generating Electrical Energy and Method for Operating a Power Plant
CN110440467A (zh) * 2019-07-31 2019-11-12 浙江中控太阳能技术有限公司 一种电加热、换热、储热一体式结构的熔盐储罐

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4273458A1 (en) 2022-05-06 2023-11-08 Heatwacht Holding B.V. Device for storing energy and method therefor
NL2031792B1 (nl) 2022-05-06 2023-11-14 Heatwacht Holding B V Inrichting voor het opslaan van energie en werkwijze daarvoor

Also Published As

Publication number Publication date
EP3936806B1 (en) 2024-04-24
EP3936806A1 (en) 2022-01-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NL2026046B1 (nl) Inrichting voor het opslaan van elektrische energie, systeem en werkwijze daarvoor
CN102734929B (zh) 光热发电熔盐加热和排放***
CN202675613U (zh) 一种光热发电熔盐加热和排放***
US4273101A (en) Solar energy system
CN207162713U (zh) 蓄热器及电蓄热***
CN109838831A (zh) 水蓄热电暖器
CN202133111U (zh) 闭式热风循环高温固体蓄热电热水机组
CN112856827A (zh) 一种隧道消防节能防冻***及防冻方法
NL2031792B1 (nl) Inrichting voor het opslaan van energie en werkwijze daarvoor
CN106594858A (zh) 电蓄热***及控制方法
CN106678942A (zh) 蓄热器及电蓄热***
CN106016421A (zh) 一种具有新风预热功能的导热油顶板辐射采暖***
CN208224868U (zh) 一种具有恒温功能的充电枪线***
CN210717770U (zh) 一种供热负荷调峰用蓄热水箱***
CN204901924U (zh) 一种地暖管电热液体管结构
KR20100104563A (ko) 간접 가열식 전기 보일러
CN109373419B (zh) 水固双蓄供热***
ITBO20100183A1 (it) Sistema ad energia solare per il riscaldamento di acqua sanitaria
CN206160269U (zh) 一种采暖节能***
AU2009327343A1 (en) Solar geysers
CN108302591A (zh) 太阳能和电能综合蓄能供热***和蓄能供热方法
CN219809963U (zh) 家用太阳能供暖装置
CN210486130U (zh) 一种具有储存热量功能的液体加热装置
CN106996652A (zh) 一种冬季水管防冻型太阳能热水器
CN207162714U (zh) 电蓄热***