WO2015131940A1 - Hochtemperatur-energiespeicheranlage und betriebsverfahren hierfür - Google Patents

Hochtemperatur-energiespeicheranlage und betriebsverfahren hierfür Download PDF

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WO2015131940A1
WO2015131940A1 PCT/EP2014/054261 EP2014054261W WO2015131940A1 WO 2015131940 A1 WO2015131940 A1 WO 2015131940A1 EP 2014054261 W EP2014054261 W EP 2014054261W WO 2015131940 A1 WO2015131940 A1 WO 2015131940A1
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WO
WIPO (PCT)
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circuit
temperature
heat
flow
energy storage
Prior art date
Application number
PCT/EP2014/054261
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Till Andreas Barmeier
Volker Seidel
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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 Siemens Aktiengesellschaft filed Critical Siemens Aktiengesellschaft
Priority to PCT/EP2014/054261 priority Critical patent/WO2015131940A1/de
Publication of WO2015131940A1 publication Critical patent/WO2015131940A1/de

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Classifications

    • 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
    • F01K5/00—Plants characterised by use of means for storing steam in an alkali to increase steam pressure, e.g. of Honigmann or Koenemann type
    • F01K5/02—Plants characterised by use of means for storing steam in an alkali to increase steam pressure, e.g. of Honigmann or Koenemann type used in regenerative installation

Definitions

  • the invention relates to a high-temperature energy storage system, comprising a thermal energy storage and four coupled heat transfer circuits, the first circuit is designed as a heat pump with a turbine in the expansion circuit, the second circuit thermally couples the thermal energy storage with the first circuit, a third Circuit thermally couples the thermal energy storage with a fourth circuit and the fourth circuit is designed as a steam power cycle process.
  • the invention relates to a method for operating said high-temperature energy storage system, wherein a heat source in a first circuit, which is designed as a heat pump with a turbine in the expansion circuit, heat is removed, the heat from the first circuit to the thermal energy storage, which in A second circuit is arranged, is transferred, the heat from the thermal energy storage, which is also arranged in a third circuit, is transmitted to a fourth circuit and the heat in the fourth circuit, which is designed as a steam cycle, is converted into mechanical work , State of the art
  • ORC Organic Rankine Cycle
  • Kalina Kalina process
  • ORC and Kaiina plants work with an organic working fluid that has comparatively low boiling temperatures.
  • the cost-effectiveness of ORC systems depends not least on the temperature level of the heat source, the availability of heat over time and the demand for electricity at the time of electricity production.
  • the heat source at temperatures around 100 ° C should be very large due to the low achievable efficiency, so that an ORC or Kaiinastrom can be operated economically.
  • ORC or Kaiinaanlagen are therefore operated with Ab- heat sources with a higher temperature level, for example in conjunction with a biogas engine, in addition to the exhaust gas as a high temperature source of 300 - 500 ° C, the waste heat of the cooling units of 85 - 90 ° C and the charge air offers.
  • Another problem with using a low-temperature heat source is that an ORC or Kaiinastrom can only be operated economically if the waste heat is generated at a time at which sufficiently high prices can be achieved in the electricity market. If the waste heat arrives at an unfavorable time, it will often remain unused for lack of economic usability.
  • WO 2013/072085 A2 discloses a high-temperature energy storage system of the type mentioned above, in which a charging circuit designed as a heat pump stores heat in a high-temperature heat storage, from where it can be fed into a steam power cycle process and converted there into mechanical or electrical energy ,
  • the object of the invention is achieved with a high-temperature energy storage system of the type mentioned, which additionally
  • a coupling with a low-temperature heat source comprises, which is downstream of the turbine in the first circuit and / or
  • the object of the invention is further achieved by a method of the type mentioned, in which
  • the heat comes from a low temperature heat source and after the turbine is transferred / coupled into the first circuit and / or
  • the heat comes from the low-temperature heat source and is transferred / coupled after a feed pump in the fourth cycle.
  • thermal storage for storing electrical energy, such as a thermal bulk storage, comprising a comprehensive heat pump charging circuit and a water-steam cycle comprehensive
  • the (waste) heat from low-temperature heat sources can firstly be used to preheat the expansion machine in the charging circuit and / or secondly to
  • Feedwater preheating of the water-steam cycle can be used during the discharge.
  • This invention thus overcomes two disadvantages of the technologies known from the prior art. On the one hand, it offers a more efficient use of low-temperature heat, and on the other hand it is possible to make the use of waste heat for electricity production independent of the time of availability. In general, a high-temperature energy storage system can store energy in large quantities over several days with little loss.
  • the presented principle of (waste) heat utilization in contrast to the conventional ORC and Kaiinaanlagen the possibility to decouple the power production from the time of availability of the heat source, since the heat can be stored in the thermal storage. It can then be called up as needed at a point in time when it is particularly worthwhile to feed it into the power grid or make other use of it from an economic point of view.
  • the proposed high-temperature energy storage system combined with the use of industrial waste heat can help to increase the efficiency of the industrial plant.
  • geothermal energy or solar heat the efficiency of the thermal storage can be increased and thus freely available thermal energy can be converted into electricity.
  • the (waste) heat can be used with higher efficiency than with an ORC system.
  • An ORC system achieves about 10% efficiency at this temperature level at the current state of the art and economically reasonable cost.
  • the first circuit comprises a motor driven compressor, a downstream first flow of a first heat exchanger, a downstream first flow of a second heat exchanger, a downstream turbine coupled to the compressor, a downstream second flow of the second heat exchanger connected to the second heat exchanger the first flow is heat coupled, and has a return to the compressor when
  • the second circuit has a second flow of the first heat exchanger, which is heat-coupled with its first flow, the downstream thermal energy storage and a return to the second flow of the first heat exchanger, if
  • the third circuit has a second flow of a
  • the fourth cycle has the first flow of the boiler, a downstream turbine, a downstream condenser, a downstream feed pump and a return to the boiler when the high-temperature energy storage system
  • the high-temperature energy storage system comprises a first flow of a fourth heat exchanger, which is connected in the fourth circuit between the feed pump and the first flow of the boiler and which is heat-coupled to a second flow of the fourth heat exchanger, which is connected to said low-temperature heat source.
  • the presented high-temperature energy storage system can be realized with comparatively easily available and proven means.
  • the preparation of the presented high-temperature energy storage system can thus be carried out in an economical manner.
  • the steam boiler has a preheater, an evaporator, a first superheater and a second superheater.
  • the high-temperature energy storage system can be operated very efficiently. At the same time it avoids that usable heat leaves the process, and overall efficiencies over 50% can be achieved in large-scale plants.
  • the high-temperature energy storage system comprises a low-temperature heat accumulator connected or coupled to the low-temperature heat source.
  • the heat of the low-temperature heat source can be temporarily stored in the low-temperature heat accumulator until sufficient energy is available for economical storage in the thermal energy accumulator.
  • the high-temperature energy storage system comprises a connecting line of the low-temperature heat source with the steam boiler. In this way, the steam boiler with the low-temperature heat source can be preheated or kept warm, for example, to bridge the time to restart the system or shorten.
  • the heat of the low-temperature heat source can of course be temporarily stored for preheating the boiler in a low-temperature heat storage, which is emptied only at startup of the discharge circuit.
  • the low-temperature heat source has a temperature level ⁇ 60 ° Celsius. As a result, new fields of application can be developed with the high-temperature energy storage system.
  • the low-temperature heat source has a temperature level ⁇ 300 ° Celsius. It is also favorable if the low-temperature heat source has a temperature level ⁇ 150 ° Celsius. In these temperature ranges, a particularly economical operation of the high-temperature energy storage system is possible. In general, the higher the temperature level of the low-temperature heat source, the more efficient the process. However, the temperature gradient at the second heat exchanger in the charging circuit should be taken into account. It is therefore generally favorable to choose a low-temperature heat source with a temperature level 350 350 ° C. In addition, the number of potentially usable heat sources decreases with increasing temperature levels, ie heat sources with a high temperature level are less common.
  • the invention offers advantages over the known ORC systems and Kaiinaanlagen. It should be noted at this point that the variants disclosed for the device according to the invention and the resulting advantages relate equally to the method according to the invention and vice versa. Brief description of the figures
  • FIG. 1 shows a schematic block diagram of a high-temperature energy storage system
  • Figure 2 shows the first and second circuit of the high-temperature energy storage system of Figure 1 in detail.
  • FIG. 3 shows the third and fourth circuits of the high-temperature energy storage system from FIG. 1 in detail and FIG.
  • FIG. 4 shows a variant of a high-temperature energy storage system with a low-temperature heat storage and an additional heating of the steam boiler.
  • FIG. 1 shows a schematic block diagram of a high-temperature energy storage system 1, which has a thermal
  • Energy storage 2 and four coupled heat transfer circuits 100..400 includes.
  • Figures 2 and 3 show the circuits 100 and 200 and 300 and 400 in an enlarged view.
  • the first circuit 100 is designed as a heat pump with a turbine 105 in the expansion circuit.
  • the first circuit 100 includes a compressor 101 driven by an engine 102, a downstream first flow of a first heat exchanger 103, a downstream first flow of a second heat exchanger 104, the downstream turbine 105 is connected to the compressor 101 via a shaft 106, a downstream second flow of the second heat exchanger 104, which is heat-coupled with its first flow, and a return to the compressor 101.
  • the second circuit 200 of the high-temperature energy storage system 1 couples the thermal energy store 2 to the first circuit 100.
  • the second circuit 200 comprises a second flow of the first heat exchanger 103 heat-coupled with its first flow, the downstream one thermal energy storage 2 and a return to the second flow of the first heat exchanger 103.
  • the third circuit 300 of the high-temperature energy storage system 1 couples the thermal energy storage 2 with a fourth circuit 400.
  • the third circuit 300 in this example comprises a second flow of a steam boiler 401, which with its first
  • the fourth circuit 400 is configured as a steam cycle circuit and in this example concretely includes the first flow of the boiler 401, a downstream turbine 406, a downstream condenser 411, a downstream feed pump 412, a second feed pump 414, and a return to the Steam Boiler 401.
  • the turbine 406 drives a generator 410 in this example.
  • the turbine 406 in the fourth circuit 400 comprises in the illustrated example a plurality of turbine stages 407... 409, which is advantageous but not mandatory for the invention.
  • the steam boiler 401 comprises a preheater 402, an evaporator 403, a first superheater 404 and a second superheater 405.
  • Boilers 401 also omitted.
  • the turbine 406 is often tapped at much more locations (up to ten or more locations) of steam. This particularly increases the efficiency of the fourth cycle 400 (steam cycle). More taps than shown are therefore possible or favorable in principle.
  • the high-temperature energy storage system 1 comprises a coupling 107 with the low-temperature heat source 3, which is connected downstream of the turbine 105 in the first circuit.
  • a first flow of a third heat exchanger 107 which in the first
  • Circuit 100 is connected between the turbine 105 and the second flow of the second heat exchanger 104 and which is heat-coupled with a second flow of the third heat exchanger 107, connected to the low-temperature heat source 3.
  • the high-temperature energy storage system 1 for utilizing the heat of the low-temperature heat source 3 may also include a coupling 413 with the low-temperature heat source 3, which is connected downstream of a feed pump 411 in the fourth circuit.
  • a coupling 413 with the low-temperature heat source 3 which is connected downstream of a feed pump 411 in the fourth circuit.
  • a first flow of a fourth heat exchanger 413 which is connected in the fourth circuit 400 between the feed pump 412 and the first flow of Dampfkes- sels 401 and the second feed pump 414 and which is heat-coupled with a second flow of the fourth heat exchanger 413 is connected to said low-temperature heat source 3.
  • the illustrated high-temperature energy storage system 1 now enables a method for storing energy, wherein a heat source 3 in a first circuit 100, which is designed as a heat pump with a turbine 105 in the expansion circuit, heat is removed,
  • the heat is transferred from the first circuit 100 to the thermal energy storage 2, which is arranged in a second circuit 200,
  • the heat from the low-temperature heat source 3 can be transferred / coupled in after the turbine 105 into the first circuit 100 and / or transferred to the fourth circuit 400 after the feed pump 412.
  • the introduced measures make it possible to lift the heat originating from the low-temperature heat source 3 to a higher temperature level via the first circuit 100 and to store it (via the second circuit 200) in the high-temperature energy storage system 1; to use me to increase the efficiency of the fourth cycle (discharge cycle) 400 and third, the arrival times of the discharge circuit 400 by preheating the boiler 401 to reduce.
  • prevailing pressures and temperatures are given by way of example in the high-temperature energy storage system.
  • the operation of the high-temperature energy storage system 1 is also possible at other pressures and temperatures.
  • a temperature level of 100 ° C. for the low-temperature heat source 3 was assumed in the specific example.
  • the efficiency of the high-temperature energy storage system 1 can see by the measures described at a heat source temperature of 60 to 150 ° C by about 5 to 25% to a total efficiency of the high-temperature energy storage system 1 between 53 and 63% increased.
  • a heat input in the order of 32% (at 60 ° C) and 44% (at 150 ° C) of the electrical discharge power at the same charge and discharge mass flow is necessary.
  • the heat requirement is very high, their use is attractive, since the storage capacity can be adapted to the size of the heat source.
  • the operation of the high-temperature energy storage system 1 but also from a temperature level of the low-temperature heat source 3 ⁇ 60 ° C is advantageously possible. It is also favorable if the low-temperature heat source 3 has a temperature level -S 300 ° Celsius. In addition, it is favorable if the low-temperature heat source has a temperature level -S 150 ° Celsius. In these temperature ranges, a particularly economical operation of the high-temperature energy storage system 1 is possible.
  • the low-temperature heat source 3 may be connected or coupled to a low-temperature heat storage 4.
  • the low-temperature heat source 3 can be connected to the low-temperature heat storage 4 with the aid of valves 5 and 6 or coupled to the first circuit 100 or to the fourth circuit 400.
  • the low-temperature heat source 3 can be connected directly to the low-temperature heat storage 4.
  • the low-temperature heat source 3 can be coupled to the low-temperature heat store 4 via a heat exchanger (not shown).
  • the heat of the low-temperature heat source 3 in the low-temperature heat storage 4 can be temporarily stored until a sufficient sponding amount of energy for economical storage of the same in the thermal energy storage 2 is available.
  • the high-temperature energy storage system 1 may have a connecting line 7, 8 of the low-temperature heat source 3 with the steam boiler 401. In this way, the steam boiler 401 with the low-temperature heat source 3 and the low-temperature heat storage 4 can be preheated.
  • the presented high-temperature energy storage system 1 is particularly efficient if the waste heat leaving the steam boiler 401 is used in the first circuit 100 to preheat the compressor 101 and if the steam cycle is carried out with reheat, as shown here. This avoids that usable heat leaves the process and overall efficiencies over 50% can be achieved in large-scale plants. In general, the high-temperature energy storage system 1 can save energy with low losses over several days in large quantities.
  • the high-temperature energy storage system 1 may also comprise more or fewer components than shown.
  • the couplings / connections with the first circuit 100 or with the fourth circuit 400 shown in FIG. 4 may additionally also include valves in order to be able to use the low-temperature heat source 3 differently.
  • a real high-temperature energy storage system 1 may also include additional but not shown in the figures pumps and other equipment.
  • blower Grclumaschine lowest temperature difference at the heat exchanger
  • This is technically possible, but uneconomical.
  • Fan of 19 ° C results in an input temperature at the energy storage 2 of 534 ° C at the second flow of the first heat exchanger 103, an outlet temperature of 515 ° C and thus a grade of 25 ° C, allowing operation in a more economical way.

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Abstract

Es wird eine Hochtemperatur-Energiespeicheranlage (1), umfassend einen thermischen Energiespeicher (2) und vier miteinander gekoppelte Wärmeträger-Kreisläufe (100..400) angegeben. Der erste Kreislauf (100) ist dabei als Wärmepumpe ausgebildet. Der zweite Kreislauf (200) und der dritte Kreislauf (300) dienen der Kopplung des thermischen Energiespeichers (2) mit dem ersten Kreislauf (100) beziehungsweise mit dem vierten Kreislauf (400), welcher als Wasserdampfkraftkreisprozess ausgebildet ist. Zusätzlich umfasst die Anlage (1) eine Kopplung (107) mit einer Niedertemperatur-Wärmequelle (3), welche einer Expansions-Turbine (105) im ersten Kreislauf nachgeschaltet ist. Alternativ oder zusätzlich kann die Anlage (1) auch eine Kopplung (413) mit der Niedertemperatur-Wärmequelle (3) umfassen, welche einer Speisepumpe (411) im vierten Kreislauf nachgeschaltet ist. Neben der Hochtemperatur-Energiespeicheranlage (1) wird auch ein Verfahren zum Betrieb derselben angegeben.

Description

BESCHREIBUNG
Hochtemperatur-Energiespeicheranlage und Betriebsverfahren hierfür
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Hochtemperatur- Energiespeicheranlage, umfassend einen thermischen Energie- Speicher und vier miteinander gekoppelte Wärmeträger- Kreisläufe, wobei der erste Kreislauf als Wärmepumpe mit einer Turbine im Entspannungskreis ausgebildet ist, der zweite Kreislauf den thermischen Energiespeicher mit dem ersten Kreislauf wärmekoppelt, ein dritter Kreislauf den thermischen Energiespeicher mit einem vierten Kreislauf wärmekoppelt und der vierte Kreislauf als Wasserdampfkraftkreisprozess ausgebildet ist. Zudem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb der genannten Hochtemperatur-Energiespeicheranlage, bei dem einer Wärmequelle in einem ersten Kreislauf, welcher als Wärmepumpe mit einer Turbine im Entspannungskreis ausgebildet ist, Wärme entzogen wird, die Wärme vom ersten Kreislauf an den thermischen Energiespeicher, welcher in einem zweiten Kreislauf angeordnet ist, übertragen wird, die Wärme vom thermischen Energiespeicher, welcher auch in einem drit- ten Kreislauf angeordnet ist, an einen vierten Kreislauf übertragen wird und die Wärme im vierten Kreislauf, welcher als Wasserdampfkraftkreisprozess ausgebildet ist, in mechanische Arbeit umgewandelt wird. Stand der Technik
Der stetig anwachsende Energieverbrauch der Erde und die begrenzten Möglichkeiten, diese umweltverträglich herzustellen, machen es nötig, bisher ungenutzte Energiequellen nach Mög- lichkeit zu nutzen. Beispielsweise fällt bisher kaum genutzte Niedertemperaturwärme sowohl in natürlichen Quellen an, wie etwa bei der Geothermie und bei der Nutzung der Sonnenener- gie, als auch bei industriellen Prozessen, wie etwa bei Raffinerien, Zementwerke, Glasfabriken und ähnlichem.
Eine Möglichkeit zur Nutzung der Niedertemperaturwärme be- steht darin, diese über den Organic Rankine Cycle (ORC) oder den Kalinaprozess in elektrische Energie umzuwandeln. ORC- und Kaiinaanlagen arbeiten, ähnlich einem Wasser- Dampfkreislauf in konventionellen Kraftwerken, mit einem organische Arbeitsmittel, das vergleichsweise geringe Siedetem- peraturen aufweist. Die Wirtschaftlichkeit einer ORC- und Ka- linaanlagen hängt nicht zuletzt vom Temperaturniveau der Wärmequelle, von der zeitlichen Verfügbarkeit der Wärme und von der Elektrizitätsnachfrage zum Zeitpunkt der Stromproduktion ab .
So sollte die Wärmequelle bei Temperaturen um die 100°C aufgrund der geringen erreichbaren Effizienz sehr groß sein, damit eine ORC- bzw. Kaiinaanlage wirtschaftlich betrieben werden kann. Häufig werden ORC- bzw. Kaiinaanlagen daher mit Ab- Wärmequellen mit einem höheren Temperaturniveau betrieben, beispielsweise in Verbindung mit einem Biogasmotor, der neben dem Abgas als Hochtemperaturquelle von 300 - 500°C die Abwärme der Kühlaggregate von 85 - 90°C und der Ladeluft bietet. Ein weiteres Problem der Nutzung einer Niedertemperaturwärmequelle besteht darin, dass eine ORC- bzw. Kaiinaanlage nur dann wirtschaftlich betrieben werden kann, wenn die Abwärme zu einem Zeitpunkt anfällt, an dem am Strommarkt genügend hohe Preise erzielt werden können. Fällt die Abwärme zu einem ungünstigen Zeitpunkt an, so bleibt diese mangels wirtschaftlicher Verwertbarkeit häufig ungenutzt.
Trotz großer technischer Anstrengungen bleiben Niedertemperatur-Wärmequellen zur Umwandlung in elektrische Energie wegen der oben genannten Probleme bis heute oft ungenutzt, auch wenn Wärme mittlerweile wirtschaftlich speicherbar wäre. Beispielsweise offenbart die WO 2013/072085 A2 dazu eine Hochtemperatur-Energiespeicheranlage der eingangs genannten Art, bei der ein als Wärmepumpe ausgebildeter Ladekreis Wärme in einem Hochtemperatur-Wärmespeicher speichert, von wo sie einem Wasserdampfkraftkreisprozess zugeführt und dort in mechanische bzw. elektrische Energie umgewandelt werden kann.
Offenbarung der Erfindung Eine Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, eine verbesserte Möglichkeit zur Nutzung der (Ab) wärme einer Niedertemperatur-Wärmequelle anzugeben.
Die Aufgabe der Erfindung wird mit einer Hochtemperatur- Energiespeicheranlage der eingangs genannten Art gelöst, welche zusätzlich
eine Kopplung mit einer Niedertemperatur-Wärmequelle um- fasst, welche der Turbine im ersten Kreislauf nachgeschaltet ist und/oder
- eine Kopplung mit der Niedertemperatur-Wärmequelle um- fasst, welche einer Speisepumpe im vierten Kreislauf nachgeschaltet ist.
Die Aufgabe der Erfindung wird weiterhin mit einem Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, bei dem
die Wärme von einer Niedertemperatur-Wärmequelle stammt und nach der Turbine in den ersten Kreislauf übertragen/eingekoppelt wird und/oder
die Wärme von der Niedertemperatur-Wärmequelle stammt und nach einer Speisepumpe in den vierten Kreislauf übertragen/eingekoppelt wird.
Es wird also ein thermischer Speicher zur Speicherung elektrischer Energie, beispielsweise ein thermischer Schüttgut- Speicher, mit einem eine Wärmepumpe umfassenden Ladekreislauf und einem einen Wasser-Dampfkreislauf umfassenden
Entladekreislauf kombiniert. Die (Ab) wärme aus Niedertemperatur-Wärmequellen kann erstens zur Vorwärmung der Expansions- maschine im Ladekreislauf und/oder zweitens zur
Speisewasservorwärmung des Wasser-Dampfkreislaufes während der Entladung genutzt werden. Diese Erfindung überwindet damit gleich zwei Nachteile der aus dem Stand der Technik be- kannten Technologien. Zum einen bietet sie eine effizientere Nutzung der Niedertemperaturwärme und zum anderen ist es möglich, die Nutzung der Abwärme zur Stromproduktion vom Zeitpunkt der Verfügbarkeit unabhängig zu machen. Generell kann eine Hochtemperatur-Energiespeicheranlage Energie bei gerin- gen Verlusten über mehrere Tage in großen Mengen speichern.
Das vorgestellte Prinzip der (Ab) wärmenutzung bietet im Gegensatz zu den herkömmlichen ORC- und Kaiinaanlagen die Möglichkeit, die Stromproduktion vom Zeitpunkt der Verfügbarkeit der Wärmequelle zu entkoppeln, da die Wärme im thermischen Speicher gespeichert werden kann. Sie kann dann je nach Bedarf zu einem Zeitpunkt abgerufen werden, bei dem sich die Einspeisung in das Stromnetz oder deren anderweitige Verwertung aus wirtschaftlicher Sicht besonders lohnt. Die vorge- stellte Hochtemperatur-Energiespeicheranlage kann in Kombination mit der Verwendung von Industrieabwärme dazu beitragen, die Effizienz der Industrieanlage zu steigern. Bei der Nutzung von Geothermie oder Solarwärme kann die Effizienz des thermischen Speichers gesteigert und so frei verfügbare ther- mische Energie zu Strom gewandelt werden. Die (Ab) wärme kann unter höherem Wirkungsgrad als bei einer ORC-Anlage genutzt werden. So ist bei einer Temperatur der Abwärme von 100 °C ein Wirkungsgrad von ca. 18% bezogen auf die Abwärme möglich. Eine ORC-Anlage erreicht bei heutigem Stand der Technik und wirtschaftlich angemessenen Kosten ca. 10% Effizienz bei diesem Temperaturniveau.
Ein weiterer besonderer Vorteil liegt in der kostengünstigen Umsetzung, wenn der thermische Speicher in der Nähe der Wär- mequelle angeordnet wird. Es sind dann nur Wärmetauscher und ein System zum Transport des wärmebehafteten Mediums zum Ort der Nutzung der Energie notwendig. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung in Zusammenschau mit den Figuren. Günstig ist es, wenn
der erste Kreislauf einen motorisch angetriebenen Kompressor, einen stromabwärts gelegenen ersten Durchfluss eines ersten Wärmetauschers, einen stromabwärts gelegenen ersten Durchfluss eines zweiten Wärmetauschers, eine stromabwärts gelegene Turbine, welche mit dem Kompressor gekoppelt ist, einen stromabwärts gelegenen zweiten Durchfluss des zweiten Wärmetauschers, welcher mit dessen erstem Durchfluss wärmegekoppelt ist, und eine Rückführung zum Kompressor aufweist, wenn
- der zweite Kreislauf einen zweiten Durchfluss des ersten Wärmetauschers, welcher mit dessen erstem Durchfluss wärmegekoppelt ist, den stromabwärts gelegenen thermischen Energiespeicher und eine Rückführung zum zweiten Durchfluss des ersten Wärmetauschers aufweist, wenn
- der dritte Kreislauf einen zweiten Durchfluss eines
Dampfkessels, welcher mit dessen erstem Durchfluss wärmegekoppelt ist, den stromabwärts gelegenen thermischen Energiespeicher und eine Rückführung zum zweiten Durchfluss des Dampfkessels aufweist, wenn
- der vierte Kreislauf den ersten Durchfluss des Dampfkessels, eine stromabwärts gelegene Turbine, einen stromabwärts gelegenen Kondensator, eine stromabwärts gelegene Speisepumpe und eine Rückführung zum Dampfkessel aufweist, wenn die Hochtemperatur-EnergieSpeicheranlage
zusätzlich
einen ersten Durchfluss eines dritten Wärmetauschers um- fasst, welcher im ersten Kreislauf zwischen die Turbine und den zweiten Durchfluss des zweiten Wärmetauschers geschaltet ist und welcher mit einem zweiten Durchfluss des dritten Wär- metauschers wärmegekoppelt ist, der mit der Niedertemperatur- Wärmequelle verbunden ist und/oder wenn die Hochtemperatur- EnergieSpeicheranlage einen ersten Durchfluss eines vierten Wärmetauschers um- fasst, welcher im vierten Kreislauf zwischen die Speisepumpe und den ersten Durchfluss des Dampfkessels geschaltet ist und welcher mit einem zweiten Durchfluss des vierten Wärmetau- schers wärmegekoppelt ist, der mit der genannten Niedertemperatur-Wärmequelle verbunden ist.
Dadurch kann die vorgestellte Hochtemperatur- Energiespeicheranlage mit vergleichsweise leicht verfügbaren und erprobten Mitteln realisiert werden. Die Herstellung der vorgestellten Hochtemperatur-Energiespeicheranlage kann somit auf wirtschaftliche Weise erfolgen.
Günstig ist es, wenn der Dampfkessel einen Vorwärmer, einen Verdampfer, einen ersten Überhitzer und einen zweiten Über- hitzer aufweist. Insbesondere, wenn der Dampfkreislauf mit
Zwischenüberhitzung ausgeführt wird und die aus dem Dampfkessel austretende Abwärme im ersten Kreislauf zur Vorwärmung des Kompressors genutzt wird, kann die Hochtemperatur- Energiespeicheranlage besonders effizient betrieben werden. Dabei wird vermieden, dass nutzbare Wärme den Prozess ver- lässt, und es können in großtechnischen Anlagen Gesamtwirkungsgrade über 50% erzielt werden.
Günstig ist es weiterhin, wenn die Turbine im vierten Kreis- lauf mehrere Turbinenstufen aufweist. Dadurch wird ebenfalls ein besonders effizienter Betrieb der Hochtemperatur- Energiespeicheranlage ermöglicht .
Vorteilhaft ist es auch, wenn die Hochtemperatur- Energiespeicheranlage einen mit der Niedertemperatur- Wärmequelle verbundenen oder gekoppelten Niedertemperatur- Wärmespeicher umfasst. Dadurch kann die Wärme der Niedertemperatur-Wärmequelle dem Niedertemperatur-Wärmespeicher zwischengespeichert werden, bis eine ausreichende Energiemenge zum wirtschaftlichen Speichern derselben im thermischen Energiespeicher zur Verfügung steht . Vorteilhaft ist es, wenn die Hochtemperatur- Energiespeicheranlage eine Verbindungsleitung der Niedertemperatur-Wärmequelle mit dem Dampfkessel umfasst. Auf diese Weise kann der Dampfkessel mit der Niedertemperatur- Wärmequelle vorgewärmt beziehungsweise warm gehalten werden, um beispielsweise die Zeit bis zum Wiederanfahren der Anlage zu überbrücken beziehungsweise zu verkürzen. Die Wärme der Niedertemperatur-Wärmequelle kann zum Vorwärmen des Dampfkessels natürlich auch in einem Niedertemperatur-Wärmespeicher zwischengespeichert werden, welcher erst beim Hochfahren des Entladekreises entleert wird.
Günstig ist es, wenn die Niedertemperatur-Wärmequelle ein Temperaturniveau ^ 60° Celsius aufweist. Dadurch können mit der Hochtemperatur-Energiespeicheranlage neue Anwendungsgebiete erschlossen werden.
Günstig ist es, wenn die Niedertemperatur-Wärmequelle ein Temperaturniveau < 300° Celsius aufweist. Günstig ist es aber auch, wenn die Niedertemperatur-Wärmequelle ein Temperaturniveau < 150° Celsius, aufweist. In diesen Temperaturbereichen ist ein besonders wirtschaftlicher Betrieb der Hochtemperatur-Energiespeicheranlage möglich. Generell ist der Prozess umso effizienter je höher das Temperaturniveau der Niedertem- peratur-Wärmequelle liegt. Jedoch sollte dabei das Temperaturgefälle am zweiten Wärmetauscher im Ladekreislauf berücksichtigt werden. Günstig ist es daher generell, eine Niedertemperatur-Wärmequelle mit einem Temperaturniveau ^ 350°C zu wählen. Zudem sinkt die Anzahl der potentiell nutzbaren Wär- mequellen bei steigendem Temperaturniveau, d.h. Wärmequellen mit hohem Temperaturniveau sind seltener. Insbesondere bei einem Temperaturniveau ^ 150 °C bietet die Erfindung Vorteile gegenüber den bekannten ORC-Anlagen und Kaiinaanlagen. An dieser Stelle wird angemerkt, dass sich die zur erfindungsgemäßen Vorrichtung offenbarten Varianten und die sich daraus ergebenen Vorteile gleichermaßen auf das erfindungsgemäße Verfahren beziehen und umgekehrt. Kurze Beschreibung der Figuren
Figur 1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer Hochtemperatur-EnergieSpeicheranlage ;
Figur 2 zeigt den ersten und zweiten Kreislauf der Hochtemperatur-Energiespeicheranlage aus Fig. 1 im Detail;
Figur 3 zeigt den dritten und vierten Kreislauf der Hochtem- peratur-Energiespeicheranlage aus Fig. 1 im Detail und
Figur 4 zeigt eine Variante einer Hochtemperatur- Energiespeicheranlage mit einem Niedertemperatur- Wärmespeicher und einer zusätzlichen Beheizung des Dampfkes- sels.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Fig. 1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer Hochtem- peratur-Energiespeicheranlage 1, welche einen thermischen
Energiespeicher 2 und vier miteinander gekoppelte Wärmeträger-Kreisläufe 100..400 umfasst. Die Figuren 2 und 3 zeigen die Kreisläufe 100 und 200 beziehungsweise 300 und 400 in vergrößerter Darstellung.
Der erste Kreislauf 100 ist als Wärmepumpe mit einer Turbine 105 im Entspannungskreis ausgebildet. Konkret umfasst der erste Kreislauf 100 in diesem Beispiel einen Kompressor 101, welcher von einem Motor 102 angetrieben ist, einen stromab- wärts gelegenen ersten Durchfluss eines ersten Wärmetauschers 103, einen stromabwärts gelegenen ersten Durchfluss eines zweiten Wärmetauschers 104, die stromabwärts gelegene Turbine 105, welche mit dem Kompressor 101 über eine Welle 106 verbunden ist, einen stromabwärts gelegenen zweiten Durchfluss des zweiten Wärmetauschers 104, welcher mit dessen erstem Durchfluss wärmegekoppelt ist, und eine Rückführung zum Kompressor 101. Der zweite Kreislauf 200 der Hochtemperatur- Energiespeicheranlage 1 koppelt den thermischen Energiespeicher 2 mit dem ersten Kreislauf 100. Konkret umfasst der zweite Kreislauf 200 in diesem Beispiel einen zweiten Durch- fluss des ersten Wärmetauschers 103, welcher mit dessen erstem Durchfluss wärmegekoppelt ist, den stromabwärts gelegenen thermischen Energiespeicher 2 und eine Rückführung zum zweiten Durchfluss des ersten Wärmetauschers 103. Der dritte Kreislauf 300 der Hochtemperatur- Energiespeicheranlage 1 koppelt den thermischen Energiespeicher 2 mit einem vierten Kreislauf 400. Konkret umfasst der dritte Kreislauf 300 in diesem Beispiel einen zweiten Durchfluss eines Dampfkessels 401, welcher mit dessen erstem
Durchfluss wärmegekoppelt ist, den stromabwärts gelegenen thermischen Energiespeicher 2 und eine Rückführung zum zweiten Durchfluss des Dampfkessels 401.
Der vierte Kreislauf 400 ist schließlich als Wasserdampf- kraftkreisprozess ausgebildet und umfasst in diesem Beispiel konkret den ersten Durchfluss des Dampfkessels 401, eine stromabwärts gelegene Turbine 406, einen stromabwärts gelegenen Kondensator 411, eine stromabwärts gelegene Speisepumpe 412, eine zweite Speisepumpe 414 und eine Rückführung zum Dampfkessel 401. Die Turbine 406 treibt in diesem Beispiel einen Generator 410 an. Selbstverständlich wäre aber auch eine Umwandlung in eine andere Energieform als die elektrische möglich . Die Turbine 406 im vierten Kreislauf 400 umfasst in dem dargestellten Beispiel mehrere Turbinenstufen 407..409, was zwar vorteilhaft aber nicht zwingend für die Erfindung ist. Weiterhin umfasst der Dampfkessel 401 einen Vorwärmer 402, einen Verdampfer 403, einen ersten Überhitzer 404 und einen zweiten Überhitzer 405. Je nach Aufbau der Hochtemperatur- Energiespeicheranlage 1 können einzelne Komponenten des
Dampfkessels 401 auch entfallen. Beispielsweise ist der Betrieb einer Dampfturbine auch nur mit einem Verdampfer 403 prinzipiell möglich. Weiterhin wird angemerkt, dass in der schematischen Zeichnung nur eine vereinfachte Speisewasserversorgung eingezeichnet ist. In (realen) Großkraftwerken wird der Turbine 406 dagegen häufig an sehr viel mehr Stellen (an bis zu zehn oder mehr Stellen) Dampf abgezapft. Dies steigert die Effizienz des vierten Kreislaufs 400 (Dampfkreislaufs) besonders. Mehr Abzapfungen als dargestellt sind daher prinzipiell möglich bzw. günstig. Um die Wärme einer Niedertemperatur-Wärmequelle 3 nutzen zu können, umfasst die Hochtemperatur-Energiespeicheranlage 1 eine Kopplung 107 mit der Niedertemperatur-Wärmequelle 3, welche der Turbine 105 im ersten Kreislauf nachgeschaltet ist. Konkret ist in diesem Beispiel dazu ein erster Durch- fluss eines dritten Wärmetauschers 107, welcher im ersten
Kreislauf 100 zwischen die Turbine 105 und den zweiten Durch- fluss des zweiten Wärmetauschers 104 geschaltet ist und welcher mit einem zweiten Durchfluss des dritten Wärmetauschers 107 wärmegekoppelt ist, mit der Niedertemperatur- Wärmequelle 3 verbunden.
Alternativ oder zusätzlich kann die Hochtemperatur- Energiespeicheranlage 1 zur Nutzung der Wärme der Niedertemperatur-Wärmequelle 3 auch eine Kopplung 413 mit der Nieder- temperatur-Wärmequelle 3 umfassen, welche einer Speisepumpe 411 im vierten Kreislauf nachgeschaltet ist. Konkret ist in diesem Beispiel dazu ein erster Durchfluss eines vierten Wärmetauschers 413, welcher im vierten Kreislauf 400 zwischen die Speisepumpe 412 und den ersten Durchfluss des Dampfkes- sels 401 respektive die zweite Speisepumpe 414 geschaltet ist und welcher mit einem zweiten Durchfluss des vierten Wärmetauschers 413 wärmegekoppelt ist, mit der genannten Niedertemperatur-Wärmequelle 3 verbunden. Die dargestellte Hochtemperatur-Energiespeicheranlage 1 ermöglicht nun ein Verfahren zum Speichern von Energie, wobei einer Wärmequelle 3 in einem ersten Kreislauf 100, welcher als Wärmepumpe mit einer Turbine 105 im Entspannungskreis ausgebildet ist, Wärme entzogen wird,
die Wärme vom ersten Kreislauf 100 an den thermischen Energiespeicher 2, welcher in einem zweiten Kreislauf 200 angeordnet ist, übertragen wird,
die Wärme vom thermischen Energiespeicher 2, welcher auch in einem dritten Kreislauf 300 angeordnet ist, an einen vierten Kreislauf 400 übertragen wird und
- die Wärme im vierten Kreislauf 400, welcher als Wasserdampfkraftkreisprozess ausgebildet ist, in mechanische Arbeit umgewandelt wird.
Die von der Niedertemperatur-Wärmequelle 3 stammende Wärme kann, wie bereits erwähnt, nach der Turbine 105 in den ersten Kreislauf 100 übertragen/eingekoppelt werden und/oder nach der Speisepumpe 412 in den vierten Kreislauf 400 übertragen/eingekoppelt werden. Durch die vorgestellten Maßnahmen ist es möglich, die von der Niedertemperatur-Wärmequelle 3 stammende Wärme erstens über den ersten Kreislauf 100 auf ein höheres Temperaturniveau zu heben und (über den zweiten Kreislauf 200) in der Hochtemperatur-Energiespeicheranlage 1 zu speichern, zweitens die Wär- me zur Effizienzsteigerung des vierten Kreislaufs (Entladekreislaufs) 400 zu nutzen und drittens die An- fahrzeiten des Entladekreislaufs 400 durch Vorwärmung des Dampfkessels 401 zu reduzieren. Zum besseren Verständnis sind in der Hochtemperatur-Energiespeicheranlage 1 herrschenden Drücke und Temperaturen exemplarisch angegeben. Selbstverständlich sind diese nur illustrativ zu sehen und selbstverständlich ist der Betrieb der Hochtemperatur- Energiespeicheranlage 1 auch bei anderen Drücken und Temperaturen möglich. Wie der Darstellung zu entnehmen ist, wurde in dem konkreten Beispiel ein Temperaturniveau 100°C für die Niedertemperatur-Wärmequelle 3 angenommen. Die Effizienz der Hochtemperatur-Energiespeicheranlage 1 kann durch die beschriebenen Maßnahmen bei einer Wärmequellentemperatur von 60 bis 150°C um ca. 5 bis 25 % auf eine Gesamteffizienz der Hochtemperatur-Energiespeicheranlage 1 zwi- sehen 53 und 63% erhöht werden. Dafür ist ein Wärmeeintrag in der Größenordnung zwischen 32% (bei 60°C) und 44% (bei 150°C) der elektrischen Entladeleistung bei gleichem Lade- und Entlademassenstrom notwendig. Obwohl der Wärmebedarf sehr groß ist, ist deren Nutzung attraktiv, da sich die Speicheranla- gengröße an die Größe der Wärmequelle anpassen lässt.
Generell ist der Betrieb der Hochtemperatur- Energiespeicheranlage 1 aber auch schon ab einem Temperaturniveau der Niedertemperatur-Wärmequelle 3 ^ 60°C vorteilhaft möglich. Günstig ist es weiterhin, wenn die Niedertemperatur- Wärmequelle 3 ein Temperaturniveau -S 300° Celsius aufweist. Günstig ist es darüber hinaus, wenn die Niedertemperatur- Wärmequelle ein Temperaturniveau -S 150° Celsius, aufweist. In diesen Temperaturbereichen ist ein besonders wirtschaftlicher Betrieb der Hochtemperatur-Energiespeicheranlage 1 möglich.
Fig. 4 zeigt nun zwei weitere optionale Komponenten der Hochtemperatur-Energiespeicheranlage 1. Beispielsweise kann die Niedertemperatur-Wärmequelle 3 mit einem Niedertemperatur- Wärmespeicher 4 verbunden oder gekoppelt sein. In dem konkret dargestellten Beispiel kann die Niedertemperatur- Wärmequelle 3 dazu mit Hilfe von Ventilen 5 und 6 entweder mit dem Niedertemperatur-Wärmespeicher 4 verbunden oder mit dem ersten Kreislauf 100 beziehungsweise mit dem vierten Kreislauf 400 gekoppelt werden. In dem Beispiel ist die Niedertemperatur-Wärmequelle 3 direkt mit dem Niedertemperatur- Wärmespeicher 4 verbindbar. Denkbar wäre aber natürlich auch, dass die Niedertemperatur-Wärmequelle 3 mit dem Niedertemperatur-Wärmespeicher 4 über einen Wärmetauscher (nicht darge- stellt) koppelbar ist. Beispielsweise kann die Wärme der Niedertemperatur-Wärmequelle 3 in dem Niedertemperatur- Wärmespeicher 4 zwischengespeichert werden, bis eine ausrei- chende Energiemenge zum wirtschaftlichen Speichern derselben im thermischen Energiespeicher 2 zur Verfügung steht.
Als weitere alternative oder zusätzliche Option kann die Hochtemperatur-Energiespeicheranlage 1 eine Verbindungsleitung 7, 8 der Niedertemperatur-Wärmequelle 3 mit dem Dampfkessel 401 aufweisen. Auf diese Weise kann der Dampfkessel 401 mit der Niedertemperatur-Wärmequelle 3 respektive dem Niedertemperatur-Wärmespeicher 4 vorgewärmt werden.
Die vorgestellte Hochtemperatur-Energiespeicheranlage 1 ist besonders effizient, wenn die aus dem Dampfkessel 401 austretende Abwärme im ersten Kreislauf 100 zur Vorwärmung des Kompressors 101 genutzt wird und wenn der Dampfkreislauf , wie hier dargestellt, mit Zwischenüberhitzung ausgeführt wird. So wird vermieden, dass nutzbare Wärme den Prozess verlässt und es können in großtechnischen Anlagen Gesamtwirkungsgrade über 50% erzielt werden. Generell kann die Hochtemperatur- Energiespeicheranlage 1 Energie bei geringen Verlusten über mehrere Tage in großen Mengen zu speichern.
Abschließend wird angemerkt, dass die Hochtemperatur- Energiespeicheranlage 1 auch mehr oder weniger Bauteile als dargestellt umfassen kann. Insbesondere wird angemerkt, dass die in der Fig. 4 dargestellten Kopplungen/Verbindungen mit dem ersten Kreislauf 100 beziehungsweise mit dem vierten Kreislauf 400 auch zusätzlich Ventile umfassen können, um die Niedertemperatur-Wärmequelle 3 unterschiedlich nutzen zu können. Selbstverständlich kann eine reale Hochtemperatur- Energiespeicheranlage 1 auch zusätzliche jedoch in den Figuren nicht dargestellte Pumpen und sonstige Gerätschaften umfassen .
Insbesondere wird diesbezüglich angemerkt, dass im zweiten Wärmeträger-Kreislauf 200, im dritten Wärmeträger- Kreislauf 300, sowie im Kreislauf der Niedertemperatur- Wärmequelle 3 der besseren Darstellbarkeit halber keine druckerhöhenden Komponenten wie Pumpen oder Gebläse einge- zeichnet sind. In der Realität sind dort jedoch Komponenten zur Umwälzung des jeweiligen Fluids vorgesehen.
Am Wärmetauscher 103 scheint aufgrund des fehlenden Gebläses eine Grädigkeit (geringste Temperaturdifferenz am Wärmetauscher) von nur 6 °C zu bestehen. Dies ist technisch zwar möglich, jedoch unwirtschaftlich. Bei einer angenommenen Temperaturerhöhung durch ein (im zweiten Kreislauf 200 nicht dargestelltes jedoch real vorhandenes) Gebläse von 19°C, ergibt sich bei einer Eingangstemperatur am Energiespeicher 2 von 534 °C am zweiten Durchfluss des ersten Wärmetauschers 103 eine Ausgangstemperatur von 515 °C und damit eine Grädigkeit von 25°C, wodurch der Betrieb auf wirtschaftlichere Weise möglich ist.
Schließlich wird angemerkt, dass sich die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung auf beliebige Art und Weise kombinieren lassen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Hochtemperatur-Energiespeicheranlage (1), umfassend einen thermischen Energiespeicher (2) und vier miteinander ge- koppelte Wärmeträger-Kreisläufe (100..400), wobei
der erste Kreislauf (100) als Wärmepumpe mit einer Turbine (105) im Entspannungskreis ausgebildet ist,
der zweite Kreislauf (200) den thermischen Energiespeicher (2) mit dem ersten Kreislauf (100) wärmekoppelt,
- ein dritter Kreislauf (300) den thermischen Energiespeicher (2) mit einem vierten Kreislauf (400) wärmekoppelt und der vierte Kreislauf (400) als Wasserdampfkraftkreispro- zess ausgebildet ist,
zusätzlich umfassend
- eine Kopplung (107) mit einer Niedertemperatur- Wärmequelle (3), welche der Turbine (105) im ersten Kreislauf nachgeschaltet ist und/oder
eine Kopplung (413) mit der Niedertemperatur- Wärmequelle (3), welche einer Speisepumpe (411) im vierten Kreislauf nachgeschaltet ist.
2. Hochtemperatur-Energiespeicheranlage (1) nach Anspruch 1, wobei
der erste Kreislauf (100) einen motorisch angetriebenen Kompressor (101) , einen stromabwärts gelegenen ersten Durchfluss eines ersten Wärmetauschers (103) , einen stromabwärts gelegenen ersten Durchfluss eines zweiten Wärmetauschers (104) , eine stromabwärts gelegene Turbine (105) , welche mit dem Kompressor (101) gekoppelt ist, einen stromab- wärts gelegenen zweiten Durchfluss des zweiten Wärmetauschers (104), welcher mit dessen erstem Durchfluss wärmegekoppelt ist, und eine Rückführung zum Kompressor (101) aufweist, wobei
der zweite Kreislauf (200) einen zweiten Durchfluss des ersten Wärmetauschers (103), welcher mit dessen erstem Durchfluss wärmegekoppelt ist, den stromabwärts gelegenen thermischen Energiespeicher (2) und eine Rückführung zum zweiten Durchfluss des ersten Wärmetauschers (103) aufweist, wobei der dritte Kreislauf (300) einen zweiten Durchfluss eines Dampfkessels (401) , welcher mit dessen erstem Durchfluss wärmegekoppelt ist, den stromabwärts gelegenen thermischen Energiespeicher (2) und eine Rückführung zum zweiten Durch- fluss des Dampfkessels (401) aufweist, und wobei
der vierte Kreislauf (400) den ersten Durchfluss des Dampfkessels (401) , eine stromabwärts gelegene Turbine (406) , einen stromabwärts gelegenen Kondensator (411) , eine stromabwärts gelegene Speisepumpe (412) und eine Rückführung zum Dampfkessel (401) aufweist,
zusätzlich umfassend
einen ersten Durchfluss eines dritten Wärmetauschers (107) , welcher im ersten Kreislauf (100) zwischen die Turbine (105) und den zweiten Durchfluss des zweiten Wärme- tauschers (104) geschaltet ist und welcher mit einem zweiten Durchfluss des dritten Wärmetauschers (107) wärmegekoppelt ist, der mit der Niedertemperatur-Wärmequelle (3) verbunden ist und/oder
einen ersten Durchfluss eines vierten Wärmetau- schers (413), welcher im vierten Kreislauf (400) zwischen die Speisepumpe (412) und den ersten Durchfluss des Dampfkessels (401) respektive einer zweiten Speisepumpe (414) geschaltet ist und welcher mit einem zweiten Durchfluss des vierten Wärmetauschers (412) wärmegekoppelt ist, der mit der genannten Niedertemperatur-Wärmequelle (3) verbunden ist.
3. Hochtemperatur-Energiespeicheranlage (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei der Dampfkessel (401) einen Vorwärmer (402), einen Verdampfer (403), einen ersten Überhit- zer (404) und einen zweiten Überhitzer (405) aufweist.
4. Hochtemperatur-Energiespeicheranlage (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Turbine (406) im vierten Kreislauf (400) mehrere Turbinenstufen (407..409) aufweist.
5. Hochtemperatur-Energiespeicheranlage (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, zusätzlich umfassend einen mit der Nieder- temperatur-Wärmequelle (3) verbundenen oder gekoppelten Niedertemperatur-Wärmespeicher (4) .
6. Hochtemperatur-Energiespeicheranlage (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, zusätzlich umfassend eine Verbindungsleitung (7, 8) der Niedertemperatur-Wärmequelle (3) mit dem Dampfkessel (401) .
7. Verfahren zum Speichern von Energie in einer Hochtempe- ratur-Energiespeicheranlage (1) , welche einen thermischen
Energiespeicher (2) und vier miteinander gekoppelte Wärmeträger-Kreisläufe (100..400) aufweist, wobei
einer Wärmequelle (3) in einem ersten Kreislauf (100), welcher als Wärmepumpe mit einer Turbine (105) im Entspan- nungskreis ausgebildet ist, Wärme entzogen wird,
die Wärme vom ersten Kreislauf (100) an den thermischen Energiespeicher (2), welcher in einem zweiten Kreislauf (200) angeordnet ist, übertragen wird,
die Wärme vom thermischen Energiespeicher (2), welcher auch in einem dritten Kreislauf (300) angeordnet ist, an einen vierten Kreislauf (400) übertragen wird und
die Wärme im vierten Kreislauf (400) , welcher als Wasserdampfkraftkreisprozess ausgebildet ist, in mechanische Arbeit umgewandelt wird,
wobei
die Wärme von einer Niedertemperatur-Wärmequelle (3) stammt und nach der Turbine (105) in den ersten Kreislauf (100) übertragen/eingekoppelt wird und/oder
die Wärme von der Niedertemperatur-Wärmequelle (3) stammt und nach einer Speisepumpe (412) in den vierten Kreislauf (400) übertragen/eingekoppelt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Niedertemperatur- Wärmequelle (3) ein Temperaturniveau ^ 60° Celsius aufweist.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Niedertemperatur-Wärmequelle (3) ein Temperaturniveau -S 300° Celsius, insbesondere < 150° Celsius, aufweist.
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