[发明专利]包括高温电池的储热系统

说明书

本发明涉及储热系统(1)，包括具有多个蓄电池(11)的高温电池(10)，多个蓄电池(11)具有至少100℃的操作温度并且与换热液体(20)接触以用于供应和耗散热量，其中还包括具有储热流体(31)的第一储热装置(30)，所述储热装置以使得能够从高温电池(10)向储热流体(31)传递热量的方式热连接至高温电池(10)，并且其中储热装置(31)本身热连接至低温储热装置(40)以用于热传递，所述低温储热装置被提供用于以至少40℃的温度水平存储低温热量。

技术领域

本发明涉及包括具有多个蓄电池的高温电池的储热系统，多个蓄电池具有至少100℃的操作温度并且与换热液体接触以用于供应和去除热量。另外，本发明还涉及用于操作这样的储热系统的方法。

背景技术

随着用于提供电能的可再生能源的不断扩展，各个技术方都认为需要分散式存储方案的伴随增加。这样的存储将贡献于改善借助于供电网络供应的电流的质量，并且还使电力供应平稳。合适的存储将特别适合用于吸收供电网络中的电能的过多供应并且将其暂时存储几小时，以使得能够在稍后的需求增加的时间点将其供应回供电网络。

例如根据本发明提供的高温电池的使用通过数个正向属性(高能量存储密度、高循环电荷数目等)来区分，这使得它们特别适合用于存储来自供电网络的电能。然而，高温电池的缺点是增加了废热产生，这由于操作温度将导致强的火用热量损失，操作温度明显在周围温度水平之上。然而，同时，高温电池必须保持在高的操作温度水平，以便能够确保操作迅速。在这种情况下，特别需要基本上避免操作温度的变化，例如以避免对电池属性和操作属性的有害影响。因此，例如，温度变化不仅会引起高温电池的蓄电池的永久化学变化，这导致操作迅速能力降低，温度变化还会导致例如对功能部件的损坏，诸如离子导电分离器(电解质)的张力裂缝，这在最坏情况下可能伴随着高温电池的蓄电池的损坏。

传统的储热系统使用与周围环境的换热，其通常通过对流来驱动以产生温度均衡。因此，例如，这样的高温电池的蓄电池被空气围绕，从而使得能够确保与周围环境的合适的换热。为了实现对蓄电池的改进的温度控制，例如，也可以通过风扇向空气施加气流，从而使得能够以定向方式向高温电池供应热量或者耗散来自高温电池的热量。由于借助于到高温电池的蓄电池的加热空气的热量供应通常由于热传递性能的缺失而仅不够好地有可能，所以有时还在高温电池中集成合适的加热设备，例如以使得能够将其保持在合适的操作温度下。相比较而言，如果需要散热，则在低的操作温度下借助于空气的到周围环境的对流热传递根本上是可能的。然而，在这些温度下还表明，强的温度变化仍然可能由于要耗散的热量的太大的量而出现，其有时非常强烈地变化。

另外，已经表明以这一方式耗散的热能在正常情况下丢失而不能用于另外的过程是不利的。因此，例如，没有将传递到周围空气的热量提供用于进一步的使用，从而高温电池的操作期间的整个效率变得不利。然而，即使这一热量可以被提供用于进一步的使用，热量出现的时间点通常不对应于例如出现的热量需要用作有用热量的时间点。因此，例如，基于钠镍氯化物电池(NaNiCl₂电池)技术的高温电池生成热能，特别是在放电时。然而，高温电池的放电通常仅在几分钟到几小时的时间段上进行。直接来自这一热源的连续热供应因此是不可能的，总之，不是在热能被强烈需要的时候。对热量的这一需求在一天中并且在跨季节时可能变化，但是其基本上独立于电力供应网络对电能的需求。

发明内容

本发明基于其的目的因此是避免现有技术中已知的缺点。特别地，已经证明在储热系统的操作期间实现显著的效率改善在技术上是期望的。在这种情况下，效率改善优选地涉及高温电池的整个操作，即充电操作和放电操作。另外，本发明还能够避免现有技术中关于向高温电池的热供应以及来自高温电池的散热的缺点。另外，期望确保高温电池的操作温度的广泛的一致性，使得高温电池能够在幅度或变化相当窄的温度范围内可靠地操作。典型的变化宽度在这种情况下为近似20℃，优选地为近似10℃。因此，不仅能够改善操作效率，还能够有利地影响高温电池的蓄电池对故障和维护的敏感性。