[发明专利]具有主热交换腔室和副热交换腔室的热交换系统和通过使用热交换系统用于交换热的方法

说明书

本发明涉及具有至少两个热交换腔室的热交换系统。热交换腔室中的每个包括热交换腔室边界，其包围热交换腔室的至少一个热交换腔室内部。热交换腔室边界包括至少一个第一开口，用于引导至少一个热传递流体的入流进入热交换腔室内部，以及至少一个第二开口，用于引导热传递流体的出流离开热交换腔室内部。至少一个热储存材料被布置在热交换腔室内部中，使得热传递流体通过热交换腔室内部的热交换流导致热储存材料和热传递流体之间的热交换。热交换腔室被布置成使得进入热交换腔室中的一个的热交换腔室内部的热传递流体的入流包括离开另一个热交换腔室的热交换腔室内部的热传递流体的出流。热交换腔室中的一个是热交换系统的主热交换腔室并且热交换腔室中的一个是副热交换腔室。副热交换腔室是用于为主热交换腔室充能的增强的热交换腔室。另外，提供通过使用热交换系统用于交换热的方法，其中热交换腔室中的一个被用于另一个热交换腔室的充能和/或放能。

背景技术

1.技术领域

本发明涉及具有至少两个热交换腔室的热交换系统和通过使用热交换系统用于交换热的方法。

2.背景技术

尽管可再生能量被集成进公共电能系统（电网），目前大份额的电仍然通过化石能源生成。但是全球气候变化需要进一步发展可再生能量。

类似风和太阳的可再生能源的能量输出贯穿一天或贯穿一年不是恒定的。因此，通过利用来自可再生能源而生成的电会波动。

为了管理此波动的电，热（热能）储存系统被开发用于储存和释放热能（热交换系统）。这样的热交换系统包括具有热交换腔室边界的热交换腔室，所述热交换腔室边界包围热交换腔室内部。热交换腔室内部填充有例如石头的热储存材料。热交换腔室边界包括第一开口，用于引导热传递流体（例如空气）的入流流入热交换腔室内部，以及第二开口，用于引导热交换流体的出流流出热交换腔室内部。

对于充能模式，热交换系统附加地包括充能单元，用于借助于过量的电加热热传递流体。产生的热的热传递流体经由热交换腔室边界的开口中的一个（例如第一开口）被灌输进热交换腔室内部中。此开口限定热交换腔室的“热”终端。热的热传递流体被引导通过热交换腔室内部。通过将热的热传递流体引导通过热交换腔室内部，导致从热传递流体到热储存材料的热交换。热通过热储存材料被储存。

经由热交换腔室的其它开口（第二开口），产生的“冷”的热传递流体被引导出热交换腔室内部。由此，热交换腔室边界的此开口限定热交换腔室的“冷”终端（端部）。当热交换腔室的冷终端处的温度开始上升到预定温度以上时，充能模式停止。

在热交换腔室的放能模式中，此储存的热可以被恢复：“冷”的热传递流体经由热交换腔室边界的开口中的一个被灌输进热交换腔室内部中。在此情况下，此开口限定“冷”终端。冷的热传递流体被引导通过热的热交换腔室内部。通过将冷的热传递流体引导通过热交换腔室内部，导致从热储存材料到热传递流体的热交换。热被从热储存材料释放。

经由热交换腔室边界的第二开口，产生的“热”的热传递流体被引导出热交换腔室内部。由此，热交换腔室的第二开口限定热交换腔室的“热”终端。

产生的热的热传递流体可以被用于生成蒸汽，通过所述蒸汽驱动蒸汽涡轮机。所描述的放能模式的结果：热被转换回电。

当热交换储存部的冷终端处的温度开始下降到特定温度以下时，放能模式停止。

可再生能源的能量输出的量的预报是非常困难的。因此，提供合适的热交换系统也是困难的。

发明内容

本发明的目标是提供热交换系统，用于灵活地储存（吸收）能量并且用于灵活地释放所储存（吸收）的能量。

此目标通过权利要求中具体说明的本发明来实现。