技术领域
[0001] 本
发明涉及一种用于在产生电能时平衡负荷峰值和/或用于尤其在热电的储能发电厂（Speicherkraftwerk）中尤其分散地通过将经加热的载体气体的热用于
电流产生、进一步尤其由再生地产生的
能量载体、如来自
生物量
发酵的
生物气或来自生物量
气化的
合成气体、或由化石的能量载体、如
天然气来产生电能、和/或用于尤其在气化过程中将经加热的载体气体的热用于氢产生的方法。此外本发明涉及一种热电的储能发电厂。
背景技术
[0002] 可再生能量的开发（Ausbau）引起在电
力市场中的产生结构的改变。来自
可再生能源、如
风力、生物量和光电的取决于供给的电能在未来构成电流供给的大部分。然而用于由再生能源的电流产生的可用的技术仅受限地允许所产生的电流量的准确预测，因此在不同时间标度（Zeitskalen）上出现起伏、即从季节性
波动到每日变化直至短期波动。这些起伏加强在电流需求中出现的波动并且提高对针对负荷峰值的平衡可行性的需求。负荷峰值的平衡现在通常在不同的电力市场上发生，不同的产生和存储技术的运营商参与所述电力市场的贸易。此外，能量系统面临着（steht…vor）从集中地至分散地由化石的和再生地产生的能量载体产生电能的转换。由此对
电网基础设施产生新的要求，因为电网稳定化的任务越来越从传递电网层面转移到分配电网的层面上。然而在其中迄今存在少许直至不存在用于主动（aktiven）控制电网的基础设施。
发明内容
[0003] 本发明的任务是，提供分别在文章开头所提及类型的方法和储能发电厂，所述方法和所述储能发电厂在高经济性和高效率的情况下实现了在产生电能时对产生峰值和产生谷值的平衡，并由此在电网中能够有助于负荷管理，其中，在高电流产生时和低电流需求中存储能量并且在负荷峰值时又输出所述能量。尤其，在电网中的生产能力过剩的卸除以及电功率在短时高消耗峰值时的供使用应该可在尽可能短的时间内实现。此外所述方法和储能发电厂应该在高经济性和高效率的情况下实现尤其分散的电流产生和/或氢产生。
[0004] 所提及的任务通过用于在产生电能时平衡负荷峰值和/或用于通过将经加热的载体气体的热用于电流产生以产生电能和/或用于将经加热的载体气体的热用于氢产生的方法并且通
过热电的储能发电厂来解决，其中，
[0005] 所述方法具有以下步骤
[0006] - 在至少一个气体加热器中加热载体气体，其中，热的载体气体以一定的加载理论
温度从所述气体加热器中排出，
[0007] - 储能发电厂的多个热存储模
块的至少一个热存储模块的热加载通过从来自所述气体加热器的热的载体气体热输出到所述热存储模块的热存储材料处进行，[0008] - 时间错开地对至少一个热存储模块进行热卸载，其中，至少一个热存储模块由较冷的载体气体穿流并且将热从所述热存储材料传递到所述较冷的载体气体处以加热所述较冷的载体气体，其中，由来自所述热存储材料的热加热的载体气体以一定的卸载温度从所述热存储模块中排出，并且
[0009] - 将传递到所述载体气体处的热使用在用于电流产生和/或用于氢产生的过程中，其中，在卸载循环中完全卸载带有较低的热存储温度和/或较小的可用的热含量的至少一个热存储模块并且仅部分卸载带有较高的热存储温度和/或较大的可用的热含量的至少一个热存储模块。
[0010] 所述热电的储能发电厂构造成用于执行根据本发明的方法，用于将经加热的载体气体的热用于电流产生，带有至少一个用于压缩所述载体气体的
压缩机、带有至少一个用于加热所述载体气体的气体加热器、带有多个用于存储经加热的载体气体的热的热存储模块、带有至少一个
蒸汽产生器用于将经加热的载体气体的热传递到蒸汽动力过程的
工作流体处。
[0011] 根据本发明的方法实现将经高度加热的载体气体、尤其热空气的热在发电过程（Kraftwerkprozess）中用于电流产生或尤其在气化过程中用于氢产生，其中，在储能发电厂的至少一个气体加热器中首先将载体气体、如空气加热到一定的加载理论温度（Beladungs-Solltemperatur）上。热的载体气体用于热加载所述储能发电厂的多个热存储模块的至少一个热存储模块，其中，这引起从来自所述气体加热器的热的载体气体热输出到所述热存储模块的热存储材料处（加载循环）。为了产生以足够量和/或带有足够高的加载理论温度的热气体用于加载所述热存储模块，能够使用多个气体加热器。在所述气体加热器中加热所述载体气体时的最大的加载理论温度能够是1000℃至1300℃、优选1100℃至1200℃。能够配属于每个热存储模块的有单独的气体加热器。
[0012] 在时间错开地对至少一个热存储模块、优选多个热存储模块进行热卸载时，所述热存储模块的所存储的可用的热或可用的热含量（Wärmeinhalt）被用以加热冷的载体气体、尤其冷空气，其中，至少一个热存储模块由冷的载体气体穿流并且热从所述热存储材料传递到所述载体气体处（卸载循环）。所述载体气体在穿流所述热存储模块时被加热到一定的卸载温度上并且以所述温度
水平从所述热存储模块中排出。针对热使用所需要的卸载理论温度能够为至少500℃、优选至少600℃、至900℃、进一步优选至800℃。在卸载循环中所产生的热的载体气体的热然后被使用在发电或气化过程中。不仅所述加载循环而且所述卸载循环能够与热存储模块的部分的或完全的加载或卸载相关联。热存储模块的可用的热含量在此由所述热存储材料的
比热容、所述热存储材料的
质量或所述热存储模块的大小和（平均）热存储温度得知，所述（平均）热存储温度在加载或卸载循环或过程中达到。
[0013] 为了在发电过程中将所述载体气体的热用于电流产生，能够设置成，将热从在至少一个热存储模块中加热的载体气体传递到所述发电过程的工作流体处、尤其到蒸汽动力过程的工作流体处。所述工作流体优选是水。尤其，能够在传统的蒸汽发电厂中设置有传递到所述载体气体处的热的使用，其中，所述发电厂的功率级超过5MW、优选超过10MW、进一步优选超过50MW、特别优选超过100MW。然而所述功率级也能够为几个100MW。在蒸汽动力过程中，所述载体气体的
热能够被用于蒸汽产生、用于给水预加热和/或用于蒸汽过加热。然而原则上也可行的是，传递到所述载体气体处的热以热空气的形式引入给（传统的）燃
煤发电厂和/或GuD发电厂的燃烧腔室，以便燃烧
燃料、如煤或气体。在此所述燃煤发电厂和/或所述GuD发电厂的功率级能够优选相应于上面提及的蒸汽发电厂的功率级。备选地，本发明也允许在气化过程中使用传递到所述载体气体处的热，以便产生氢。例如能够通过所述热来产生蒸汽，所述蒸汽然后使用在煤的变温（allothermen）气化过程中。
[0014] 根据本发明的热电的储能发电厂能够具有至少一个用于压缩所述载体气体的压缩机、至少一个用于加热所述载体气体的气体加热器、多个用于存储经加热的载体气体的热的热存储模块和至少一个热传递器、如蒸汽产生器用于将经加热的载体气体的热传递到蒸汽动力过程的工作流体处。不言而喻的是，根据本发明的储能发电厂此外能够具有其它由
现有技术已知的蒸汽发电厂的构件、如例如给水
泵、
冷凝器（Kondensator）和蒸汽
涡轮机。
[0015] 如果在所述气体加热器中通过将电能转变成热能来进行所述载体气体的加热，其中，所述气体加热器能够为了所述目的而具有至少一个加热
电阻，则根据本发明的方法和根据本发明的储能发电厂能够有助于在电网中进行负荷管理，其中，在高电流产生时和低电流需求时在加载循环期间将电能以热的形式进行存储。然后在负荷峰值时，在卸载循环中卸载至少一个热存储模块并且将由此产生的热的载体气体用于电流产生、例如用于为蒸汽动力过程来
蒸发水。所产生的电能能够又输出到所述电网中。根据本发明的储能发电厂的运营商能够提供系统服务并且参与常规能量市场（Regelenergiemarkt）。通过所使用的热存储模块能够实现简单且成本适宜地将电能以热的形式进行存储，其中，电功率在短时间的高消耗峰值的情况下能够灵活地且以非常短的时间以及成本适宜地可供使用。
[0016] 特别优选地设置有所述载体气体在至少一个电空气加热器中通过将电能转变成热能的纯电加热。然后不需要燃烧燃料用于产生热的载体气体，从而避免附加地释放二
氧化
碳。
[0017] 热的载体气体的产生备选地或补充性地也能够通过在所述气体加热器的至少一个燃烧腔室中燃烧至少一个能量载体、例如通过燃烧来自所述生物量发酵的生物气和/或来自所述生物量气化的合成气体来进行。天然气使用也是可行且有利的。不言而喻的是，也能够在使用其它化石的能量载体、如来自
煤气化的合成气体来实现能量产生。也能够使用固态燃料。由此根据本发明的发电厂能够有助于基本负荷满足（Grundlastdeckung）、例如在生物气设备附近，这允许成本适宜的电流产生。尤其，根据本发明的发电厂的突出之处在于岛屿式运行（Inselbetrieb，有时称为隔离运行），其中，电流由优选再生地产生的燃料来分散地产生。
[0018] 能够适宜的是，在所述空气加热器中的热气体产生能够同样地通过将电能转变成热能并且通过燃烧至少一个能量载体实现。由此可行的是通过平衡负荷峰值以及用于基本负荷满足的电流产生来基于需求地支持所述电网基础设施。
[0019] 不被排除在外的是，在所述气体加热器中的次级过程的废热或过程热也用于热气体产生。
[0020] 在根据本发明的方法的一个适宜的实施方式中，多个
串联的热存储模块能够形成热存储串，其中，载体气体在至少一个气体加热器中被加热到一定的加载理论温度上并随后穿流所述热存储串的多个热存储模块、尤其所有热存储模块。所述热存储模块由此取决于热气体体积流的大小、所述热的载体气体在从所述气体加热器中排出时的加载理论温度的高度、相应的热存储模块的大小和/或所使用的热存储材料的
热容量地加热或“加载”到相同或不同的热存储温度上。优选地，所有热存储模块在此相同地构造并且在完全加载的状态下具有一样大的可用的热含量。
[0021] 在一个特别优选的实施方式中设置有多个热存储模块的至少成对的操控。热存储模块的至少成对的操控在需要的管道管路长度方面简化了所述热存储模块的结构上的构建以及其互联，并由此实现了所述模块的成本适宜的制造。
[0022] 在本发明意义中在“成对操控”中，至少两个热存储模块、优选正好两个热存储模块为了加载而共同被操控，也就是说为了共同的加载串联地被开放用于以热的载体气体的穿流。至少两个热存储模块能够形成热存储对。热存储系统的多个热存储对能够相互无关地或单独地能够操控。这能够通过在所述热存储系统中的适合的布线（Leitungsführung）和
阀控制来实现。那么在加载热存储对时，相应的热存储对的热存储模块能够分别串联地布置并且随后由所述载体气体穿流。相应地，能够设置有在卸载所述热存储模块时的成对的操控。
[0023] 原则上也可行的是在加载和/或卸载时单独地操控热存储模块，那么其中，能够基于需求地操控每个单个热存储模块，也就是说其能够被开放用于以载体气体的穿流。
[0024] 热的载体气体能够从气体加热器中以高的、优选最大的加载理论温度至少进入到热存储串的第一热存储模块中，其中，所述热的载体气体在加载所述第一热存储模块时冷却并且以较低的排出温度从所述热存储模块中排出。所述载体气体之后引入给所述热存储串的随后的热存储模块以进行加载。随着热存储模块的加载度增加或随着存储质量（Speichermasse）的热吸收的增加，在加载循环期间从相应的热存储模块中流出的载体气体的排出温度提升。所述载体气体在从之前的热存储模块中排出时的排出温度在此优选基本上相应于所述载体气体在进入到随后的热存储模块中时的进入温度。优选地，热存储串的热存储模块在加载循环期间不同程度地加热，其中，所述热存储模块的在加载循环期间所达到的并且在卸载时可用的热含量和优选所述热存储温度沿着所述载体气体从热存储模块至热存储模块的流动方向逐步减小。相应地，所述载体气体的排出温度从热存储模块至热存储模块地减小。
[0025] 进一步优选地，在每个加载循环中所述热存储串的至少一个最后的热存储模块没有完全被加载。那么所述载体气体能够在加载循环结束时从所述热存储模块中冷地、也就是说在例如小于100℃、优选小于50℃、尤其小于30℃的排出温度的情况下排出。通过加载时的所述的行为方式能够简单且成本适宜地实现存储电能，其中，包含在所述载体气体中的热在很大程度上完全能够存储在所述热存储模块中并且能够短期又可供使用。
[0026] 从热存储模块中在对其进行加载时排出的载体气体能够被用以加载所述热存储串的随后的热存储模块，直至来自之前的热存储模块的载体气体的排出温度低于预先给定的最小排出温度。所述最小排出温度能够小于200℃、优选小于100℃、进一步优选小于50℃、特别优选小于30℃。如果所述最小排出温度仍足够高，则从热存储模块中排出的载体气体能够被用于例如在蒸汽动力过程中的保温目的。
[0027] 在加载多个串联的热存储模块的情况下、尤其当来自所述热存储串的之前的热存储模块的载体气体的排出温度低于预先给定的最小排出温度时，所述热存储串的随后的热存储模块的加载也能够至少部分地通过从气体加热器中直接引入热的载体气体来进行。从所述气体加热器中直接引入的热的载体气体在此能够具有以下加载理论温度，所述加载理论温度在所述气体加热器中达到最大，从而随后的热存储模块的优选完全的加载是可行的。如果来自之前的热存储模块的载体气体的排出温度不低于预先给定的最小温度，却没有高到足以实现随后的热存储模块的完全的加载，则随后的热存储模块的加载能够通过来自所述热存储串的之前的热存储模块的载体气体和通过引入来自所述气体加热器的热的载体气体来进行。通过直接引入热的载体气体能够由此以简单的方式实现随后的热存储模块的一定的高的加载状态。
[0028] 原则上也可行的是，并行加载多个热存储模块，其中，单独的热的载体气体流引入给每个热存储模块。优选地，此处也能够设置有多个热存储模块的至少成对的操控。例如至少两个热存储模块能够分别形成热存储单元或热存储对。多个热存储单元能够并行加载，但是其中，热存储单元的相应的热存储模块是串联的并随后由所述载体气体穿流。所述热存储单元能够优选相互无关地操控。相应的控制能够设置成用于所述卸载。
[0029] 为了产生单独的载体气体流能够设置有多个气体加热器，其中，能够配属于每个热存储模块的有至少一个气体加热器。从每个气体加热器中排出带有一定的加载理论温度的载体气体流以加载所配属的热存储模块。所述载体气体流的加载理论温度能够一样或不一样高。优选地，在所有气体加热器中实现在1000℃和1300℃之间的最大加载理论温度。并行加载多个热存储模块尤其实现在非常短的时间内同时高地、优选完全地加载所述热存储模块。
[0030] 为了产生加热的载体气体流用于在发电和/或气化过程中的热提供，能够并行卸载多个热存储模块，其中，单独的冷的载体气体流能够引入给每个热存储模块。为了提供预先给定的卸载理论温度的热气体用于在所述发电和/或气化过程中的热使用，适宜的是，并行卸载至少一个带有较低热存储温度的热存储模块和至少一个带有较高热存储温度的热存储模块并且由此产生的来自所述两个热存储模块的经加热的载体气体为了调整预先给定的卸载理论温度而聚集。优选设置成，并行卸载多个热存储模块的带有相对最低的热存储温度的热存储模块和至少一个带有相对高一级的热存储温度的热存储模块，以便提供带有期望的卸载理论温度的载体气体流。优选同时进行所述热存储模块的卸载。最终将至少两个不一样热的载体气体流混合，以便调整或调节所述载体气体的一定的针对随后的到所述发电和/或气化过程处的热传递所需要的卸载理论温度。所述卸载理论温度能够通过已聚集的载体气体流的适合的量调节在所述热存储模块的整个卸载循环上保持恒定。不一样热的载体气体流的混合允许简单地调节所述卸载理论温度并且实现如下热存储模块的完全卸载，所述热存储模块的热含量过低以将一定的载体气体流加热到所述卸载理论温度上。经加载的带有较小热含量和/或带有较低热存储温度的热存储模块能够由此在卸载循环中用作用于经加载的带有较高热含量和/或较高热存储温度的热存储模块的旁路。
[0031] 备选地和/或补充性地能够设置有在卸载时由至少一个热存储模块加热的载体气体与冷的载体气体、尤其与冷空气的聚集，以便实现经加热的载体气体冷却到所述载体气体的预先给定的卸载理论温度上。这允许简单且准确地调节所述载体气体的卸载理论温度。
[0032] 为了确保一定的（高）卸载理论温度用于在用于电流和/或氢产生的过程中的热使用也能够设置成，在至少一个热存储模块中加热的载体气体直接与来自所述气体加热器的热的载体气体混合。来自所述气体加热器的载体气体优选在最大加载理论温度的情况下存在。
[0033] 此外，在气体加热器中传递到所述载体气体处的热也能够直接地在没有将所述热暂时存储在热存储模块中的情况下使用在用于电流和/或氢产生的过程中。例如可行的是，在所述气体加热器中产生的热的载体气体的一部分从所述热存储模块旁边经过地引入给所述蒸汽动力过程的至少一个蒸汽产生器，以便在所述热存储模块的加载循环期间将所述蒸汽产生器进行保温。
[0034] 在根据本发明的方法的一个优选的设计方案中，在卸载循环期间完全卸载至少一个热存储模块并且仅部分卸载至少一个热存储模块。在完全卸载的情况下，来自所述热存储模块的载体气体的排出温度在所述卸载循环结束时优选小于200℃、优选小于100℃、进一步优选小于50℃、特别优选小于30℃。尤其就此而论设置成，完全卸载如下至少一个热存储模块，其可用的热含量和/或其热存储温度过低以将所述载体气体单单加热到预先给定的卸载理论温度上，这自然取决于所述载体气体体积流的大小。带有较高热含量、尤其较高热存储温度的热存储模块反之在卸载循环中优选没有完全被卸载。这尤其适用于热存储串的第一热存储模块或如下多个热存储模块，所述多个热存储模块在加载循环期间首先由热的载体气体穿流并且加热到高于所述加载理论温度的存储温度上。适宜地在卸载循环时首先卸载带有最小热含量、尤其带有最低热存储温度的热存储模块，并随后卸载分别带有提升的可用的热含量和/或分别带有提升的热存储温度的热存储模块。
[0035] 在对电能非常高需求的情况下，自然也可行的是，完全卸载所有热存储模块。取决于热存储模块的热含量和/或取决于所述热存储温度，为了维持在卸载循环时所产生的热的载体气体的一定的卸载理论温度也能够需要通过引入冷的载体气体来进行温度调节。由此能够可靠地维持所要求的卸载理论温度。
[0036] 在卸载循环时所产生的热的载体气体能够根据本发明被用以在蒸汽动力过程中的蒸汽产生，其中，所述储能发电厂的电效率能够以如下方式提升，即经加热的载体气体首先在所述储能发电厂的膨胀器（Expander）或气体卸压
涡轮机中卸压（entspannt）并接着引入给蒸汽产生器。所述载体气体的绝对压力在进入到所述气体卸压涡轮机中之前能够至20巴。为了所述目的设置有冷的载体气体的相应的压缩。如果仅在所述蒸汽动力过程中进行电流产生，则所述载体气体的在2和5巴之间、优选在3和4巴之间的绝对压力是足够的，以所述绝对压力将经加热的载体气体能够引入给蒸汽产生器。此处也能够设置有前置的膨胀器或气体卸压涡轮机，以便提升所述储能发电厂的电效率。所述膨胀器能够沿所述载体气体的流动方向后置于所述热存储模块并且前置于蒸汽产生器。
[0037] 为了将热储能发电厂（Wärmespeicherkraftwerkes）用于基本负荷满足，所述载体气体能够在至少一个气体加热器中加热并随后直接、也就是说在没有对所述热存储模块进行加载和卸载的情况下被用以在所述蒸汽过程中的蒸汽产生。此处能够尤其设置成，所述载体气体在所述气体加热器中通过燃烧化石的能量载体、如天然气来加热。备选地自然也能够实现使用非化石的能量载体、如例如生物气。进一步尤其能够设置有所述载体气体的间接加热，以便使所述载体气体不以燃烧气体所污染。
[0038] 为了减少对环境有害的排放能够设置有所述载体气体的回路引导（Kreislaufführung）。在此所述载体气体在热传递到所述工作流体处之后不是引出到所述周围环境处，而是用以重新加载所述热存储模块。然后能够存在有基本上闭式的载体气体系统。反之如果所述载体气体在热传递到所述工作流体处之后引出到所述周围环境处，则存在有开式载体气体系统，所述开式载体气体系统需要引入新鲜的载体气体用于随后的加载循环。
附图说明
[0039] 本发明的其它特征、优点和使用可能性根据附图由随后的
实施例的描述和附图自身得出。在此，所有所述和/或图示的特征自身或任意组合地形成本发明的主题。
[0040] 在附图中：
[0041] 图1示出根据本发明的用于在根据本发明的带有多个热存储模块的储能发电厂中在加载所述热存储模块的情况下尤其分散地产生电能和/或用于在产生电能时平衡负荷峰值的方法的示意性的方法
流程图，其中，设置有开式载体气体系统，
[0042] 图2示出图1中的根据本发明的方法在卸载所述热存储模块的情况下的示意性的方法流程图，
[0043] 图3示出在加载所述热存储模块的情况下的根据本发明的方法的一个备选实施方式的示意性的方法流程图，其中，设置有闭式载体气体系统，
[0044] 图4示出图3中的根据本发明的方法在卸载所述热存储模块的情况下的示意性的方法流程图，以及
[0045] 图5至8示出四个热存储模块在加载和卸载时的可行的互联的示意性图示。
具体实施方式
[0046] 图1至4示出用于将经加热的载体气体2的热用于电流产生的热电的储能发电厂1，带有用于压缩所述载体气体2的压缩机3、带有多个用于加热所述载体气体2的气体加热器4a-d、带有多个用于存储经加热的载体气体2的热的热存储模块5a-d并且带有用于将所述热从经加热的载体气体2传递到蒸汽动力过程的工作流体7处的蒸汽产生器6。所述载体气体2优选是空气或另外的适合的气体。所述工作流体7优选是水。
[0047] 每个气体加热器4a-d当前具有用于使用尤其气态能量载体8a、如生物气或天然气的燃烧腔室8，和电加热器9，所述电加热器具有例如由
硅碳化物或适合的金属制成的加热导体并且能够联接到电源处。在电源接通时，所述加热导体加热并且将其热输出到所述载体气体2处。所述载体气体2能够在适合地设计所述气体加热器4a-d的情况下加热到例如最大1200℃的加载理论温度上。所述加载理论温度作为理论值预先给定给未示出的控制和/或调节机构。
[0048] 为了在产生电能时平衡负荷峰值，所述载体气体2首先在至少一个气体加热器4中加热到所述加载理论温度上。如下地实施所述系统的量调节，使得根据电能的产量（Anfall）在从气体加热器4a-d中的排出端处维持用于所述载体气体2的预先给定的加载理论温度。为了加热所述载体气体2也能够同时运行多个气体加热器4a-d，其中，分别将所述载体气体2的子流经由气体管路10a-d引入给气体加热器4a-d并且在那被加热。所述子流能够在加热之后经由收集管路11来聚集并且引入给第一热存储模块5a，以便将所述热存储模块5a通过从所述经加热的载体气体2热输出到所述热存储模块5a的热存储材料处进行热加载。为了加载所述第一热存储模块5a，引入阀12a是打开的，而将另外的热存储模块5b-d与所配属的气体加热器4b-d连接的另外的引入阀12b-d是闭合的。
[0049] 在所示出的实施方式中，所述热存储模块5a-d串联并且形成热存储串，其中，在所述气体加热器4a中加热到所述加载理论温度上的载体气体2在加载循环期间随后穿流所述热存储串的热存储模块5a-d并且所述热存储模块5a-d被加热。所述载体气体2在所述加载循环开始时经由三通阀13a首先冷地离开所述热存储模块5a。从所述热存储模块5a中流出的载体气体2的温度随着所述存储质量的热吸收的提升而提升。
[0050] 所述三通阀13a具有两个切换可能性。所述载体气体2要么能够经由所述收集管路14、所述排放阀15和热传递器16作为排气引入给烟囱17。然而为了对随后的热存储模块5b-d进行加载，所述载体气体2在热含量足够的情况下或在热存储温度足够的情况下经由所述三通阀13a-c引入给随后的热存储模块5b-d。这经由引入管路18a-c来进行。由此能够将包含在所述载体气体2中的热能在很大程度上完全存储在所述热存储模块5a-d中。
[0051] 所述热存储模块5b优选如下设计，使得即使当所述热存储模块5a完全受加载时，冷的载体气体2也仍从所述热存储模块5b中排出。当来自所述热存储模块5a的载体气体2的排出温度相应于例如1200℃的进入或加载理论温度时，存在有完全的加载。离开所述热存储模块5b的载体气体2经由所述三通阀13b和所述引入管路18b引入给第三热存储模块5c。备选地，所述载体气体2能够经由所述收集管路14引出到所述周围环境处。存在有以下可能性：同样使热存储模块5d受加载或接入未示出的其它热存储模块。
[0052] 所述气体加热器4a-d能够分别使各个热存储模块5a-d供给以经加热的载体气体2，这可经由加载管路19a-d和如有可能未示出的其它阀来实现。由此即使当从之前的热存储模块5a-c排出的载体气体2的热含量对于随后的热存储模块5b-d的完全加载而言不够时，热存储模块5b-d也能够完全受加载。然而优选设置成，在所述气体加热器4a-d中所产生的热的载体气体流经由所述收集管路11聚集，并且所述热存储模块5a-d从所述第一热存储模块5a出发为了加载而由热气体随后穿流。
[0053] 未示出的是，在所述热存储模块5a-d进行加载循环期间，来自所述收集管路11的热的载体气体2的子流能够与经由所述压缩机3引入的冷的载体气体2的子流混合，并且能够为了保温而引入给所述蒸汽产生器6。这种温度调节能够经由体积流的大小来进行。
[0054] 所述热存储模块5a-d能够是热绝缘器皿，在所述器皿中布置有存储热的质量、例如由陶瓷材料制成的球型填料（Kugelschüttung）。适合的热存储材料对于本领域专业人员而言是已知的。所述热存储质量通过所述热的载体气体2来加热，而所述载体气体2冷却。在适合地设计所述热存储模块5a-d的情况下，在电功率转变成热且所述热传递到所述存储质量上方面的效率能够超过90%、优选超过95%。
[0055] 在加载所述热存储模块5a-d时，将载体气体2经由打开的导入阀20进行引入至所述压缩机3，通过所述压缩机能够将载体气体2经由预加热器21和收集管路22以及其它导入阀23a-d引入给所述气体加热器4a-d。根据图1，全部载体气体2在导入阀23a打开时仅引入给所述第一气体加热器4a。所述导入阀23b-d是闭合的。然而原则上能够如上所述那样设置有所述载体气体2也在多个或所有气体加热器4a-d中的加热。
[0056] 图2示意性示出在图1中所示出的储能发电厂1的热存储模块5a-d的卸载。为了进行卸载运行，所述导入阀23a-d是闭合的。与此代替地，另外的导入阀24a-d是打开的，从而冷的载体气体2为了并行卸载所述热存储模块5a-d而经由所述压缩机3和所述收集管路22被压到所述热存储模块5a-d中。在此，所述载体气体2在所述热存储模块5a-d中加热。可选地，所述载体气体2能够并行地引导经过所有热存储模块5a-d，或可行的是，卸载仅一个或多个热存储模块5a-d。所述载体气体2能够在从所述热存储模块5a-d中排出之后在另外的收集管路25中聚集。所述收集管路25为此经由排出管路26a-d与所述热存储模块5a-d连接。最高带有1200℃的加载理论温度的载体气体2从所述热存储模块5a-d中排出。
[0057] 此外，经预加热的载体气体2能够经由旁路管路27a-d至少部分地从所述热存储模块5a-d旁边经过地输送到所述收集管路25中。由此可行的是，来自所述热存储模块5a-d的热的载体气体和冷的载体气体2经由相应的量调节来如下进行混合，使得出现所述热的载体气体2的期望的卸载理论温度。所述卸载理论温度能够例如在600℃和800℃之间。所述温度优选在整个卸载运行上保持恒定。如果在所述载体气体2从热存储模块5a-d中排出时的排出温度大于期望的卸载理论温度，则能够经由相应的旁路管路27a-d来进行温度调节。
[0058] 在将所述热存储模块5a-d布置在热存储串中时能够设置成，所述热存储模块5a-d取决于相应的热存储模块5a-d的可用的热含量和/或热存储温度来排空，其中，以能够具有最小热含量和/或最低热存储温度的热存储模块5d开始、随后所述热存储模块5c、5b、5a、也就是说相反于加载的方向来进行卸载。由此所述卸载优选以具有最小可用的热含量和/或最低热存储温度的热存储模块开始。随后对相应的具有相比于剩余的热存储模块又最小的可用的热含量或最低热存储温度的热存储模块进行卸载。然而不必完全卸载所有热存储模块5a-d。通过所述方法能够实现高系统效率并且能够使所产生的电功率与实际需求相匹配。
[0059] 如果例如来自所述热存储串的最后的热存储模块5d的载体气体2的排出温度低于预先给定的卸载理论温度，则所述载体气体2的子流经由在所述热存储串中之前的热存储模块5c导引以较高热含量和/或较高热存储温度。所述载体气体流被聚集，从而出现所述卸载理论温度。此后所述热存储模块5d用作旁路，所述旁路一直运行直至所述热存储模块5d完全被排空。在此所述载体气体2的期望的卸载理论温度通过卸载所述热存储串的至少一个前置的热存储模块5a至5c来达到，其中，如有可能又能够通过经由至少一个旁路管路27a-d引入冷的载体气体2来进行温度调节。
[0060] 所述压缩机3将所述载体气体2优选压缩到直至20巴的系统压力上。在卸载循环时所产生的热的载体气体2经由所述收集管路25引入给膨胀器28并且在所述膨胀器28中卸压。在此，所述载体气体2取决于压力水平地进行冷却。如果没有设置有膨胀器的使用，则所述系统压力能够明显较小并且例如仅在3和4巴（绝对）之间。从所述膨胀器28中排出的载体气体2用于在所述蒸汽产生器6中产生和过加热高压水蒸汽。所述蒸汽产生器6能够具有预加热器29、蒸汽筒30和过加热器31。此外，所述蒸汽产生器6相应于通常的结构类型。所产生的蒸汽引入给蒸汽涡轮机32。所述膨胀器28和所述蒸汽涡轮机32与未示出的发生器（Generator）连接。此外，能够设置有脱气机33和冷凝器34。
[0061] 所述储能发电厂1的电效率能够到达直至60%。此外可行的是，耦合输出（auszukoppeln）远距离热（Fernwärme）。在使用所述远距离热的情况下的热效率能够到达直至98%。此外，能够从所述储能发电厂1中耦合输出过程蒸汽。
[0062] 图1和2示出在开式载体气体系统的情况下所述储能发电厂1的运行，其中，所述载体气体2作为排气经由所述烟囱17引出到所述周围环境处，而存在有所述载体气体2的回路引导的可行性。这示意性地在图3和4中示出，其中，图3示出在加载循环期间的状态并且图4示出在卸载循环期间的状态。
[0063] 在闭式载体气体系统的情况下，优选没有设置有可燃气体引入和所述可燃气体在所述气体加热器4a-d的燃烧腔室8中的燃烧，但是在间接进行热传递的情况下是可行的。与此代替地，优选仅借助于加热导体通过将电能转变成热能来对所述载体气体2进行加热。如果所述载体气体2在所述回路中受引导，则所述排放阀15在所述热存储模块5a-d受加载的情况下闭合。与此代替地，所述回路阀35、36打开，从而从热存储模块5a至5d中排出的载体气体经由所述收集管路14和回路管路37引入给所述压缩机3。所述导入阀20闭合，从而不进行新鲜载体气体2到所述载体气体系统中的引入。在卸载循环中所述载体气体2在经过所述预加热器21之后经由引回管路38、打开的引回阀39和所述回路管路37引入给所述压缩机，并且然后可供用于重新加载所述热存储模块5a-d。所述回路阀35、36和另外的排放阀40（其允许所述载体气体2在开式载体气体系统中卸载时经由排放管路41和所述烟囱17的引出（图2））是闭合的。
[0064] 此外如由图1和2得知的那样，另外的燃烧腔室42能够设置为另外的气体加热器的部件，通过所述另外的燃烧腔室可行的是，将所述载体气体2在进入到所述膨胀器28中之前通过燃烧可燃气体8a来加热到例如600℃至800℃的一定的理论温度上。所述气体加热器能够构造用于直接或间接进行热传递。这实现所述储能发电厂1用于基本负荷满足，其中，为此不需要对所述热存储模块5a-d进行加载和卸载。此外所述燃烧腔室42能够用于在加载所述热存储模块5a-d时提供热气体以使机器保温。此外在所述燃烧腔室42中加热所述载体气体能够有助于减少电流生产成本。
[0065] 在图5至8中示意性示出针对四个热存储模块5a-d的加载和卸载的互联示例。图5和图6示出在所述热存储模块5a-d进行加载时的互联，而图7和图8示出在所述热存储模块5a-d进行卸载时的互联。
[0066] 为了加载所述热存储模块5a-d，在构造为空气加热器的气体加热器4a中加热载体气体2并且根据图5接着引入给所述热存储模块5a-d。所述载体气体2能够是空气。在此，所述热的载体气体2随后从所述气体加热器4a中穿流串联的热存储模块5a-d。所述热存储模块5a-d能够成对地进行操控或以载体气体2穿流。这同样适用于加载和卸载。在所示出的实施方式中在图5至8中左方示出的两个第一热存储模块5a和5b和在右方示出的另外的热存储模块5c和5d分别配属于热存储对或热存储单元，其中，所述热存储对能够基于所述布线而单独且相互无关地操控或以载体气体2穿流。不言而喻的是，即使当
存储器组件包括超过四个热存储模块5a-d时，也能够将超过两个热存储模块5a-d配属于能够单独操控的热存储对。
[0067] 根据图5和6，分别带有两个热存储模块5a、5b或5c、5d的两个热存储对串联并且依次由来自所述气体加热器4a的热的载体气体2穿流。在此，所述载体气体2根据图5经由在回路中的回路管路50引导并且在从图5中右方示出的第四热存储模块5d中排出之后经由压缩机3回到所述气体加热器4a。气体引导经由多个阀的适合的控制来实现。
[0068] 根据图6，所述四个热存储模块5a-d的加载也能够如下进行，使得来自所述气体加热器4a的热的载体气体2并行穿流带有一方面热存储模块5a、5b并且另一方面热存储模块5c、5d的两个热存储对。所述载体气体2以一定的加载理论温度从所述气体加热器4a中排出并且以所述温度分别引入给相应的热存储对的第一热存储模块5a或5c。由此完全加载是可行的。
[0069] 根据图6，来自所述气体加热器4a的热的载体气体2经由旁路管路43从所述第一热存储对的所述两个热存储模块5a、5b旁边导引经过并由此到达至在图6中右方示出的热存储对的热存储模块5c。此外可行的是，来自所述气体加热器4a的热的载体气体2经由消耗器管路44直接引入给消耗器45，其中，概念“消耗器”在本发明的意义中包括所述热的载体气体2的热在发电过程和/或气化过程中的每个使用可能性。
[0070] 此外，根据图6的互联允许，新鲜空气46经由另外的压缩机47和
调节管路52引入给混合腔室48，以便将所述热的载体气体2的温度在传输到所述消耗器45处之前相应地调节。所述新鲜空气46在此处于比从所述气体加热器4a中排出的热的载体气体2明显小的温度水平上。
[0071] 在卸载所述热存储模块5a-d时能够根据图7设置成，将形成所述载体气体2的新鲜空气46经由所述压缩机3、47和另外的旁路管路49从右方的热存储对的所述两个在图7中右方示出的热存储模块5c、5d旁边引导经过并且引入给左方的热存储对的在图7中右方示出的热存储模块5b。所述新鲜空气46或所述载体气体2然后穿流在图7中左方示出的热存储对的所述两个热存储模块5a、5b并且经由所述旁路管路43和所述消耗器管路44到达至所述消耗器45。此处也能够基于需求地设置有新鲜空气46经由所述调节管路52和所述混合腔室48到所述载体气体2中的引入，以便调整或调节所述载体气体2用于所述发电过程和/或气化过程的一定的使用温度。
[0072] 此外根据图7在所述载体气体2在从图7中在很左方示出的热存储模块5a中排出时的卸载理论温度过低时可行的是，来自所述气体加热器4a的热的载体气体2与来自所述热存储模块5a的经加热的载体气体2混合，以便达到所述载体气体2的由所述消耗器45所需要的使用温度。
[0073] 根据图8，新鲜空气46能够经由所述压缩机47、3和卸载管路51引入给在图8中右方示出的热存储对的最后的热存储模块5d。在所述热存储模块5c、5d中加热的载体气体2经由所述旁路管路43到达至所述混合腔室48。此外，新鲜空气46经由所述旁路管路49引入给所述另外的热存储对的热存储模块5a、5b并且在那被加热。在所述热存储模块5a、5b中加热的载体气体2经由所述旁路管路43同样到达至所述混合腔室48。由此所述两个热存储对并行卸载，而每个热存储对的热存储模块5a、5b或5c、5d串联地卸载。此处也能够基于需求地将经加热的载体气体2的温度通过将新鲜空气46经由所述调节管路52引入至所述混合腔室48来调节。接着所述载体气体2到达至所述消耗器45。原则上基于需求地也能够实现热的载体气体2从所述气体加热器4a中到所述混合腔室48中的直接引入，以便提高在所述热存储模块5a-d中加热的载体气体2的温度。
[0074] 在卸载所述热存储模块5a-d的情况下也可行的是，将所述热存储模块5a-d从最后的在图8中在很右方示出的热存储模块5d开始并由此将所述热存储对随后串联地穿流。
[0075] 附图标记列表
[0076] 1 储能发电厂
[0077] 2 载体气体
[0078] 3 压缩机
[0079] 4a-d 气体加热器
[0080] 5a-d 热存储模块
[0081] 6 蒸汽产生器
[0082] 7 工作流体
[0083] 8 燃烧腔室
[0084] 8a 可燃气体
[0085] 9 电加热器
[0086] 10a-d 子流
[0087] 11 收集管路
[0088] 12a-d 引入阀
[0089] 13a-c 三通阀
[0090] 14 收集管路
[0091] 15 排放阀
[0092] 16 热传递器
[0093] 17 烟囱
[0094] 18a-c 引入管路
[0095] 19a-d 加载管路
[0096] 20 导入阀
[0097] 21 预加热器
[0098] 22 收集管路
[0099] 23a-d 导入阀
[0100] 24a-d 导入阀
[0101] 25 收集管路
[0102] 26a-d 排出管路
[0103] 27a-d 旁路管路
[0104] 28 膨胀器
[0105] 29 预加热器
[0106] 30 蒸汽筒
[0107] 31 过加热器
[0108] 32 蒸汽涡轮机
[0109] 33 脱气机
[0110] 34 冷凝器
[0111] 35 回路阀
[0112] 36 回路阀
[0113] 37 回路管路
[0114] 38 引回管路
[0115] 39 引回阀
[0116] 40 排放阀
[0117] 41 排放管路
[0118] 42 燃烧腔室
[0119] 43 旁路管路
[0120] 44 消耗器管路
[0121] 45 消耗器
[0122] 46 新鲜空气
[0123] 47 压缩机
[0124] 48 混合腔室
[0125] 49 旁路管路
[0126] 50 回路管路
[0127] 51 卸载管路
[0128] 52 调节管路。
