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WO2000070269A1 - Verfahren zum bereitstellen von fernwärme sowie vorrichtungen dazu - Google Patents

Verfahren zum bereitstellen von fernwärme sowie vorrichtungen dazu Download PDF

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WO2000070269A1
WO2000070269A1 PCT/DE1999/003861 DE9903861W WO0070269A1 WO 2000070269 A1 WO2000070269 A1 WO 2000070269A1 DE 9903861 W DE9903861 W DE 9903861W WO 0070269 A1 WO0070269 A1 WO 0070269A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
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latent heat
storage unit
heat storage
thermal energy
unit
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/DE1999/003861
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ronald Strasser
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
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 Individual filed Critical Individual
Priority to US09/980,077 priority Critical patent/US6640580B1/en
Priority to PL99352322A priority patent/PL352322A1/xx
Priority to AU19644/00A priority patent/AU1964400A/en
Priority to EP99963275A priority patent/EP1179161A1/de
Publication of WO2000070269A1 publication Critical patent/WO2000070269A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • F28D20/02—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using latent heat
    • F28D20/021—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using latent heat the latent heat storage material and the heat-exchanging means being enclosed in one container
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D11/00—Central heating systems using heat accumulated in storage masses
    • F24D11/001—Central heating systems using heat accumulated in storage masses district heating system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
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    • F28D2020/0026—Particular heat storage apparatus the heat storage material being enclosed in mobile containers for transporting thermal energy
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    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
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    • Y02B30/17—District heating
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/14—Combined heat and power generation [CHP]
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/14—Thermal energy storage

Definitions

  • the invention relates to a method for providing district heating energy according to the features of claim 1 and a latent heat storage unit according to claim 8 and a transport unit according to claim 11.
  • Thermal energy are supplied.
  • Water is generally used as the heat transfer medium.
  • the water heated via a heat exchanger transports the heat generated in a thermal power plant, for example in a combined heat and power plant, or excess industrial process heat via the piping system to the consumer unit.
  • district heating is used for heat recovery, i.e. it represents a measure for the multiple use of the enthalpy of a building or a process and thus serves the effective use of the primary energy used.
  • standing and transport functionality means that the latent heat storage unit according to the invention is both portable and stationary, i.e. in standing storage mode or charging mode, can be used.
  • the latent heat storage unit and the transport unit according to the invention preferably serve to carry out the above-mentioned method. Their use makes it possible for the first time to supply potential consumers with thermal energy not only on a regional scale. It is therefore possible for the first time with the latent heat storage unit according to the invention, the transport unit and above all through the use of the method according to the invention to break up the monopoly position of local heat energy suppliers and to create a real market for heat energy. Developments of the invention are the subject of the dependent claims.
  • Latent heat storage devices are known in various embodiments. They are referred to as dynamic, since the storage medium shows essentially no formation of anhydrite either by rotation or by supplying a heat transfer substance which is immiscible with the storage medium.
  • latent heat storage units have been used for the stationary storage of thermal energy from solar systems and for the recovery of process heat.
  • latent heat storage systems have the disadvantage that they can be realistically configured as a maximum of monthly storage or weekly storage. It is therefore necessary to continuously charge such a memory, for example if it is used in particular for
  • the latent heat store offers a significantly larger storage capacity, particularly compared to sensitive stores, for example heated water or a heated solid, so that an inorganic latent heat store replaces an up to six times larger water store.
  • the method according to the invention takes advantage of the comparatively high storage capacity and overcomes the disadvantage of latent heat storage that its storage capacity is nevertheless not sufficient for an annual storage or longer.
  • the method according to the invention also enables a permanent and flexible supply of thermal energy over greater distances.
  • the latent heat storage unit according to the invention has mobility properties which are equivalent to a transportable container or silo.
  • the inventor has succeeded for the first time in proving that if storage media with at least the storage capacities are used, such as those found in latent heat storage, thermal energy in a highly advantageous manner via existing means of transport and transport routes, both in terms of energy balance and in terms of economic efficiency can be spent with significant energy saving effects.
  • metal hydrates preferably sodium acetate and / or technical white oil
  • the storage medium is used as the storage medium. It is namely known from the relevant literature that in particular the salt hydrate sodium acetate has a particularly high enthalpy of conversion and also with a
  • Conversion temperature of about 58 ° C preferably works in the temperature range that is well suited for heat recovery.
  • the latent heat storage unit can be transported to various supply units in the charged state in order to deliver the stored thermal energy to the storage units set up there.
  • Another possible form of energy transfer according to the invention is, however, that the latent heat storage unit is connected to the supply network of a consumer as a module store in such a way that the module store is replaced in the discharged state if necessary by a latent heat storage unit filled with thermal energy.
  • renewable energy sources can be better used. So far, it has been assumed, for example, that a decentralized energy supply through the use of a renewable energy source such as Wood in a way that is not possible with oil or gas. The reason was in particular that the transport of wood is very complex and that wood takes up a large storage volume as a heat energy source. According to the invention, these disadvantages can be avoided by burning the regenerative energy source in an optimized form in a specially designed thermal power plant and storing the energy obtained therefrom in a storage module according to the invention. The thermal energy generated in this way can then be made available to the consumer as required in the process according to the invention.
  • the storage unit according to the invention or the storage module according to the invention is used in the context of the method, it is advantageously provided that the storage unit or the storage module is equipped with a control and evaluation unit.
  • the evaluation unit ensures a controlled loading and unloading of the latent heat storage unit.
  • a particularly positive development of the method according to the invention also consists in the fact that a transport unit is used on which the latent heat store according to the invention can be transported to the respective consumer or to the respective energy source. It is provided in a highly advantageous manner that the transport unit used has a heat-driven drive and the drive is fed by the latent heat accumulator stored on the transport unit. If a conventional drive, such as a
  • Diesel engine used in the transport unit according to the invention, is advantageously provided that the heat generated during operation of the diesel engine is intercepted by a heat exchanger and fed to the latent heat storage module according to the invention for filling and / or to compensate for any storage losses.
  • the transport unit is to be designed as an autonomous transport unit, a Roots or Sterling motor can be used in the transport unit. All known means of transport such as trucks, trains, ships, airships, etc. can be used or used as the transport unit.
  • the method according to the invention and in particular the latent heat storage unit according to the invention are not only suitable for providing heat, but also for using the heat provided for the production of, for example, liquid oxygen or carbon dioxide CO 2 .
  • the latent heat storage module according to the invention with absorber technology for cooling the air, in order in this way to separate the CO 2 to be produced from the air in a conventional manner.
  • FIG. 2 shows a likewise highly schematic representation of a transport unit according to the invention
  • Fig. 3 shows a simplified representation of the sequence of the method according to the invention.
  • FIG. 1 shows a latent heat storage unit 1 or a storage module in rough simplification.
  • the memory module 1 has a heat-insulated double-walled 20-foot Container 2 on.
  • the walls of the container 2 are preferably made of glass fiber reinforced polyester resin. There is a volume between the walls that serves as a convection insulator. The walls are coated with aluminum to reflect thermal radiation.
  • a container 3 which in a preferred embodiment is designed as a perforated, preferably electrically heatable Teflon half-shell 3 with a capacity of 20 m 3 .
  • the container 3 which in a preferred embodiment is designed as a perforated, preferably electrically heatable Teflon half-shell 3 with a capacity of 20 m 3 .
  • the container 3 which in a preferred embodiment is designed as a perforated, preferably electrically heatable Teflon half-shell 3 with a capacity of 20 m 3 .
  • Teflon half-shell 3 at the bottom of the container 2.
  • the remaining interior of the container 2 is filled with a storage medium 2a, preferably cycle-stable sodium acetate.
  • the latent heat storage unit 1 contains, in a known manner, an oil circuit in which the heat-exchanging oil shown in FIG. 1 at 4 is pumped through the sodium acetate 2a, the oil 4, depending on the point of view, either before or after contact with the storage medium 2a, for example, absorbs or releases heat from an oil-water heat exchanger 6.
  • the oil 4 absorbs heat from the heat exchanger 6, it passes through porous walls of the Teflon half-shell 3 into the sodium acetate and heats it up by permeating the sodium acetate essentially uniformly.
  • Part of the latent heat storage unit according to the invention is, for example, a control and evaluation unit 7, which is set up in such a way that, in addition to the history, that is to say the possible degree of wear of the storage unit and the current state, as well as a forecast is made as to how long the current storage capacity is still sufficient or what lifespan the storage still has has.
  • the control and evaluation unit 7 thus serves to permanently monitor the latent heat storage unit 1.
  • control unit 7 can be equipped with a self-learning processor unit, which enables the control to use one from predefined standard values or from past values
  • Such a correction can also consist, for example, of establishing an optimal match between the discharge quantity and the charging cycle.
  • the temperature behavior of the memory module 1 can also be optimized in this way.
  • the provided interfaces 8 e.g. Infrared interfaces
  • remote transmission of the data obtained via the control or evaluation device 7 is also possible.
  • the information can thus be passed on, for example, to a commissioned logistics company, which can then carry out an exchange of the memory module 1 if necessary or initiate other necessary measures, such as repairs.
  • FIG. 2 shows, also in a schematic block diagram, one within the scope of the invention
  • Transport unit 9 that can be used with maximum efficiency in terms of the method.
  • the transport unit 9 is used in connection with the method for transporting the latent heat storage unit 1 from the loading point in, for example, a combined heat and power plant or in a thermal power plant to a consumer 11 (cf. also the explanations for FIG. 3).
  • the schematically illustrated transport unit 9 has its own drive a sterling motor 10 which can use the heat stored in the latent heat storage unit 1 for operation. This allows in a very advantageous manner a particularly environmentally friendly transport of the heat storage unit or the energy stored in it.
  • the heat is exchanged in a conventional manner, preferably via an oil-water heat exchanger.
  • Fig. 3 a circuit is shown, which reproduces the inventive method in a simplified form.
  • heat generated by a regenerative energy source or a thermal power plant is transferred to a latent heat storage unit 1 and the storage unit is loaded onto a suitable transport unit 9. All kinds of
  • Transport units are conceivable here. So e.g. also airships, hot air balloons, trains, trucks etc., provided that they can be used economically.
  • the storage unit 1 is transported with the transport unit 9 to the heat energy absorption unit 11, usually a consumer, set up there and coupled to the heat energy absorption unit 11.
  • the consumer informs the utility company when the storage should be picked up or replaced. As already described above, this can also be done automatically.
  • the storage unit 1 is then picked up again with a suitable transport means 9 and for storage again to the thermal power plant 13, which can be fed, for example, with a regenerative energy source 12, transported and energetically coupled to it.
  • the latent heat store 1 it is possible to supply the latent heat store 1 not only with thermal energy from only one thermal power plant 13. Rather, several weaker thermal energy sources 12, 13 can also be tapped, so that their thermal energy can still be used or reused in a useful manner.
  • the consumers to be supplied can, for example, be equipped with storage units which are each filled in the context of the method according to the invention. A longer storage of the latent heat storage unit according to the invention on site at the consumer is then no longer necessary.
  • the invention also includes the operation of air conditioning devices via thermal energy provided by the latent heat storage unit. So it is included to use the thermal energy to drive air conditioning systems for buildings as a whole or office units in buildings.

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Abstract

Es wird ein Verfahren bereitgestellt, bei dem unmittelbar erzeugte und/oder mittelbar gebildete und speicherbare Wärmeenergie in einer mobilen, containerartig, lager- und verbringbaren Latentwärme-Speichereinheit gespeichert wird, wobei die Latentwärme-Speichereinheit mit einer Transporteinheit zu wenigstens einer Wärmeenergie-Aufnahmeeinheit transportiert wird und dort in geeigneter Form an oder in der Wärmeenergie-Aufnahmeeinheit angeordnet wird. Es wird somit erstmals die Möglichkeit geschaffen, Wärmeenergie flexibel und bedarfsgerecht aber auch höchst wirtschaftlich über grössere Entfernungen zu transportieren und zu nutzen.

Description

Verfahren zum Bereitstellen von Fernwärme sowie Vorrichtungen dazu
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bereitstellen von Fernwärmeenergie gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Latentwärme-Speichereinheit nach Anspruch 8 sowie eine Transporteinheit nach Anspruch 11.
Es sind Systeme zur Fernwärmeversorgung bekannt, bei denen Verbraucher beispielsweise zur Warmwasserversorgung bzw. Aufbereitung über ein Rohrleitungssystem mit
Wärmeenergie versorgt werden. Als Wärmeträgermedium wird hierbei in der Regel Wasser eingesetzt. Das über einen Wärmetauscher erhitzte Wasser transportiert die in einem thermischen Kraftwerk, beispielsweise in einem Blockheizkraftwerk, entstehende Wärme oder überschüssige industrielle Prozeßwärme über das Rohrleitungssystem zur Verbrauchereinheit. Grundsätzlich dient der Einsatz von Fernwärme zur Wärmerückgewinnung, d.h. er stellt eine Maßnahme zur Mehrfachnutzung der Enthalpie eines Gebäudes oder eines Prozesses dar und dient somit der effektiven Nutzung der eingesetzten Primärenergie.
Bei der Fernübertragung von Wärme insbesondere bei der Wärmerückgewinnung stellt sich mit Bezug auf die Wirtschaftlichkeit solcher Systeme stets die Problematik des Wärmetransports. Bisher verwendete Rohrleitungssysteme eignen sich nur für Transportentfernungen von etwa 40 Kilometer für Heißwasser oder Dampf, da dann der Aufwand für die notwendigen Isoliermaßnahmen zu groß werden würde oder entsprechend die Wärmeverluste anwachsen würden. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde,
Fernwärmeenergie derart bereitzustellen, daß obige Nachteile vermieden und sowohl eine effektive wirtschaftliche als auch effektive energetische Nutzung von Fernwärme ermöglicht wird. Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt auf höchst überraschende Weise bereits durch die Merkmale der Ansprüche 1, 8 und 11.
Indem ein Verfahren bereitgestellt wird, bei dem unmittelbar erzeugte und/oder mittelbar gebildete und speicherbare Wärmeenergie m einer mobilen, containerartig, lager- und verbringbaren Latentwärme-Speichereinheit gespeichert wird, wobei die Latentwärme-Speichereinheit mit einer Transporteinheit zu wenigstens einer Wärmeenergie- Aufnahmeeinheit transportiert wird und dort m geeigneter
Form an oder m der Wärmeenergie-Aufnähmeemheit angeordnet wird, besteht erstmals die Möglichkeit, Wärmeenergie flexibel und bedarfsgerecht aber auch höchst wirtschaftlich über größere Entfernungen zu verbringen. Ferner wird erfindungsgemäß eine Latentwärme-
Speichereinheit und eine Transporteinheit beansprucht, wobei die Latentwärme-Speichereinheit im Sinne eines Transportcontainers ausgestaltet ist und dabei sowohl Stehais auch Transportfunktionalität aufweist. Steh- und Transportfunktionalität bedeutet m diesem Zusammenhang, daß die erfindungsgemäße Latentwärme-Speichereinheit sowohl transportabel als auch stationär, d.h. im stehenden Speicherbetrieb oder Ladebetrieb, verwendbar ist.
Die Latentwärme-Speichereinheit und die erfindungsgemäße Transporteinheit dienen vorzugsweise zur Durchführung des oben benannten Verfahrens. Durch ihren Einsatz ist es erstmals möglich, potentielle Verbraucher mit Wärmeenergie nicht nur im regionalen Umfang zu versorgen. Damit ist es mit der erfindungsgemäßen Latentwärme-Speichereinheit, der Transporteinheit und vor allem durch die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens erstmals möglich, die Monopolstellung lokaler Wärmeenergieversorger aufzubrechen und einen echten Markt für Wärmeenergie zu schaffen. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche .
Auf höchst vorteilhafte Weise hat es sich bei der Erfindung als besonders positiv herausgestellt, wenn zur Speicherung der Wärmeenergie ein Latentwärmespeicher besonderer Art verwendet wird, nämlich der eines dynamischen, anorganischen Latentwärmespeichers. Solche
Latentwärmespeicher sind in verschiedenen Ausführungsformen bekannt. Sie werden als dynamisch bezeichnet, da das Speichermedium entweder durch Drehung oder durch das Zuführen einer mit dem Speichermedium nicht vermischbaren Wärmeträgersubstanz im wesentlichen keine Anhydritbildung zeigt .
Latentwärme-Speichereinheiten wurden bisher zur stationären Speicherung von Wärmeenergie aus Solaranlagen und zur Rückgewinnung von Prozeßwärme verwendet. In Bezug auf den stationären Einsatz besitzen Latentwärmespeicher den Nachteil, daß sie im realistischen Umfang maximal als Monatsspeicher oder auch als Wochenspeicher auslegbar sind. Es bedarf also der stetigen Ladung eines solchen Speichers, wenn er beispielsweise insbesondere zur
GanzJahreswärmeversorgung eines Hauses eingesetzt werden soll. Andererseits bietet der Latentwärmespeicher insbesondere gegenüber sensiblen Speichern, beispielsweise erwärmtem Wasser oder einem erwärmten Feststoff eine wesentlich größere Speicherkapazität, so daß ein anorganischer Latentwärmespeicher einen bis zu sechs mal größeren Wasserspeicher ersetzt.
Das erfindungsgemäße Verfahren nutzt zum einen den Vorteil der vergleichsweise hohen Speicherkapazität und überwindet den Nachteil des Latentwärmespeichers , daß seine Speicherkapazität dennoch nicht für einen Jahresspeicher oder länger ausreichend ist. Somit wird im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens auch über größere Entfernungen eine dauerhafte und flexible Versorgung mit Wärmeenergie ermöglicht wird.
Hierzu kommen höchst vorteilhaft sogenannte autonome Latentwärme-Speichereinheiten zum Einsatz. In besonders vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung besitzt die erfindungsgemäße Latentwärme-Speichereinheit Mobilitätseigenschaften, die einem transportablen Container oder Silo gleichkommen. Dem Erfinder ist es nämlich erstmals gelungen, nachzuweisen, daß falls Speichermedien mit wenigstens den Speicherkapazitäten eingesetzt werden, wie sie bei Latentwärmespeichern vorzufinden sind, Wärmeenergie auf höchst vorteilhafte Weise über bestehende Transportmittel und Transportwege sowohl was die Energiebilanz betrifft als auch mit Bezug auf die wirtschaftliche Effizienz mit erheblichen Energieeinspareffekten verbringbar sind.
In weiterer vorteilhafter Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Latentwärme-Speichereinheit ist mit Vorteil ferner vorgesehen, daß als Speichermedium Metallhydrate, vorzugsweise Natriumacetat und/oder technisches Weißöl als Speichermedium zum Einsatz kommen. Es ist nämlich aus der einschlägigen Literatur bekannt, daß insbesondere das Salzhydrat Natriumacetat eine besonders hohe Umwandlungsenthalpie aufweist und ferner bei einer
Umwandlungstemperatur von ca. 58°C vorzugsweise in dem Temperaturbereich arbeitet, der für die Wärmerückgewinnung gut geeignet ist. Vergleichbares gilt beispielsweise auch für das Speichermedium Bariumhydroxid, wobei Bariumhydroxid gegenüber Natriumacetat eine noch größere
Umwandlungsenthalpie besitzt und sich somit für eine noch effizientere Speicherung der Wärme eignet. Entgegen bisheriger Formen der Fernwärmeenergieversorgung ist es nach dem erfindungsgemäßen Verfahren auf einfache Art und Weise möglich, Wärmeenergie aus verschiedenen Wärmeenergiequellen aufzunehmen und dorthin zu transportieren, wo sie gebraucht wird. Auf diese Weise können auch die Energiereserven dezentraler Wärmeenergieerzeuger effektiv genutzt werden. Ferner fällt die bisher kostentreibende Monopolstellung lokaler Wärmeenergieversorger . Das erfindungsgemäß bereitgestellte Verfahren stellt damit erstmals auf höchst überraschend einfache Art und Weise die Möglichkeit vor, unmittelbar erzeugte Wärmeenergie oder mittelbar abgegebene Abwärme m vergleichbarer Form, wie z.B. die des elektrischen Stroms, zu nutzen bzw. dem Verbraucher zur Nutzung zur Verfügung zu stellen. Der rohrleitungsfreie Transport von Wärmeenergie gemäß der Erfindung kann somit einen nachhaltigen Beitrag zur effizienten Primärenergienutzung leisten.
In diesem Zusammenhang steht insbesondere auch, daß nach dem Verfahren die Latentwärme-Speichereinheit im geladenen Zustand zu verschiedenen Versorgungseinheiten transportierbar ist, um an die dort eingerichteten Speichereinheiten die gespeicherte Wärmeenergie abzugeben. Eine weitere mögliche Form der Energieweitergabe besteht erfindungsgemäß allerdings auch darin, daß die Latentwärme-Speichereinheit derart als Modulspeicher an dem Versorgungsnetz eines Verbrauchers angeschlossen wird, daß der Modulspeicher bei Bedarf im entladenen Zustand durch eine mit Wärmeenergie befüllte Latentwärme-Speichereinheit ersetzt wird.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren und den Einsatz der er indungsgemäßen Modulspeicher wird daher erstmals der
Aufbau profitabler und einfach zu handhabender dezentraler Wärmenetze ermöglicht, die eine Bestückung der Gebäude mit Heizanlagen auf der Basis von Heizöl oder Gas überflüssig machen. Eine solche dezentrale Wärmenutzung erweist sich m mehrerlei Hinsicht als vorteilhaft. Diesbezüglich kann beispielsweise angeführt werden, daß eine umfangreiche Energiebevorratung von beispielsweise mehreren tausend Litern Heizöl beim Abnehmer entfällt. Darüber hinaus werden komplexe Verbrenner von Heizöl oder Gas obsolet. Auch kann die Gefahr von Kontaminationen durch auslaufendes Heizöl oder die stets existierende Explosionsgefahr bei der Verwendung von Gas vermieden werden. Das erfindungsgemäße Verfahren bietet m diesem
Zusammenhang auch die Möglichkeit, den Verbrauch von fossilen Brennstoffen m erheblichem Umfang zu reduzieren. Demgegenüber können regenerative Energiequellen besser genutzt werden. Bisher ist man beispielsweise davon ausgegangen, daß eine dezentrale Energieversorgung durch den Einsatz eines regenerativen Energieträgers wie z.B. Holz auf entsprechende Weise wie vor allem mit Öl oder Gas nicht möglich ist. Die Ursache lag insbesondere darin, daß ein Transport von Holz sehr aufwendig ist, und Holz als Wärmeenergiequelle ein großes Speichervolumen einnimmt. Diese Nachteile können erfindungsgemäß dadurch vermieden werden, daß der regenerative Energieträger m optimierter Form n einem speziell eingerichteten thermischen Kraftwerk verbrannt wird und die daraus gewonnene Energie m einem erfindungsgemäßen Speichermodul abgespeichert wird. Die so erzeugte Wärmeenergie kann dann im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens bedarfsgerecht dem Verbraucher zur Verfügung gestellt werden.
Kommt im Rahmen des Verfahrens die erfindungsgemäße Speichereinheit bzw. das erfindungsgemäße Speichermodul zum Einsatz, so ist mit Vorteil vorgesehen, daß die Speichereinheit bzw. das Speichermodul mit einer Steuer- und Auswerteeinheit bestückt ist. Durch die Steuer- und Auswerteeinheit wird unter anderem ein kontrolliertes Be- und Entladen der Latentwärme-Speichereinheit sichergestellt. Höchst vorteilhaft ist hierbei allerdings auch vorgesehen, bezüglich der Steuer— und Auswerteeinheit Schnittstellen bereitzustellen die eine Übertragung und/oder Fernübertragung der Funktionsdaten des Speichermoduls ermöglichen. In besonders vorteilhafter Weise kann so sichergestellt werden, daß ein entladenes Speichermodul rechtzeitig ausgewechselt werden kann. Eine besonders positive Weiterentwicklung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht auch darin, daß eine Transporteinheit zum Einsatz kommt, auf der der erfindungsgemäße Latentwärmespeicher zum jeweiligen Verbraucher oder zur jeweiligen Energiequelle transportiert werden kann. Dabei ist in höchst vorteilhafter Weise vorgesehen, daß die verwendete Transporteinheit einen wärmegetriebenen Antrieb aufweist und der Antrieb durch den auf der Transporteinheit gelagerten Latentwärmespeicher gespeist wird. Wird ein konventioneller Antrieb, wie z.B. ein
Dieselmotor, bei der erfindungsgemaßen Transporteinheit eingesetzt, so ist mit Vorteil vorgesehen, daß die beim Betrieb des Dieselmotors erzeugte Wärme über einen Wärmetauscher abgefangen wird und zur Füllung und/oder zum Ausgleich eventueller Speicherverluste dem erfindungsgemäßen Latentwärmespeichermodul zugeführt wird.
Soll die Transporteinheit als autonome Transporteinheit ausgelegt werden, so kann ein Roots- oder Sterling-Motor im Rahmen der Transporteinheit eingesetzt werden. Dabei können als Transporteinheit sämtliche bekannten Transportmittel wie z.B. Lastkraftwagen, Züge, Schiffe, Luftschiffe etc. eingesetzt bzw. verwendet werden. Über das bisher Beschriebene hinaus eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren und insbesondere auch die erfindungsgemäße Latentwärme-Speichereinheit nicht nur dazu, Warme bereitzustellen, sondern die zur Verfügung gestellte Wärme auch zur Herstellung von beispielsweise flüssigem Sauerstoff bzw. Kohlendioxid C02 zu verwenden. Im Rahmen dieser Herstellung ist insbesondere vorgesehen, das erfindungsgemäße Latentwärmespeichermodul mit Absorbertechnik zur Kühlung der Luft zu verwenden, um auf diese Weise das herzustellende C02 auf konventionellem Wege aus der Luft auszuscheiden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsformen und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen detailliert beschrieben, wobei sich in den einzelnen Bildern gleiche Bezugszeichen auf gleiche Teile beziehen.
Es zeigen:
Fig. 1 eine stark schematisierte Darstellung einer transportablen Latentwärme-Speichereinheit ,
Fig. 2 eine ebenfalls stark schematisierte Darstellung einer erfindungsgemäßen Transporteinheit ,
Fig. 3 eine vereinfachte Darstellung des Ablaufs des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Aus Figur 1 ist eine Blockdarstellung zu entnehmen, die in grober Vereinfachung eine Latentw rme-Speichereinheit 1 bzw. ein Speichermodul zeigt.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Speichermodul 1 einen wärmeisolierten doppelwandigen 20 -Fuß- Container 2 auf . Die Wandungen des Containers 2 bestehen vorzugsweise aus glasf serverstärktem Polyesterharz. Zwischen den Wandungen befindet sich ein Volumen, das als Konvektionsisolator dient. Die Wandungen sind zur Reflexion von Wärmestrahlung mit Aluminium beschichtet . Im Inneren ist der Container 2 mit einem Behälter 3 bestückt, der in einer bevorzugten Ausführungsform als perforierte, vorzugsweise elektrisch heizbare Teflonhalbschale 3 mit einem Fassungsvermögen von 20 m3 ausgebildet ist. In einer bevorzugten Ausführungsform befindet sich die
Teflonhalbschale 3 am Boden des Containers 2. Der übrige Innenraum des Containers 2 ist mit einem Speichermedium 2a, vorzugsweise zyklenfestes Natriumacetat ausgefüllt.
Zur Abfuhr und Zufuhr der Wärmeenergie bezüglich des Speichermediums, beinhaltet die Latentwärme-Speichereinheit 1 in bekannter Weise einen Ölkreislauf, in dem in Fig. 1 bei 4 gezeigtes wärmetauschendes Öl durch das Natriumacetat 2a gepumpt wird, wobei das Öl 4 , je nach Sichtweise, entweder vor oder nach dem Kontakt mit dem Speichermedium 2a beispielsweise an einem Öl -Wasser-Wärmetauscher 6 Wärme aufnimmt oder abgibt .
Nimmt das Öl 4 von dem Wärmetauscher 6 Wärme auf, so gelangt es durch poröse Wandungen der Teflonhalbschale 3 in das Natriumacetat und erwärmt diese, indem es das Natriumacetat im wesentlichen gleichmäßig durchsetzt. Teil der erfindungsgemäßen Latentwärme-Speichereinheit ist beispielsweise auch eine Steuer- und Auswerteeinheit 7, die derart eingerichtet ist, daß neben der Historie, d.h. unter anderem der mögliche Abnutzungsgrad des Speichers und der momentane Zustand angegeben werden sowie auch eine Prognose abgegeben wird, wie lange die momentane Speicherkapazität noch reicht oder welche Lebensdauer der Speicher noch besitzt. Die Steuer- und Auswerteeinheit 7 dient somit der permanenten Überwachung der Latentwärme-Speichereinheit 1.
Die so gewonnenen Daten können extern über Schnittstellen 8 aus dem Datenspeicher des Speichermoduls 1 ausgelesen werden und zur Korrektur beispielsweise des Ladebzw. Entladeverhaltens des Speichermoduls verwendet werden. Allerdings ist auch vorgesehen, die Steuereinheit 7 mit einer selbstlernenden Prozessoreinheit auszustatten, die die Steuerung in die Lage versetzt, aus vorgegebenen Standardwerten oder aus Vergangenheitswerten eine
Eigenkorrektur vorzunehmen. Eine solche Korrektur kann beispielsweise auch darin bestehen, eine optimale Abstimmung zwischen Entlademenge und Ladezyklus herzustellen. Darüber hinaus kann so auch das Temperaturverhalten des Speichermoduls 1 optimiert werden.
Über die vorgesehenen Schnittstellen 8, z.B. Infra-Rot- Schnittstellen, ist auch eine Fernübertragung der über die Steuerung bzw. Auswerteeinrichtung 7 gewonnenen Daten möglich. Die Informationen können so beispielsweise an ein beauftragtes Logistikunternehmen weitergegeben werden, welches dann bei Bedarf einen Austausch des Speichermoduls 1 vornehmen kann oder andere notwendige Maßnahmen, wie zum Beispiel Reparaturen, einleitet.
Figur 2 zeigt, ebenfalls in schematischer Blockdarstellung, eine im Rahmen des erfindungsgemäßen
Verfahrens höchst effizient einsetzbare Transporteinheit 9. Die Transporteinheit 9 dient im Zusammenhang mit dem Verfahren zum Transport der Latentwärme-Speichereinheit 1 von der Ladestelle bei z.B. einem Blockheizkraftwerk bzw. bei einem thermischen Kraftwerk zu einem Verbraucher 11 (vgl. hierzu auch die Ausführungen zu Fig. 3) . In idealer Ergänzung zum zu transportierenden Latentwärmespeicher 1 besitzt die schematisch dargestellte Transporteinheit 9 zum Eigenantrieb einen Sterlingmotor 10, der zum Betrieb direkt auf die in der Latentwärme-Speichereinheit 1 gespeicherte Wärme zurückgreifen kann. Dies erlaubt auf sehr vorteilhafte Weise einen besonders umweltschonenden Transport der Wärmespeichereinheit bzw. der in ihr gespeicherten Energie. Der Austausch der Wärme erfolgt hierbei auf konventionelle Weise, bevorzugt über einen Öl -Wasser-Wärmetauscher .
Wird kein Sterling- oder Rootsmotor 10 eingesetzt, sondern ein üblicher Benzinmotor, so ist vorgesehen, die vom Motor in Form von Wärme abgegebene überschüssige Energie über einen Wärmetauscher zum Ausgleich von eventuellen Verlusten oder zum zusätzlichen Aufspeichern des Wärmespeichers 1 zu nutzen.
In Fig. 3 ist ein Kreislauf dargestellt, der das erfindungsgemäße Verfahren in vereinfachter Form wiedergibt. Dabei wird über Wärmetauscher, vorzugsweise von einer regenerativen Energiequelle oder einem thermischen Kraftwerk erzeugte Wärme an eine Latentwärme-Speichereinheit 1 abgegeben und die Speichereinheit auf eine geeignete Transporteinheit 9 geladen. Sämtliche Arten von
Transporteinheiten sind hierbei denkbar. So z.B. auch Luftschiffe, Heißluftballons, Züge, Lastkraftwagen etc., sofern sie wirtschaftlich einsetzbar sind. Mit der Transporteinheit 9 wird der Speicher 1 zur Wärmeenergie- Aufnahmeeinheit 11, in der Regel ein Verbraucher, transportiert, dort aufgestellt und mit der Wärmeenergie- Aufnähmeeinheit 11 gekoppelt.
Der Verbraucher teilt dem Versorgungsunternehmen mit, wann der Speicher abgeholt bzw. ersetzt werden soll. Wie bereits oben beschrieben kann dies auch automatisiert erfolgen. Die Speichereinheit 1 wird dann wiederum mit einem geeigneten Transportmittel 9 abgeholt und zum erneuten Aufspeichern zum thermischen Kraftwerk 13, welches beispielsweise mit einer regenerativen Energiequelle 12 gespeist werden kann, transportiert und mit diesem energetisch gekoppelt.
Selbstverständlich ist es möglich, den Latentwärmespeicher 1 nicht nur mit Wärmeenergie nur eines thermischen Kraftwerkes 13 zu versorgen. Vielmehr können auch mehrere schwächere Wärmeenergiequellen 12, 13 angezapft werden, so daß auch deren Wärmeenergie noch nutzbringend verwendet bzw. wiederverwendet werden kann. Ähnliches gilt auch für die zu versorgenden Verbraucher. Diese können beispielsweise ihrerseits mit Speichereinheiten ausgestattet sein, die im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens jeweils befüllt werden. Ein längeres Lagern der erfindungsgemäßen Latentwärme-Speichereinheit vor Ort beim Verbraucher entfällt dann.
Es versteht sich, daß die Erfindung auch das Betrieben von Klimageräten über von der Latentwärme-Speichereinheit bereitgestellten Wärmeenergie beinhaltet. So ist es inbegriffen, die Wärmeenergie zum Antrieb von Klimaanlagen für Gebäude insgesamt bzw. Büroeinheiten in Gebäuden zu benutzen.

Claims

Ansprüche :
1. Verfahren zum Bereitstellen von Fernwärmeenergie, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte: a) Speichern von unmittelbar erzeugter und/oder mittelbar gebildeter und speicherbarer Wärmeenergie in einer mobilen, containerartig, lager- und verbringbaren Latentwärme-Speichereinheit (1) , b) Aufsetzen der Latentwärme-Speichereinheit auf eine Transporteinheit (9) c) Verbringen der Latentwärme-Speichereinheit (1) vermittels der Transporteinheit (9) zu wenigstens einer Wärmeenergie-Aufnahmeeinheit (11) , d) Plazieren der mobilen Latentwärme-Speichereinheit (1) an oder in der Wärmeenergie-Aufnahmeeinheit
(11) .
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Speichern der Wärmeenergie in der mobilen Latentwärme-Speichereinheit (1) nach Schritt a) das Verwenden eines dynamischen, anorganischen Latentwärmespeichers (2) zum Speichern von Wärmeenergie umfaßt .
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Latentwärme-Speichereinheit (1) Metallhydrate vorzugsweise Natriumacetat und/oder Bariumhydroxid und/oder technisches Weißöl als Speichermedium umfaßt.
Verfahren nach 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren ferner den Verfahrensschritt e) aufweist, welcher den Schritt des Anschließens der Latentwärme- Speichereinheit (1) an die Wärmeenergie-Aufnahmeeinheit (11) und die gesteuerte Übergabe der Wärmeenergie an die Wärmeenergie-Aufnahmeeinheit (11) beinhaltet.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Übergabe der Wärmeenergie das Verwenden eines Wärmetauschers (6) umfaßt.
6 . Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Speichern der
Wärmeenergie in der mobilen Latentwärme-Speichereinheit (1) nach Schritt a) das Aufnehmen und Zuführen von speicherbarer Wärmeenergie aus verschiedenen Wärmeenergiequellen (12, 13) umfaßt.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbringen der Speichereinheit (1) nach Schritt c) das sequentielle Verbringen der Wärmeenergie der Latentwärme- Speichereinheit (1) an mehrere Versorgungseinheiten (11) und/oder das modulartige . Plazieren der Latentwärme- Speichereinheit (1) umfaßt.
8. Latentwärme-Speichereinheit, insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Latentwärme- Speichereinheit (1) eine cöntainerartige Gestalt aufweist, wobei die Latentwärme-Speichereinheit (1) sowohl eine Steh- als auch eine Transportfunktionalität umfaßt .
9. Latentwärme-Speichereinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steh- und/oder Transportfunktionalität sowohl im Speicher- als auch im Entladezustand sichergestellt ist.
10. Latentwärme-Speichereinheit nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Latentwärme- Speichereinheit (1) eine Steuer- und Auswerteeinheit (7) zum Bestimmen des Funktionszustandes des
Latentwärmespeichers (1) aufweist, wobei die Steuer- und Auswerteeinheit (7) Schnittstellen (8) zur Übertragung und/oder Fernübertragung der Funktionsdaten umfaßt.
11. Transporteinheit zum mobilen Verbringen von Wärmeenergie an entfernte Orte, insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens gemäß den Ansprüchen 1 bis 7, umfassend: ein Transportmittel (9) zum Transport wenigstens einer containerartig lager- und verbringbaren Latentwärme- Speichereinheit Wärmeenergie, wobei das Transportmittel (9) einen wärmegetriebenen Antrieb aufweist.
12. Verfahren zur Herstellung von flüssigem Sauerstoff und/ oder zur Herstellung von Kohlendioxid (C02) aus Abgasen, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 7.
13. Vorrichtung zur Herstellung von flüssigem Sauerstoff und/oder zur Herstellung von Kohlendioxid (C02) , gekennzeichnet durch die Verwendung einer Latentw rme- Speichereinheit nach den Ansprüchen 8 bis 10.
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