[go: up one dir, main page]

WO2024141680A1 - Thermal storage module and associated method - Google Patents

Thermal storage module and associated method Download PDF

Info

Publication number
WO2024141680A1
WO2024141680A1 PCT/ES2022/070843 ES2022070843W WO2024141680A1 WO 2024141680 A1 WO2024141680 A1 WO 2024141680A1 ES 2022070843 W ES2022070843 W ES 2022070843W WO 2024141680 A1 WO2024141680 A1 WO 2024141680A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
module
tubes
container
phase change
heat
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Ceased
Application number
PCT/ES2022/070843
Other languages
Spanish (es)
French (fr)
Inventor
Cristina PRIETO RÍOS
Miguel Méndez Trigo
Luisa F. Cabeza
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.)
Build To Zero SL
Original Assignee
Build To Zero SL
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 Build To Zero SL filed Critical Build To Zero SL
Priority to PCT/ES2022/070843 priority Critical patent/WO2024141680A1/en
Publication of WO2024141680A1 publication Critical patent/WO2024141680A1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/16Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • F28D20/02Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using latent heat
    • F28D20/021Heat 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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • F28D20/02Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using latent heat
    • F28D20/023Heat 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 being enclosed in granular particles or dispersed in a porous, fibrous or cellular structure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F13/00Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
    • F28F13/003Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by using permeable mass, perforated or porous materials
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F21/00Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials
    • F28F21/08Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of metal
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2255/00Heat exchanger elements made of materials having special features or resulting from particular manufacturing processes
    • F28F2255/06Heat exchanger elements made of materials having special features or resulting from particular manufacturing processes composite, e.g. polymers with fillers or fibres

Definitions

  • the storage composite material made up of MCF and metal wool has greater heat transfer capacity and electrical and thermal conductivity, a stable chemical composition, and high heat transfer rates.
  • the storage module is thermally charged through a circuit of heating elements, for example, materialized in electrical resistances inserted in said composite material that is formed by the phase change material (MCF). and metallic wool.
  • MCF phase change material
  • the dissipation of energy in the form of heat occurs after the passage of an electric current, resulting in a power type embodiment. to heat (“Power to heat”).
  • the total energy consumption P of a heater can be calculated using these electrical formulas.
  • the electrical resistance R is the measure of opposition to the electric current and depends on the resistivity p, an inherent characteristic of the material, and the length L and the area A.
  • the storage module discharges the stored energy by exchanging heat with the heat transfer fluid (HTF) that circulates through the set of tubes that pass through the phase change material.
  • HTF heat transfer fluid
  • the proposed and described solution allows the storage to be charged through electric current, which dissipates the electrical energy in the form of heat, which is distributed to the composite material thanks to the high conductivity of the medium formed by the wool and salts, melting the material.
  • the high effective thermal conductivity of the medium allows the thermal power per specific exchange surface of the tubes to be increased, which allows the values that can be achieved with systems without metal matrices to be reduced by half. This, in an exchanger, represents being able to reduce the number of tubes used by half without penalizing the thermal power exchanged.
  • the described module can be charged both thermally through the transfer fluid that circulates through the tubes and through electrical resistances inserted in the storage medium, giving high-efficiency storage solution for a “Power to heat” and “heat to heat” concept.
  • the tubes have a linear configuration passing through the container, and the fibers of the metal wool are arranged at an angle of 45° to each other to ensure homogeneous effective thermal conductivity in the transverse or radial plane of the tubes. .
  • the heating elements are configured to heat the phase change material up to 700°C. Preferably, they are configured to heat in a range between 50°C and 600°C.
  • the resistive elements may comprise a resistive wire that is the active part of the heating element, a dielectric insulator that allows thermal conductivity, a jacketed tube that ensures mechanical and corrosion protection of the heating element, output connections, and terminals. connection that allows the electrical connection of the heating element.
  • the present invention relates to a process heat installation, where said installation comprises the module according to any of the described embodiments to improve thermal storage or controlled heat transfer, optimizing and maximizing izing the production of process heat, decoupling the generation of thermal energy from the availability of electrical energy and, consequently, being able to efficiently manage the thermal energy production of the plant.
  • the module allows the hours of electrical charge and thermal discharge to be decoupled. In this way, charging can be carried out when the lowest cost of electrical energy is available, while unloading is controlled by the heat demand of the process.
  • the present invention refers to a procedure for manufacturing and assembling the conductive metal wool matrix of the thermal storage module described above, where said procedure comprises:
  • the method further comprises connecting these to a source of electrical energy.
  • the procedure further comprises placing the fibers of the metal wool at an angle of 45° from each other within the container to ensure a homogeneous effective thermal conductivity in the transverse or radial plane of the tubes.
  • the object of the invention refers to a thermal storage module (1) of the type that uses a phase change material to take advantage of its latent heat of fusion, where said module comprises a container (4) provided internally with a set of tubes (2) that longitudinally traverses said container (4), where said tubes (2) are intended to channel a heat transfer fluid.
  • the heating elements (5) are resistive elements materialized by the metal wools themselves without external resistances.
  • the module may comprise additional resistances and, in turn, at least part of the metal wools act as resistive elements to generate heat.
  • the fibers of the conductive metal wool matrix in the preferred embodiment have a diameter of between 10 and 300 microns and are manufactured from a metal alloy resistant to corrosion with respect to the phase change material.
  • the described thermal storage module is especially advantageous for any other plant that requires effective and high-performance means for the storage, management and transfer of thermal energy, both in its “power to heat” and “heat to heat” options. heat” (heat-heat).
  • a second aspect of the present invention refers to a manufacturing and assembly procedure of the conductive metal wool matrix of the storage and thermal transfer module (1) described above, where said procedure comprises the steps of:

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Thermal Insulation (AREA)

Abstract

The invention relates to a thermal storage and transfer module (1) of the type that uses a phase change material (1) to take advantage of the latent heat of fusion of the same, wherein the module comprises a container (4) provided internally with a set of tubes (2) extending longitudinally through the container (3) from a proximal portion to a distal portion thereof and being intended to channel a heat transfer fluid, said module comprising a composite material (3) which, in turn, comprises a matrix provided with metal wool that is both electrically and thermally conductive, and a phase change material in the temperature range comprised between 50° and 550°C, wherein the metal wool is arranged in the form of blankets inside the container (4).

Description

MÓDULO DE ALMACENAMIENTO TÉRMICO Y PROCEDIMIENTO ASOCIADO AL MISMO THERMAL STORAGE MODULE AND PROCEDURE ASSOCIATED WITH IT

OBJETO DE LA INVENCIÓN OBJECT OF THE INVENTION

La presente invención se puede incluir dentro del campo técnico de módulos de almacenamiento térmico, en particular de aquellos módulos o equipos del tipo que comprenden materiales de cambio de fase para aprovechar el calor latente por fusión de éste. De manera más concreta, el objeto de la invención se refiere a un módulo, así como a un procedimiento de fabricación y montaje de éste, que comprende una matriz conductiva dotada de lanas metálicas y unos elementos calefactores que pueden ser o formar parte de las mismas lanas metálicas, por ejemplo mediante calentamiento por inducción o resistivo, dando lugar a una configuración especialmente ventajosa para el almacenamiento, transmisión y gestión de energía térmica, por ejemplo, para su uso en plantas industriales o en plantas termosolares. The present invention can be included within the technical field of thermal storage modules, in particular those modules or equipment of the type that comprise phase change materials to take advantage of their latent heat by fusion. More specifically, the object of the invention refers to a module, as well as a manufacturing and assembly procedure thereof, which comprises a conductive matrix provided with metal wool and heating elements that can be or form part of them. metal wools, for example by induction or resistive heating, giving rise to a particularly advantageous configuration for the storage, transmission and management of thermal energy, for example, for use in industrial plants or in solar thermal plants.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN BACKGROUND OF THE INVENTION

En la actualidad las plantas termosolares comerciales se caracterizan por la posibilidad de introducir sistemas de almacenamiento térmico que permiten la producción de energía eléctrica durante las horas sin sol. Estas plantas se caracterizan por disponer de un fluido de transferencia térmica o fluido de trabajo que es el encargado de transferir el calor recibido del sol a los sistemas de almacenamiento y/o al bloque de potencia que genera la energía eléctrica a posteriori a través de un ciclo de vapor. Currently, commercial solar thermal plants are characterized by the possibility of introducing thermal storage systems that allow the production of electrical energy during hours without sun. These plants are characterized by having a heat transfer fluid or working fluid that is responsible for transferring the heat received from the sun to the storage systems and/or to the power block that generates electrical energy subsequently through a steam cycle.

Los materiales de almacenamiento térmico que funcionan como medios de almacenamiento más comúnmente utilizados en esta industria son las sales inorgánicas, por su reducido coste y su gran capacidad térmica. Estas sales (normalmente nitratos) se pueden utilizar en su estado líquido (fundidas) o también en su punto de cambio de fase de sólido a líquido. En el primer caso se utiliza el calor sensible contenido en un determinado rango de temperaturas; en el segundo se utiliza el calor latente en su punto de fusión entregando y almacenando energía térmica a una determinada temperatura constante. Se caracterizan además por tener una baja conductividad térmica del orden de 0,5 W/m K. The thermal storage materials that function as storage media most commonly used in this industry are inorganic salts, due to their low cost and high thermal capacity. These salts (normally nitrates) can be used in their liquid state (melted) or also at their phase change point from solid to liquid. In the first case the sensible heat contained in a certain temperature range is used; In the second, the latent heat at its melting point is used, delivering and storing thermal energy at a certain constant temperature. They are also characterized by having a low thermal conductivity of the order of 0.5 W/m K.

En el caso en el que se utilice su calor sensible, en el cual las sales están fundidas, éstas intercambian el calor con el fluido de transferencia de calor (HTF- “Heat transfer fluid”) gracias a un intercambiador de calor donde fluyen ambos materiales (las sales inorgánicas y el HTF). Debido al estado líquido de ambos materiales que fluyen a través del intercambiador de calor, se consigue una transferencia térmica aceptable para las centrales que mejora a medida que aumenta el salto térmico de temperatura de los fluidos en el intercambio. En el segundo caso, en el que se utiliza el calor latente, las sales inorgánicas se mantienen estáticas en su punto de fusión y el intercambio térmico se da entre el HTF (que circula por los tubos) y las propias sales que cambian de fase líquida a sólida y viceversa en los procesos de carga y descarga. Es de especial mención que el HTF circulante por los tubos debe intercambiar el calor con el material de cambio de fase (MCF - “material cambio de fase”) a través de la superficie externa de los tubos y demanda la mayor parte del flujo de calor en la dirección radial (transversal al eje de los tubos). La transferencia en el punto donde se produce la fusión viene comandada por un coeficiente de transferencia alto debido al cambio de fase, mientras que la transferencia en la parte ya fundida o solidificada depende de la conductividad efectiva del MCF. Si la conductividad térmica del MCF es baja esto supone un factor limitante en el intercambio al generar una resistencia térmica del flujo de calor hacia el frente de fusión. Es por ello que los MCF utilizan distintas técnicas para aumentar la conductividad efectiva del medio usado en el cambio de fase. In the case in which its sensible heat is used, in which the salts are molten, they exchange heat with the heat transfer fluid (HTF) thanks to a heat exchanger where both materials flow. (inorganic salts and HTF). Due to the liquid state of both materials that flow through the heat exchanger, an acceptable heat transfer is achieved for the plants that improves as the thermal temperature jump of the fluids in the exchange increases. In the second case, in which latent heat is used, the inorganic salts remain static at their melting point and the heat exchange occurs between the HTF (which circulates through the tubes) and the salts themselves, which change liquid phase. to solid and vice versa in the loading and unloading processes. It is of special mention that the HTF circulating through the tubes must exchange heat with the phase change material (MCF - “phase change material”) through the external surface of the tubes and demands most of the heat flow. in the radial direction (transverse to the axis of the tubes). The transfer at the point where fusion occurs is controlled by a high transfer coefficient due to the phase change, while the transfer in the already melted or solidified part depends on the effective conductivity of the MCF. If the thermal conductivity of the MCF is low, this represents a limiting factor in the exchange by generating a thermal resistance of the heat flow towards the fusion front. That is why MCFs use different techniques to increase the effective conductivity of the medium used in the phase change.

Una de las soluciones propuestas reside en dopar los MCF con elementos altamente conductivos como pueden ser partículas de grafito (US 2004- 084658) para así obtener una mayor conductividad en el compuesto generado. De este sistema se concluye que efectivamente se incrementa la conductividad del MCF, pero en todas direcciones por igual, sin mejorar excesivamente la conductividad en la dirección de interés (transversal al eje del tubo). One of the proposed solutions lies in doping the MCF with highly conductive elements such as graphite particles (US 2004- 084658) in order to obtain greater conductivity in the generated compound. From this system it is concluded that the conductivity of the MCF is effectively increased, but in all directions equally, without excessively improving the conductivity in the direction of interest (transverse to the axis of the tube).

Otra solución propuesta (LIS2010/0276121 A1 ) es la de insertar elementos conductivos en un tanque o contenedor en la dirección deseada para el intercambio de calor, que actúan como superficie aleteada aleatoria. Sin embargo, el espacio entre aletas es relevante y se quedan espacios vacíos sin material conductivo. Esto supone de nuevo una resistencia a la transferencia y se intenta subsanar añadiendo otros elementos en otras direcciones con el fin de incrementar también la conductividad de estos espacios intermedios. De la misma forma que en la solución anterior se desaprovecha gran cantidad de material debido a que no se conduce térmicamente únicamente en la dirección deseada. Another proposed solution (LIS2010/0276121 A1) is to insert conductive elements in a tank or container in the desired direction for heat exchange, which act as a random finned surface. However, the space between fins is relevant and there are empty spaces without conductive material. This again represents resistance to transfer and an attempt is made to remedy it by adding other elements in other directions in order to also increase the conductivity of these intermediate spaces. In the same way as in the previous solution, a large amount of material is wasted because it is not thermally conducted only in the desired direction.

En el documento WO2013/059467 A2 se propone también la instalación de elementos conductivos térmicamente entre los platos de un intercambiador, siendo imposible la aplicación con intercambiadores de tubos. Document WO2013/059467 A2 also proposes the installation of thermally conductive elements between the plates of an exchanger, the application being impossible with tube exchangers.

Finalmente, y en el mismo sentido se propone también (US2007/0175609A1 ) dotar a los tubos por donde circula el fluido de transferencia de calor de aletas altamente conductivas. En este caso se llega a utilizar todo el material conductor en el sentido deseado de la transferencia térmica, pero resulta en transferencias térmicas medias no muy elevadas. Esto es debido principalmente a la baja transferencia en las zonas más alejadas de las aletas. Esta solución requiere además la instalación de una cantidad de aletas excesiva implicando excesivos costes de material además de excesivos costes de fabricación. DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Finally, and in the same sense, it is also proposed (US2007/0175609A1) to provide the tubes through which the heat transfer fluid circulates with highly conductive fins. In this case, all the conductive material is used in the desired direction of heat transfer, but it results in average heat transfers that are not very high. This is mainly due to the low transfer in the areas furthest from the fins. This solution also requires the installation of an excessive number of fins, implying excessive material costs as well as excessive manufacturing costs. DESCRIPTION OF THE INVENTION

La presente invención pretende resolver alguno de los problemas mencionados en el estado del arte. Más en particular, un primer aspecto de la presente invención describe un módulo de almacenamiento térmico del tipo que utiliza un material de cambio de fase para aprovechar el calor latente de fusión de éste, donde dicho módulo comprende un contenedor provisto internamente de un conjunto de tubos que atraviesan longitudinalmente dicho contenedor desde una porción proximal hasta una porción distal del mismo, y donde los tubos están destinados a canalizar un fluido de transferencia de calor. The present invention aims to solve some of the problems mentioned in the state of the art. More particularly, a first aspect of the present invention describes a thermal storage module of the type that uses a phase change material to take advantage of the latent heat of fusion thereof, where said module comprises a container provided internally with a set of tubes. that longitudinally traverse said container from a proximal portion to a distal portion thereof, and where the tubes are intended to channel a heat transfer fluid.

Nótese que el módulo puede actuar como evaporador utilizando como fluido de transferencia agua. Alternativamente, puede utilizar cualquier otro fluido de transferencia de calor conocido. Note that the module can act as an evaporator using water as the transfer fluid. Alternatively, you can use any other known heat transfer fluid.

Preferentemente, el módulo comprende un material compuesto que comprende una matriz que es conductiva tanto eléctrica como térmicamente, donde las lanas metálicas están dispuestas en forma de mantas dentro del contenedor y cuyas fibras metálicas están dispuestas en al menos una primera dirección preferencial que es transversal a los tubos, estando dicha matriz conductiva de lana metánica en contacto íntimo con los tubos. Preferably, the module comprises a composite material comprising a matrix that is both electrically and thermally conductive, where the metal wools are arranged in the form of blankets inside the container and whose metal fibers are arranged in at least a first preferential direction that is transverse to the tubes, said conductive matrix of metanic wool being in intimate contact with the tubes.

El material compuesto comprende el fluido de cambio de fase y la matriz conductiva formada por la lana, este material está dispuesto entre los tubos. Preferentemente, éste atraviesa longitudinalmente el contenedor. The composite material comprises the phase change fluid and the conductive matrix formed by the wool, this material is arranged between the tubes. Preferably, this crosses the container longitudinally.

Asimismo, unos elementos calefactores resistivos pueden estar conectados a una fuente de alimentación eléctrica y estar dispuestos dentro del conjunto, o formando parte del mismo material compuesto, y están configurados para fundir el material de cambio de fase e intercambiar calor con el fluido de transferencia de calor que circula por los tubos. Preferentemente, el material compuesto es el medio de almacenamiento de calor y está formado por el MCF más las lanas metálicas. Este MCF está constituido por sales que se funden cuando reciben calor del fluido de transferencia o de una alimentación eléctrica. El medio de almacenamiento congela cuando transfiere la energía térmica al fluido de transferencia. El dispositivo permite la carga eléctrica y la descarga térmica del módulo de forma simultánea. Likewise, resistive heating elements may be connected to an electrical power source and arranged within the assembly, or as part of the same composite material, and are configured to melt the phase change material and exchange heat with the phase transfer fluid. heat circulating through the tubes. Preferably, the composite material is the heat storage medium and is formed by the MCF plus the metal wool. This MCF is made up of salts that melt when they receive heat from the transfer fluid or an electrical power supply. The storage medium freezes when it transfers thermal energy to the transfer fluid. The device allows electrical charging and thermal discharge of the module simultaneously.

Las lanas metálicas con la configuración arriba descrita, por un lado, mejoran sustancialmente la transferencia de calor, y, además, en una realización preferente, pueden ser utilizadas en sí mismas como elementos resistivos conectados a una fuente de alimentación para aportar calor al sistema. Alternativamente, las lanas metálicas pueden ser utilizadas para efectuar un calentamiento por inducción. The metal wools with the configuration described above, on the one hand, substantially improve heat transfer, and, furthermore, in a preferred embodiment, they can be used in themselves as resistive elements connected to a power source to provide heat to the system. Alternatively, metal wool can be used for induction heating.

El material de cambio de fase puede comprender fluidos orgánicos e inorgánicos provistos de un calor latente de fusión superior a los 100 kJ/kg y una conductividad térmica inferior a los 1 .5 W/m K. The phase change material may comprise organic and inorganic fluids having a latent heat of fusion greater than 100 kJ/kg and a thermal conductivity less than 1.5 W/m K.

El módulo de almacenamiento y transferencia térmica descrito arriba permite la utilización de materiales de cambio de fase (MCF) con una matriz metálica que incrementa la conductividad térmica y la conductividad eléctrica del material compuesto (MCF más lanas metálicas). The thermal storage and transfer module described above allows the use of phase change materials (MCF) with a metal matrix that increases the thermal conductivity and electrical conductivity of the composite material (MCF plus metal wool).

La fibra metálica es una fibra que puede estar compuesta por metal, metal revestido de plástico, plástico revestido de metal o un núcleo completamente revestido de metal. Los compuestos usados incluyen metales y óxidos metálicos, aleaciones o mezclas de éstos y derivados del carbono. Para la constitución de las lanas se puede usar materiales reciclados. Preferentemente, las fibras de la matriz conductiva de lana metálica presentan un diámetro de entre 10 y 300 mieras y están fabricadas a partir de una aleación metálica resistente a la corrosión del material de cambio de fase. Metallic fiber is a fiber that can be composed of metal, plastic-clad metal, metal-clad plastic, or a completely metal-clad core. The compounds used include metals and metal oxides, alloys or mixtures of these and carbon derivatives. Recycled materials can be used to make the wool. Preferably, the fibers of the conductive metal wool matrix have a diameter of between 10 and 300 microns and are manufactured from a corrosion-resistant metal alloy of the phase change material.

El material compuesto de almacenamiento constituido por la MCF y la lana metálica presenta una mayor capacidad de transferencia de calor y conductividad eléctrica y térmica, una composición química estable, y altas tasas de transferencia de calor. The storage composite material made up of MCF and metal wool has greater heat transfer capacity and electrical and thermal conductivity, a stable chemical composition, and high heat transfer rates.

En una realización preferente de la presente invención, el módulo de almacenamiento se carga térmicamente a través de un circuito de elementos calefactores, por ejemplo, materializados en resistencias eléctricas insertadas en dicho material compuesto que está formado por el material de cambio de fase (MCF) y la lana metálica. De esta forma, a partir de una alimentación de corriente eléctrica aplicada directamente en el interior del medio de almacenamiento (material compuesto) se produce la disipación de energía en forma de calor tras el paso de una corriente eléctrica, derivando en una realización del tipo potencia a calor (“Power to heat”). In a preferred embodiment of the present invention, the storage module is thermally charged through a circuit of heating elements, for example, materialized in electrical resistances inserted in said composite material that is formed by the phase change material (MCF). and metallic wool. In this way, from a supply of electric current applied directly inside the storage medium (composite material), the dissipation of energy in the form of heat occurs after the passage of an electric current, resulting in a power type embodiment. to heat (“Power to heat”).

Los elementos resistivos pueden disponer de un aislamiento mineral y utilizar un hilo calefactor eléctrico de una o vahas aleaciones como fuente de calor. Una capa con óxido de magnesio cristalino electrofundido de gran pureza y alta temperatura se puede utilizar para aportar propiedades como aislante dieléctrico y conductor del calor. The resistive elements can have mineral insulation and use an electric heating wire made of one or more alloys as a heat source. A layer of high-purity, high-temperature electrofused crystalline magnesium oxide can be used to provide dielectric insulating and heat-conducting properties.

Preferiblemente, se utilizan tubos continuos de acero inoxidable, aceros aleados o de cobre sin soldadura como revestimiento. En caso de que se utilicen sales corrosivas como material de cambio de fase (MCF), las resistencias pueden presentar un encamisado, un recubrimiento o cubierta exterior para el cable de resistencia. El cable de resistencia insertado con aislamiento mineral funciona según el principio de que una vez que la línea recibe energía, se genera calor. La cantidad de calor generada viene determinada por la intensidad y la resistencia que atraviesa la línea. La corriente pasa por el hilo calefactor del cable y su energía eléctrica se convierte en calor eficiente. La ley de Joule establece que el calor generado Q depende de la corriente eléctrica I que atraviesa un material conductor homogéneo con resistencia R por unidad de tiempo t: Preferably, continuous seamless stainless steel, alloy steel or copper tubes are used as cladding. In case corrosive salts are used as phase change material (MCF), the resistors may have a jacket, coating or outer covering for the resistance wire. The mineral insulated inserted resistance wire works on the principle that once the line receives power, heat is generated. The amount of heat generated comes determined by the intensity and resistance that crosses the line. The current passes through the heating wire of the cable and its electrical energy is converted into efficient heat. Joule's law establishes that the heat generated Q depends on the electric current I that passes through a homogeneous conducting material with resistance R per unit of time t:

Q=I2 R P=I2 R Q=I 2 RP=I 2 R

El consumo total de energía P de un calentador se puede calcular mediante estas fórmulas eléctricas. La resistencia eléctrica R es la medida de oposición a la corriente eléctrica y depende de la resistividad p, característica inherente al material, y de la longitud L y el área A. The total energy consumption P of a heater can be calculated using these electrical formulas. The electrical resistance R is the measure of opposition to the electric current and depends on the resistivity p, an inherent characteristic of the material, and the length L and the area A.

El módulo de almacenamiento descarga la energía almacenada al intercambiar el calor con el fluido de transferencia térmica (HTF- “Heat transfer fluid") que circula por el conjunto de tubos que atraviesa el material de cambio de fase. The storage module discharges the stored energy by exchanging heat with the heat transfer fluid (HTF) that circulates through the set of tubes that pass through the phase change material.

La solución propuesta y descrita permite la carga del almacenamiento a través de corriente eléctrica, que disipa la energía eléctrica en forma de calor, el cual se distribuye al material compuesto gracias a la alta conductividad del medio formado por las lanas y las sales, fundiendo el material. La alta conductividad térmica efectiva del medio permite incrementar la potencia térmica por superficie específica de intercambio de los tubos, lo que permite reducir a la mitad los valores que pueden conseguirse con sistemas sin matrices metálicas. Esto, en un intercambiador, representa poder reducir a la mitad el número de tubos utilizados sin penalizar la potencia térmica intercambiada. The proposed and described solution allows the storage to be charged through electric current, which dissipates the electrical energy in the form of heat, which is distributed to the composite material thanks to the high conductivity of the medium formed by the wool and salts, melting the material. The high effective thermal conductivity of the medium allows the thermal power per specific exchange surface of the tubes to be increased, which allows the values that can be achieved with systems without metal matrices to be reduced by half. This, in an exchanger, represents being able to reduce the number of tubes used by half without penalizing the thermal power exchanged.

Nótese que el módulo descrito puede cargarse tanto térmicamente a través del fluido de transferencia que circula por los tubos como a través de resistencias eléctricas insertadas en el medio de almacenamiento, dando solución a un almacenamiento de alta eficiencia para un concepto “Power to heat” (electricidad-calor) y “heat to heat” (calor-calor). Note that the described module can be charged both thermally through the transfer fluid that circulates through the tubes and through electrical resistances inserted in the storage medium, giving high-efficiency storage solution for a “Power to heat” and “heat to heat” concept.

En una realización preferente, los tubos presentan una configuración lineal atravesando el contenedor, y las fibras de la lana metálica están dispuestas a un ángulo de 45° una de la otra para asegurar una conductividad térmica efectiva homogénea en el plano transversal o radial de los tubos. In a preferred embodiment, the tubes have a linear configuration passing through the container, and the fibers of the metal wool are arranged at an angle of 45° to each other to ensure homogeneous effective thermal conductivity in the transverse or radial plane of the tubes. .

En otra realización, los tubos pueden recorrer el contenedor helicoidalmente, en cuyo caso, las fibras de la lana metálica pueden estar dispuestas a distintos ángulos la una de la otra para asegurar una conductividad térmica homogénea. In another embodiment, the tubes may run helically through the container, in which case the metal wool fibers may be arranged at different angles to each other to ensure homogeneous thermal conductivity.

En este caso las fibras de lana metálica seguirán disponiéndose alrededor de los tubos distribuidas en secciones longitudinales, y en cada sección se realizará la rotación necesaria para garantizar la uniformidad de la conductividad en el plano axial. La pluralidad de diferentes direcciones puede ser necesaria para garantizar una conductividad térmica homogénea. In this case, the metal wool fibers will continue to be arranged around the tubes distributed in longitudinal sections, and in each section the necessary rotation will be carried out to guarantee the uniformity of the conductivity in the axial plane. The plurality of different directions may be necessary to ensure homogeneous thermal conductivity.

Los elementos calefactores, preferiblemente provistas de elementos resistivos, están configurados para calentar el material de cambio de fase hasta los 700°C. Preferentemente, están configurados para calentar en un rango comprendido entre los 50°C y los 600°C. The heating elements, preferably provided with resistive elements, are configured to heat the phase change material up to 700°C. Preferably, they are configured to heat in a range between 50°C and 600°C.

Los elementos resistivos pueden comprender un hilo resistivo que es la parte activa del elemento calentador, un aislante dieléctrico que permita la conductividad térmica, un tubo encamisado que asegura la protección mecánica y de corrosión del elemento calefactor, unas conexiones de salida, y unos bornes de conexión que permiten la conexión eléctrica del elemento calentador. En un segundo aspecto de la invención, la presente invención se refiere a una instalación de calor de proceso, donde dicha instalación comprende el módulo de acuerdo con cualquiera de las realizaciones descritas para mejorar el almacenamiento térmico o la transferencia controlada de calor, optimizando y maxim izando la producción de calor de proceso, desacoplando la generación de energía térmica de la disponibilidad de energía eléctrica y, por consiguiente, pudiendo gestionar de forma eficiente la producción de energía térmica de la planta. El módulo permite desacoplar las horas de carga eléctrica y descarga térmica. De esta forma la carga se puede realizar cuando se disponga del menor coste de energía eléctrica, mientras la descarga viene comandada por la demanda de calor del proceso. The resistive elements may comprise a resistive wire that is the active part of the heating element, a dielectric insulator that allows thermal conductivity, a jacketed tube that ensures mechanical and corrosion protection of the heating element, output connections, and terminals. connection that allows the electrical connection of the heating element. In a second aspect of the invention, the present invention relates to a process heat installation, where said installation comprises the module according to any of the described embodiments to improve thermal storage or controlled heat transfer, optimizing and maximizing izing the production of process heat, decoupling the generation of thermal energy from the availability of electrical energy and, consequently, being able to efficiently manage the thermal energy production of the plant. The module allows the hours of electrical charge and thermal discharge to be decoupled. In this way, charging can be carried out when the lowest cost of electrical energy is available, while unloading is controlled by the heat demand of the process.

En un tercer aspecto, la presente invención se refiere a un procedimiento de fabricación y ensamblaje de la matriz conductiva de lanas metálicas del módulo de almacenamiento térmico arriba descrito, donde dicho procedimiento comprende: In a third aspect, the present invention refers to a procedure for manufacturing and assembling the conductive metal wool matrix of the thermal storage module described above, where said procedure comprises:

- cortar un cable de una aleación metálica con unas cuchillas dotadas de un paso predeterminado configurado para obtener fibras con un diámetro de entre 10 y 300 mieras, - cutting a metal alloy cable with blades provided with a predetermined pitch configured to obtain fibers with a diameter of between 10 and 300 microns,

- agrupar el conjunto de fibras generando mantas de lana metálica en una dirección preferencial, - group the set of fibers generating metallic wool blankets in a preferential direction,

- colocar las mantas en el contenedor en una dirección preferencial que es transversal a los tubos. - place the blankets in the container in a preferential direction that is transverse to the tubes.

Asimismo, el procedimiento comprende, además, utilizar las mantas de lana metálica como material del medio compuesto de almacenamiento dentro del contenedor y montarlas de la manera explicada anteriormente. Likewise, the procedure further comprises using the metal wool blankets as material for the composite storage medium inside the container and assembling them in the manner explained above.

En una realización preferente donde los elementos calefactores resistivos, el procedimiento comprende además conectar éstas a una fuente de energía eléctrica. En una realización, preferiblemente donde el conjunto de tubos presenta una configuración lineal, homogénea y paralela dentro del contenedor, el procedimiento comprende, además, colocar las fibras de la lana metálica en un ángulo de 45° una de la otra dentro del contenedor para asegurar una conductividad térmica efectiva homogénea en el plano transversal o radial de los tubos. In a preferred embodiment where the heating elements are resistive, the method further comprises connecting these to a source of electrical energy. In one embodiment, preferably where the set of tubes has a linear, homogeneous and parallel configuration within the container, the procedure further comprises placing the fibers of the metal wool at an angle of 45° from each other within the container to ensure a homogeneous effective thermal conductivity in the transverse or radial plane of the tubes.

DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica de la misma, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente: To complement the description that is being made and in order to help a better understanding of the characteristics of the invention, in accordance with a preferred example of its practical implementation, a set of drawings is attached as an integral part of said description. where, for illustrative and non-limiting purposes, the following has been represented:

Figura 1 Muestra una vista esquemática en perspectiva de una realización preferente de la presente invención, donde se muestra el contenedor, los tubos, la matriz conductiva de lanas metálicas, los elementos resistivos y el material de cambio de fase. Figure 1 shows a schematic perspective view of a preferred embodiment of the present invention, showing the container, the tubes, the conductive matrix of metal wool, the resistive elements and the phase change material.

Figura 1A.- Muestra una vista en sección donde se ¡lustran la disposición de las fibras de la matriz conductiva de lanas metálicas de acuerdo con una realización preferente de la presente invención. Figure 1A.- Shows a section view illustrating the arrangement of the fibers of the conductive matrix of metal wool according to a preferred embodiment of the present invention.

Figura 2.- Muestra una realización preferente donde las fibras de la matriz conductiva de lana metálica están orientadas transversalmente a los tubos, mostrando distintas opciones de acuerdo con realizaciones preferentes de la invención. Figure 2.- Shows a preferred embodiment where the fibers of the conductive metal wool matrix are oriented transversely to the tubes, showing different options according to preferred embodiments of the invention.

Figura 3.- Muestra una vista esquemática superior que ¡lustra una realización preferente de la disposición de los elementos resistivos respecto de los tubos y de la matriz conductiva. REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN Figure 3.- Shows a top schematic view that illustrates a preferred embodiment of the arrangement of the resistive elements with respect to the tubes and the conductive matrix. PREFERRED EMBODIMENT OF THE INVENTION

Seguidamente se ofrece, con ayuda de las figuras adjuntas 1 -3 antes descritas, una descripción en detalle de un ejemplo de realización preferente del objeto de la invención. Below, with the help of the attached figures 1-3 described above, a detailed description of an example of a preferred embodiment of the object of the invention is offered.

Tal y como ¡lustra la figura 1 , el objeto de la invención se refiere a un módulo de almacenamiento térmico (1 ) del tipo que utiliza un material de cambio de fase para aprovechar el calor latente de fusión de éste, donde dicho módulo comprende un contenedor (4) provisto internamente de un conjunto de tubos (2) que atraviesa longitudinalmente dicho contenedor (4), donde dichos tubos (2) están destinados a canalizar un fluido de transferencia de calor. As Figure 1 illustrates, the object of the invention refers to a thermal storage module (1) of the type that uses a phase change material to take advantage of its latent heat of fusion, where said module comprises a container (4) provided internally with a set of tubes (2) that longitudinally traverses said container (4), where said tubes (2) are intended to channel a heat transfer fluid.

Más concretamente, el módulo (1 ) comprende un material compuesto (3) que actúa como medio de almacenamiento, donde la matriz metálica que en su conjunto con el MCF mejora la conductividad axial efectiva del medio tanto eléctrica como térmicamente. El material compuesto comprende lanas metálicas dispuestas en forma de mantas dentro del contenedor (4) y cuyas fibras metálicas están dispuestas en una dirección preferencial que es transversal a los tubos (2), estando dicha matriz conductiva de lana metálica en contacto íntimo con los tubos (2). La disposición estas fibras puede ser vista en más detalle en la figura 2. More specifically, the module (1) comprises a composite material (3) that acts as a storage medium, where the metal matrix that, together with the MCF, improves the effective axial conductivity of the medium both electrically and thermally. The composite material comprises metal wool arranged in the form of blankets inside the container (4) and whose metal fibers are arranged in a preferential direction that is transverse to the tubes (2), said conductive metal wool matrix being in intimate contact with the tubes. (2). The arrangement of these fibers can be seen in more detail in Figure 2.

Además, el mencionado material compuesto (3) comprende, un material de cambio de fase en el rango de temperaturas comprendido entre 50° y 550°C Furthermore, the aforementioned composite material (3) comprises a phase change material in the temperature range between 50° and 550°C.

Asimismo, tal y como muestra la figura 1 , el módulo dispone de un contenedor (4) y en su interior están dispuestos los tubos (2) y el material compuesto (3), y unos elementos calefactores (5) atravesando el material de cambio de fase y la matriz de lanas metálicas, de tal manera que, los elementos calefactores (5) funden el material de cambio de fase e intercambian calor con el fluido de transferencia de calor que circula por los tubos (2). Likewise, as shown in Figure 1, the module has a container (4) and inside it the tubes (2) and the composite material (3) are arranged, and some heating elements (5) passing through the exchange material. phase and the metal wool matrix, in such a way that the heating elements (5) melt the phase change material and exchange heat with the heat transfer fluid circulating through the tubes (2).

En la realización preferente descrita, los elementos calefactores (5) son elementos resistivos configurados para calentar hasta 700°C el fluido de transferencia de calor. In the preferred embodiment described, the heating elements (5) are resistive elements configured to heat the heat transfer fluid up to 700°C.

En una realización alternativa, los elementos calefactores (5) son elementos resistivos materializados por las propias lanas metálicas sin resistencias externas. Además, el módulo puede comprender resistencias adicionales y, a su vez, al menos parte de las lanas metálicas actuar como elementos resistivos para generar calor. In an alternative embodiment, the heating elements (5) are resistive elements materialized by the metal wools themselves without external resistances. Furthermore, the module may comprise additional resistances and, in turn, at least part of the metal wools act as resistive elements to generate heat.

Preferiblemente, los elementos calefactores (5) comprenden níquel puro y conductores de cobre niquelado y un aislamiento impregnado con fibra de vidrio u otras resinas compuestas. Preferably, the heating elements (5) comprise pure nickel and nickel-plated copper conductors and insulation impregnated with fiberglass or other composite resins.

Alternativamente, los elementos calefactores (5) comprenden hilos de tungsteno, preferiblemente provistos de dopantes, y pueden, opcionalmente, comprender un aislamiento de fibra de vidrio y/o de otras resinas compuestas. Alternatively, the heating elements (5) comprise tungsten wires, preferably provided with dopants, and may, optionally, comprise insulation of fiberglass and/or other composite resins.

El material de almacenamiento o también denominado material compuesto (3), comprende el material de cambio de fase y las lanas metálicas de la matriz conductiva arriba descrita. Por lo tanto, la matriz conductiva está dispuesta en forma de mantas en contacto íntimo con los tubos (2) y ésta actúa en sí misma como material de almacenamiento donde el material de cambio de fase se funde al intercambiar calor con los tubos (2) o los elementos resistivos calefactores (5), y se congelan al ceder energía al fluido de transferencia que circula por los tubos (2). En otra realización preferente, el material de cambio de fase comprende sales inorgánicas provistas de un calor latente de fusión superior a los 100 kJ/Kg y una conductividad térmica inferior a los 1 .5 W/mK. The storage material or also called composite material (3), comprises the phase change material and the metal wools of the conductive matrix described above. Therefore, the conductive matrix is arranged in the form of blankets in intimate contact with the tubes (2) and this acts in itself as a storage material where the phase change material melts by exchanging heat with the tubes (2). or the resistive heating elements (5), and freeze when giving energy to the transfer fluid that circulates through the tubes (2). In another preferred embodiment, the phase change material comprises inorganic salts provided with a latent heat of fusion greater than 100 kJ/Kg and a thermal conductivity less than 1.5 W/mK.

Las fibras de la matriz conductiva de lanas metálicas en la realización preferente presentan un diámetro de entre 10 y 300 mieras y están fabricadas a partir de una aleación metálica resistente a la corrosión respecto del material de cambio de fase. The fibers of the conductive metal wool matrix in the preferred embodiment have a diameter of between 10 and 300 microns and are manufactured from a metal alloy resistant to corrosion with respect to the phase change material.

El módulo de almacenamiento térmico descrito es especialmente ventajoso para cualquier otra planta que requiera medios efectivos y de alto rendimiento para el almacenamiento, gestión y transferencia de energía térmica, tanto en su opción “power to heat” (electricidad-calor) como “heat to heat” (calor-calor). The described thermal storage module is especially advantageous for any other plant that requires effective and high-performance means for the storage, management and transfer of thermal energy, both in its “power to heat” and “heat to heat” options. heat” (heat-heat).

Un segundo aspecto la presente invención se refiere a un procedimiento de fabricación y ensamblaje de la matriz conductiva de lanas metálicas del módulo de almacenamiento y transferencia térmica (1 ) arriba descrito, donde dicho procedimiento comprende las etapas de: A second aspect of the present invention refers to a manufacturing and assembly procedure of the conductive metal wool matrix of the storage and thermal transfer module (1) described above, where said procedure comprises the steps of:

- cortar un cable de una aleación metálica con unas cuchillas dotadas de un paso predeterminado configurado para obtener fibras metálicas con un diámetro de entre 10 y 300 mieras, - cutting a metal alloy cable with blades provided with a predetermined pitch configured to obtain metal fibers with a diameter of between 10 and 300 microns,

- agrupar el conjunto de fibras generando mantas de lana metálica en una dirección preferencial, - group the set of fibers generating metallic wool blankets in a preferential direction,

- colocar las mantas en el contenedor (4) en una dirección preferencial que es transversal a los tubos (2). - place the blankets in the container (4) in a preferential direction that is transverse to the tubes (2).

Claims

1.- Módulo de almacenamiento y transferencia térmica (1 ) del tipo que utiliza un material de cambio de fase (1 ) para aprovechar el calor latente de fusión de éste, donde dicho módulo comprende un contenedor (4) provisto internamente de un conjunto de tubos (2) atravesando longitudinalmente dicho contenedor (3) desde una porción proximal hasta una porción distal del mismo, dichos tubos (2) destinados a canalizar un fluido de transferencia de calor, estando el módulo caracterizado porque comprende: 1.- Thermal storage and transfer module (1) of the type that uses a phase change material (1) to take advantage of its latent heat of fusion, where said module comprises a container (4) provided internally with a set of tubes (2) longitudinally traversing said container (3) from a proximal portion to a distal portion thereof, said tubes (2) intended to channel a heat transfer fluid, the module being characterized in that it comprises: - un material compuesto (3) que a su vez comprende una matriz provista de lanas metálicas que son conductivas tanto eléctrica como térmicamente, y un material de cambio de fase en el rango de temperaturas comprendido entre 50° y 550°C, donde las lanas metálicas están dispuestas en forma de mantas dentro del contenedor (4) y cuyas fibras metálicas están dispuestas en al menos una dirección preferencial que es transversal a los tubos (2), estando dicha matriz conductiva de lana metánicas en contacto íntimo con los tubos (2),- a composite material (3) which in turn comprises a matrix provided with metal wools that are both electrically and thermally conductive, and a phase change material in the temperature range between 50° and 550°C, where the wools The metallic fibers are arranged in the form of blankets inside the container (4) and whose metallic fibers are arranged in at least one preferential direction that is transverse to the tubes (2), said conductive matrix of metanic wool being in intimate contact with the tubes (2). ), - unos elementos calefactores (5) que atraviesan o forman parte del material compuesto (3), de tal manera que, funden el material de cambio de fase e intercambian calor con el fluido de transferencia de calor que circula por los tubos (2). - heating elements (5) that pass through or are part of the composite material (3), in such a way that they melt the phase change material and exchange heat with the heat transfer fluid that circulates through the tubes (2). 2.- El módulo (1 ) de la reivindicación 1 , en el que los elementos calefactores (5) son elementos resistivos de al menos una porción de las lanas metálicas del material compuesto (3) configuradas para ser conectadas a una fuente de alimentación eléctrica. 2.- The module (1) of claim 1, wherein the heating elements (5) are resistive elements of at least a portion of the metal wools of the composite material (3) configured to be connected to an electrical power source. . 3.- El módulo (1 ) de la reivindicación 1 , en el que los elementos calefactores (5) son elementos calefactores por inducción utilizando las lanas metálicas del material compuesto (3) para dicho calentamiento por inducción. 3.- The module (1) of claim 1, wherein the heating elements (5) are induction heating elements using the metal wools of the composite material (3) for said induction heating. 4.- El módulo (1) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que los elementos calefactores (5) están configurados para calentar el material de cambio de fase hasta los 700°C. 4.- The module (1) according to any one of the preceding claims, wherein the heating elements (5) are configured to heat the phase change material up to 700°C. 5.- El módulo (1) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que los elementos calefactores (5) son unas resistencias dispuestas dentro del material compuesto (3) atravesando a éste. 5.- The module (1) according to any one of the preceding claims, wherein the heating elements (5) are resistors arranged within the composite material (3) passing through it. 6.- El módulo (1 ) de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que los elementos calefactores (5) comprenden un encamisado resistente a la corrosión causada por el material de cambio de fase. 6.- The module (1) of any one of the preceding claims, wherein the heating elements (5) comprise a jacket resistant to corrosion caused by the phase change material. 7.- El módulo (1) de la reivindicación 6, en el que el encamisado es de acero inoxidable o al carbono. 7.- The module (1) of claim 6, wherein the jacket is made of stainless or carbon steel. 8.- El módulo (1 ) de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que los elementos calefactores (5) comprenden una capa de aislamiento intermedio que comprende un material aislante dieléctrico que presenta una elevada conductividad térmica. 8.- The module (1) of any one of the preceding claims, wherein the heating elements (5) comprise an intermediate insulation layer that comprises a dielectric insulating material that has a high thermal conductivity. 9.- El módulo (1) de la reivindicación 8, en el que el aislamiento intermedio comprende óxido de magnesio electrofundido. 9.- The module (1) of claim 8, wherein the intermediate insulation comprises electrofused magnesium oxide. 10.- El módulo (1) de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el material de cambio de fase (1) comprende sales inorgánicas provistas de un calor latente de fusión superior a los 100 kJ/Kg y una conductividad térmica inferior a los 1 .5 W/mK. 10.- The module (1) of any one of the preceding claims, wherein the phase change material (1) comprises inorganic salts provided with a latent heat of fusion greater than 100 kJ/Kg and a lower thermal conductivity. at 1.5 W/mK. 11.- El módulo (1) de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que conjunto de tubos (2) presentan una configuración lineal. 11.- The module (1) of any one of the preceding claims, in which the set of tubes (2) have a linear configuration. 12.- El módulo (1 ) de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el que conjunto de tubos (2) presentan una configuración helicoidal dentro del contenedor (4). 12.- The module (1) of any one of claims 1 to 9, in which the set of tubes (2) have a helical configuration inside the container (4). 13.- El módulo (1 ) de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que las fibras de la lana metálica están dispuestas a un ángulo de 45° una de la otra para asegurar una conductividad térmica efectiva homogénea en el plano transversal o radial de los tubos (2) que están dispuestos linealmente. 13.- The module (1) of any one of the preceding claims, wherein the fibers of the metal wool are arranged at an angle of 45° from each other to ensure homogeneous effective thermal conductivity in the transverse or radial plane. of the tubes (2) that are arranged linearly. 14.- El módulo (1 ) de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en el que las fibras de la lana metálica, en una primera porción del contenedor (4), están dispuestas en una primera dirección preferencial que comprende un primer ángulo, y, en una segunda porción del contenedor (4), están dispuestas a una segunda dirección preferencial que comprende un segundo ángulo que es distinto al primer ángulo. 14.- The module (1) of any one of claims 1 to 12, wherein the fibers of the metal wool, in a first portion of the container (4), are arranged in a first preferential direction that comprises a first angle , and, in a second portion of the container (4), are arranged in a second preferential direction that comprises a second angle that is different from the first angle. 15.- El módulo (1 ) de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en el que las fibras de lana metálica están dispuestas en una dirección perpendicular a los tubos (2), con una distribución aleatoria en el plano radial, cubriendo una pluralidad de ángulos radiales en cada sección axial o transversal. 15.- The module (1) of any one of claims 1 to 12, in which the metal wool fibers are arranged in a direction perpendicular to the tubes (2), with a random distribution in the radial plane, covering a plurality of radial angles in each axial or transverse section. 16.- El módulo (1 ) de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que las fibras de la matriz conductiva (3) de lana metálica presentan un diámetro de entre 10 y 300 mieras y están fabricadas a partir de una aleación metálica resistente a la corrosión del material de cambio de fase (1 ). 16.- The module (1) of any one of the preceding claims, wherein the fibers of the conductive matrix (3) of metal wool have a diameter of between 10 and 300 microns and are manufactured from a resistant metal alloy. to corrosion of the phase change material (1). 17.- Procedimiento de fabricación y ensamblaje de la matriz conductiva (3) de lanas metálicas del módulo (1 ) de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende: - cortar un cable de una aleación metálica con unas cuchillas dotadas de un paso predeterminado configurado para obtener fibras con un diámetro de entre 10 y 300 mieras, 17.- Procedure for manufacturing and assembling the conductive matrix (3) of metal wool of the module (1) of any one of the preceding claims, comprising: - cutting a metal alloy cable with blades provided with a predetermined pitch configured to obtain fibers with a diameter of between 10 and 300 microns, - agrupar el conjunto de fibras generando mantas de lana metálica en una única dirección preferencial, - group the set of fibers generating metallic wool blankets in a single preferential direction, - colocar las mantas en el contenedor (4) en una dirección preferencial que es transversal a los tubos (2). - place the blankets in the container (4) in a preferential direction that is transverse to the tubes (2). 18- El procedimiento de la reivindicación 16, que comprende, además, utilizar las mantas de lana metálica como elemento calefactor resistivo (5) dentro del contenedor (3) conectándolas a una fuente de alimentación eléctrica. 18- The procedure of claim 16, which further comprises using the metal wool blankets as a resistive heating element (5) inside the container (3) by connecting them to an electrical power source. 19- El procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 17 o 18, que comprende, además, colocar las fibras de la lana metálica en un ángulo diferente la una de la otra dentro del contenedor (4) para asegurar una conductividad térmica efectiva homogénea en el plano transversal o radial de los tubos (2). 19- The method according to any one of claims 17 or 18, further comprising placing the fibers of the metal wool at a different angle from each other within the container (4) to ensure homogeneous effective thermal conductivity. in the transverse or radial plane of the tubes (2).
PCT/ES2022/070843 2022-12-28 2022-12-28 Thermal storage module and associated method Ceased WO2024141680A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/ES2022/070843 WO2024141680A1 (en) 2022-12-28 2022-12-28 Thermal storage module and associated method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/ES2022/070843 WO2024141680A1 (en) 2022-12-28 2022-12-28 Thermal storage module and associated method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2024141680A1 true WO2024141680A1 (en) 2024-07-04

Family

ID=85172642

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/ES2022/070843 Ceased WO2024141680A1 (en) 2022-12-28 2022-12-28 Thermal storage module and associated method

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2024141680A1 (en)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4341262A (en) * 1980-05-05 1982-07-27 Alspaugh Thomas R Energy storage system and method
US20040084658A1 (en) 2002-10-28 2004-05-06 Oswin Ottinger Material mixtures for heat storage systems and production method
US20070175609A1 (en) 2006-02-01 2007-08-02 Christ Martin U Latent heat storage devices
US20100276121A1 (en) 2006-01-26 2010-11-04 Dan Sagie Thermal Energy Storage Apparatus
WO2013059467A2 (en) 2011-10-19 2013-04-25 Abengoa Solar Inc. High temperature thermal energy storage
FR3024534A1 (en) * 2014-07-31 2016-02-05 Commissariat Energie Atomique ENERGY STORAGE DEVICE BY PHASE CHANGE MATERIAL AND STORAGE METHOD THEREOF
US20170219294A1 (en) * 2014-07-23 2017-08-03 Muller & Cie Device and method for storing thermal energy

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4341262A (en) * 1980-05-05 1982-07-27 Alspaugh Thomas R Energy storage system and method
US20040084658A1 (en) 2002-10-28 2004-05-06 Oswin Ottinger Material mixtures for heat storage systems and production method
US20100276121A1 (en) 2006-01-26 2010-11-04 Dan Sagie Thermal Energy Storage Apparatus
US20070175609A1 (en) 2006-02-01 2007-08-02 Christ Martin U Latent heat storage devices
WO2013059467A2 (en) 2011-10-19 2013-04-25 Abengoa Solar Inc. High temperature thermal energy storage
US20140251310A1 (en) * 2011-10-19 2014-09-11 Abengoa Solar Llc High temperature thermal energy storage
US20170219294A1 (en) * 2014-07-23 2017-08-03 Muller & Cie Device and method for storing thermal energy
FR3024534A1 (en) * 2014-07-31 2016-02-05 Commissariat Energie Atomique ENERGY STORAGE DEVICE BY PHASE CHANGE MATERIAL AND STORAGE METHOD THEREOF

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2385663T3 (en) Thermal energy storage device
ES2605386T3 (en) Heat exchanger for thermal storage system
US20090263708A1 (en) System and method of integrated thermal management for a multi-cell battery pack
US9190838B2 (en) Fault current limiter
JPH063354B2 (en) Loop type thin tube heat pipe
CN111372426B (en) Liquid cooling heat abstractor of electromechanical device
WO2024141680A1 (en) Thermal storage module and associated method
CN110939977A (en) Heat storage device adopting concentric combination of phase-change material and water
ES2587833T3 (en) Natural circulation solar system with vacuum tubes with an accumulation tank cavity
CN101617560A (en) Scale-inhibiting electric heater and manufacturing method thereof
KR200387377Y1 (en) Heat transfer pipe structure of heat pipe heat exchanger
ES3033483T3 (en) Energy storage device and method of heating a heat transfer fluid
ES2393736T3 (en) Heat accumulator for heating water or industrial water with a minimum of two heat sources
US6044200A (en) Hot fluid dispenser with inner reservoir containing meltable material and heat pipes transferring heat to outer reservoir
CN204923456U (en) Phase change energy storage water heater
DK3214398T3 (en) ENERGY STORAGE DEVICE USING PHASE-CHANGING MATERIALS INCLUDING AN ELECTRIC CHARGING INTEGRATED IN THE LIQUID CIRCUIT
JP3715440B2 (en) Heat storage system using carbon fiber and its appliance
CN211233055U (en) Heat storage device adopting concentric combination of phase-change material and water
JP6543707B2 (en) Solar heat collector
CN115507692A (en) Modularized solid electric heat storage device
CN219829139U (en) Built-in electric tracing fused salt heat collecting pipe assembly and groove type solar heat collector
KR20070073137A (en) Electric boiler
KR102422675B1 (en) Instantaneous cold/hot water machine with solid heat transfer medium
CN206330279U (en) A kind of hybrid power water heater
CN222068896U (en) Phase change water heater

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 22854155

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE