[发明专利]能量储存器

说明书

发明领域

本发明涉及用于储存热能的装置，其包括至少两个用于容纳流体的管沟。

发明背景

存在对在现代能量技术领域内有效储存热能的需求。

例如，热能可以有利地储存在诸如水的流体中，其中流体在大地之上的绝缘贮水池中、在大地中的绝缘槽中或在地下的使用周围的大地作为绝缘的开凿的洞穴里。在很长的时间段中以很大程度保存流体的热能。现今，这些方法被用在世界的不同部分以便满足在不同季节之间储存热能的需求，例如储存暂时过剩的电力，之后在对过剩的电力存在需求时且优选地在其金融值更高时进行使用。主要的能量转换是从夏天的一部分(此时对供暖需求较低)到冬天的一部分(此时对供暖的需求更高)的转换。然而，通过将储存器用于短期变化并总是积极地储存过剩热量也大有获益。这些类型的储存器还可以用于储存将被用于冷却的冷却器的流体，以及用于具有中间的温度的流体，诸如在低温系统中使用的流体。

如上所述，常用的解决方案是将周围的大地用作绝缘，把热能储存在位于洞穴中的流体中。其具有的优点是每单位体积有大的储存容量以及从储存器取出大的输出的可能性。因此，这种类型的储存器适合于短期储存和长期储存两者。然而也存在大量缺点，诸如高的投资成本。

另一个解决方案是使用包括大量垂直延伸且均匀分布的沟道的储存器。热水通过沟道进行循环且大地自己储存热能。其具有的优点是低的投资成本以及其可以用于不同质量的大地的事实。然而，通过大地输送热量的速度低是重大的缺点，因为高的储存量以及取出速度是不可能。因此，这种类型的储存器最适合用于长期储存，即在不同季节之间的储存。在这种情况下，由于相较于封闭的储存体积的相对大的周围区域，到周围大地和大气的热损耗是相当大的。在这种类型的储存器中，安装了用于液体循环的管道和泵装置以便注入或者取回能量。因此，这些操作需要相当大量的额外电能，这显著地降低了储存器的效率。

瑞典专利申请0950576-9公开了一种有效的热能储存器。然而，仍然存在对用于储存地下热能的更改进的装置的需求。

发明内容

根据本发明的一个方面的目的是提供用于储存地下热能的对环境友好的装置，采用该装置可以减小总的热能损耗。另外的目的是提供用于储存热能的改进装置。

根据本发明的第一方面，通过用于储存热能的装置来实现这些目的，该装置包括至少两个用于容纳流体的管沟，其中管沟通过至少一个沟道来彼此连接，使得允许在管沟之间的流体连通，并且其中每个管沟至少部分沿着各自的圆弧延伸。

通过这种装置，我们可以实现能同时在许多不同的区域中进行操作的有效的热储存器。此外，这种类型的组合式储存器将洞穴储存器的优点与沟道储存器的优点相结合，即，将沟道储存器的相对便宜的季节性储存能力与从洞穴储存器取回大的输出和快速取出热量/快速向洞穴储存器提供热量的可能性相结合。此外，使用两个管沟促使覆盖更大体积的大地与储存空间，且其促使使用更大数量的沟道。

管沟可以包括内部管沟和外部管沟，其中将外部管沟布置成围绕管沟。使用外部管沟和内部管沟便于挖掘储存器。

在一个实施例中，每个管沟被配置为螺旋结构，两个管沟形成内部与外部螺旋结构，其中将外部螺旋结构布置成围绕内部螺旋结构。螺旋形状还便于挖掘储存器。

在一个实施例中，装置还包括至少一个竖井。竖井的使用极大地便于提取储存器中的流体或将流体返回到储存器中。

管沟可以通过至少一个通道彼此连接和/或连接到竖井，使得允许在管沟和/或竖井之间的流体连通。另外的优点是使用这些通道使得简化非常大的储存器的构造。

在一个实施例中，管沟通过至少一个沟道而被连接到竖井，使得允许在管沟和竖井之间的流体连通，放大了组合式储存器的优点。

内部螺旋结构和/或外部螺旋结构和/或至少一个竖井的中心轴实质上在垂直方向上延伸。

在一个实施例中，以允许热自然对流的、相对于水平面的角度布置至少一个通道。

在又一个实施例中，以允许热自然对流的、相对于水平面的角度布置沟道。

可以将管沟布置成至少部分位于不同的垂直水平处，进一步促进热自然对流。

在一个实施例中，形成内部螺旋结构的管沟比形成外部螺旋结构的管沟具有更大斜度，使得每个螺旋结构的每圈实质上平行于另一个螺旋结构的每圈延伸但是在不同的垂直水平处。

可以将通道布置成使得其在垂直方向上不直接位于彼此之上，使得有可能钻出从储存器的顶部下到每个单独的通道的沟道，而没有穿透另一个通道。