[发明专利]由超高性能纤维增强混凝土构成的用于以加压气体形式储能的储罐

权利要求书

1.一种用于存储压缩气体如压缩空气的储罐，所述储罐包括至少一个管状元件，所述管状元件的壁具备：受到预应力的混凝土层、至少一个周向机械加强层、以及密封层，其特征在于，构成所述受到预应力的混凝土层的混凝土选自超高性能纤维增强混凝土。

2.如权利要求1所述的储罐，其中，构成所述受到预应力的混凝土层的混凝土选自NFP18-470标准所定义的超高性能纤维增强混凝土。

3.如权利要求2所述的储罐，其中，构成所述受到预应力的混凝土层的混凝土选自具有由钢制成的金属纤维且标准抗压强度大于150MPa的超高性能纤维增强混凝土。

4.如权利要求3所述的储罐，其中，构成所述受到预应力的混凝土层的混凝土选自具有由钢制成的金属纤维且呈现出拉伸性能的超高性能纤维增强混凝土，所述拉伸性能定义为呈现出NF P18-470(T2级)含义内的至少有限的应变硬化、优选定义为呈现出NF P18-470(T3级)含义内的明显的应变硬化。

5.如权利要求1～4中任一项所述的储罐，其中，构成所述受到预应力的混凝土层的混凝土选自满足以下标准中至少一项的超高性能纤维增强混凝土：

－所述受到预应力的混凝土具有不同尺寸的细骨料，所述细骨料的最大尺寸小于7mm、优选小于1mm，且粒度d505μm的细骨料的含量至少大于50kg/m³混凝土，

－水泥含量为700～1000kg/m³混凝土，

－水/水泥的质量比为0.15～0.25，

－固体形式的添加剂的含量为10～35kg/m³混凝土，

－纤维含量为2～10体积％。

6.如权利要求1～5中的一项所述的储罐，其中，所述周向机械加强层由设于受到预应力的混凝土层周围或受到预应力的混凝土层内的周向金属元件构成，所述周向金属元件处于拉伸预应力下。

7.如权利要求6所述的储罐，其中，所述周向金属元件选自金属线、金属带、金属环、金属缆线。

8.如权利要求1～7中的一项所述的储罐，其中，所述壁还具备保护层，所述保护层设于所述受到预应力的混凝土层的外表面上，所述周向机械加强层能够埋入所述保护层中。

9.如权利要求1～8中任一权利要求所述的储罐，其中，所述壁还具备至少一个轴向机械加强层，所述轴向机械加强层由设于受到预应力的混凝土层内的一个或多个纵向金属元件构成，所述一个或多个纵向金属元件处于拉伸预应力下。

10.如权利要求9所述的储罐，其中，所述一个或多个纵向金属元件选自金属管、金属线、金属缆线或金属带。

11.如权利要求1～10中任一项所述的储罐，其中，所述密封层选自：金属层、尤其是钢层；聚合物层、尤其是聚四氟乙烯层；或者混凝土内部亚层和外部亚层的并置，外部亚层是金属外部亚层尤其是钢的外部亚层、或聚合物外部亚层尤其是聚四氟乙烯的外部亚层。

12.如权利要求1～11中任一项所述的储罐，其中，至少所述受到预应力的混凝土层和所述周向金属加强层的尺寸设为使储罐能够承受至少大于100bar的压力且具备至少大于1000m³的内部容积。

13.一种使用压缩气体存储和回收能量的系统，其具备：至少一个压缩气体的装置、至少一个权利要求1～12中任一项所述的加压气体存储用的储罐、以及至少一个用于使所述压缩气体膨胀以产生能量的装置。

14.一种使用压缩气体存储和回收能量的方法，其进行以下步骤：

a)将气体压缩；

b)可选地将所述压缩气体通过在蓄热装置中热交换来冷却；

c)将所述可选地冷却后的气体存储在权利要求1～12中任一项所述的加压气体存储用的储罐中；

d)可选地将所述冷却后的压缩气体通过在所述蓄热装置中恢复热量来升温；以及

e)使所述可选地升温后的压缩气体膨胀以产生能量。