[發明專利]用于在鹽/堿液中儲存能量的方法和裝置

有效

• 申請號: 201580010631.4
• 申請日: 2015-01-07
• 公開（公告）號: CN106062318B
• 公開（公告）日: 2018-03-30
• 發明（設計）人: B·M·沃爾弗
• 申請（專利權）人: BW能源系統有限公司
• 主分類號: F01K3/12
• 分類號: F01K3/12;F01K5/02;F01K25/06;F22B3/04;F28D20/00
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所11038
• 代理人: 俞海舟

技術領域

本發明涉及一種用于通過解吸和吸收水蒸汽在鹽/堿液、如優選以含水溶液形式的金屬氫氧化物或者金屬鹽中、特別是在氫氧化鈉溶液中儲存能量的方法和裝置。

背景技術

本發明的應用領域是在鄉鎮中、在行業中、在工業中和在運輸事業中為了在電能和熱能的供應和需求之間平衡的目的通過由蒸汽電廠、燃氣輪機電廠和發動機電廠和熱電廠以及由光伏設備和風力設備轉換成蓄能發電站或蓄能熱發電站在能量供應系統中儲存電能和/或熱能。

在21世紀中能量供應的主要任務是通過太陽再生能量替換化石燃料和原子燃料。“太陽再生能量”的概念當前用于區分于化石和原子燃料，因為現在再加工的原子燃料在許多情況下也稱為“再生”能量。用于將太陽再生能量轉換成電能的最有名的設備目前是光伏設備、風力設備和水力設備。在本申請的范圍內，太陽再生能量和再生能量的概念在上述區分的意義中同義地使用。該替換的實現在現有技術中由于用于能量儲存的不足的技術而變得困難，盡管存在多個技術上的解決方案和建議。能量儲存的必要性在今天的能量經濟中由能量消耗器的特性得出，這盡管全部的努力在將來也不會明顯改變。

能量儲存的任務至今主要通過在能量轉換和能量使用之前儲存化石和原子燃料和在其功率方面可調節的能量轉換方法來解決，該能量轉換方法可以跟隨能量供應系統的負載曲線、即在一個時間周期上的消耗的功率(例如電功率或者氣體功率)在時間上的變化。

與此相比，在化石燃料和原子燃料的轉換與能量消耗器之間的蓄能器、如抽水蓄能式水電站、蓄熱器以及電蓄電池和電池目前具有次要意義。因為太陽再生能量經濟的將來重要的能源、如特別是太陽輻射和風能僅偶爾供使用并且不能儲存，因此相對于此為將來的能量供應系統確定儲存方法，所述儲存方法設置在太陽再生能量的轉換和能量消耗器之間。

其次，但是也適用于儲存常規的、即利用燃料、如煤、燃氣包括天然氣和沼氣或者原子燃料來運行的能量經濟的暫時的生產能力過剩的可能性。

為此，在現有技術中提供特別是在費用、效率和可用性方面的方法和技術，所述方法和技術可能不令人滿意地完成該任務。

后果是，再生能量的擴建受到限制并且為了避免網絡過載在容忍經濟損失的情況下不僅切斷常規的發電廠而且切斷風力發電廠和光伏發電廠。

因此，利用文獻EP 1987299 A0建議一種可逆的循環過程，在該循環過程中通過熱力泵使有效能與無效能“混合”成具有熱能級的顯熱并且在有效能通過力過程滿足要求地(即按照負載曲線)再次除去之前儲存該顯熱。在實際轉變中已證明，供使用的熱力泵壓縮機和膨脹機僅能實現大約50％的回收度。期待由專門的渦輪機的開發進行改進。

最后也儲存顯熱的壓縮空氣儲罐導致類似的結果，由此可以有效地利用空氣的建立的壓力降。

原因在于，在儲存顯熱時除有效能之外也必須儲存無效能，這導致特定低的儲存工作并且因此導致大的儲存。

有效能儲存的最高形式可以通過將再生能轉換成化學的能量載體、例如碳氫化合物如甲烷、汽油、柴油和燃油以及與已經存在的基礎設施兼容的酒精如甲醇和乙醇來實現，如其例如在文獻WO 2008/014854 A1中描述的那樣。與此相比，儲存以純氫的形式的再生能作為總解決方案是不實用的。所述再生能在低的回收度的情況下要求新的基礎設施。氫氣與碳的化學結合原則上是儲存氫的極有效的方法。因此，在1立方米柴油機中在環境壓力下穩定地化合1200立方米氫氣并且按照文獻WO 2008/014854 A1這種方法可以實現高達70％的回收度。

為了使用燃料的目的而點火現有技術的具有技術裝置的通常效率的用于發電的力過程，再生能量轉換成化學的能量載體并且該再生能量的儲存是不實用的，所述技術裝置導致電流回收的總效率由25％直至35％。在考慮電網的能量損耗的情況下對于這種儲存形式得到：每MWh回收電能必須供應5至10MWh再生能量，這相比于電流的直接利用使電流成本增加了許多倍。

能量儲存的可能最有名的方法是抽水蓄能式水電站，該抽水蓄能式水電站使每立方米水在400米的落差時可以處理大約1kWh/m3水的電工作。該方法的缺點是，不會隨處都存在用于抽水蓄能發電站的場地以及高的開發費用和對自然界的不良影響。

通過文獻EP 2067942 A2消除了該缺點，其方式為：在環境溫度時二氧化碳的聚集態的等溫改變用于建立相對于環境壓力的壓差。該方法的優點是與位置無關。不利的是用于基于所儲存的水的工作能力在壓力下儲存水的高的材料耗費，該工作能力在利用用于蒸發和冷凝二氧化碳的環境熱的情況下同樣可以以1kWh/m³水得到。