Sistema de acumulacion de energía térmica.

Sistema de acumulación de energía térmica que comprende, al menos, un primer depósito

(1) que almacena un fluido portador a mayor temperatura y, al menos, un segundo depósito (2) que almacena el fluido portador a menor temperatura, interconectados a través de elementos susceptibles de aprovechar la energía debida al salto térmico entre ambos; donde el primer depósito (1) y el segundo depósito (2) se encuentran realizados en su totalidad o en parte en material de gran capacidad de acumulación térmica, encontrándose el primer depósito (1) posicionado en el interior del segundo depósito (2) a través de una división (1a) que se encuentra por el interior en contacto con el fluido a mayor temperatura, y por el exterior con el fluido a menor temperatura.

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201331492.

Solicitante: ARRAELA, S.L.

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: CARUNCHO RODADO,JUAN MANUEL.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > INTERCAMBIO DE CALOR EN GENERAL > INTERCAMBIADORES DE CALOR, NO PREVISTOS EN NINGUNA... > F28D20/00 (Aparatos o plantas de acumulación de calor en general (especialmente adaptadas para aplicaciones particulares, ver los grupos apropiados, p. ej. F24D 15/02 ); Aparatos cambiadores de calor regenerativos no cubiertos por los grupos F28D 17/00 ó F28D 19/00)
google+ twitter facebookPin it
Sistema de acumulacion de energía térmica.

Fragmento de la descripción:

Objeto de la Invención El objeto de la presente invención es un nuevo sistema de acumulación de energía térmica, con una configuración constructiva a base de tanques contenedores de fluidos 10 termoacumuladores, y que pertenece en general al campo de los sistemas constructivos en el

ámbito energético.

Dicha configuración permite, con un adecuado desarrollo de ingeniería, una disminución de costes de almacenamiento de energía térmica, y una simplificación del almacenamiento, que 15 aumenta cuanto más alta es la energía almacenada.

Antecedentes de la invención En la actualidad se conocen unos sistemas acumuladores de energía térmica,

utilizados por ejemplo en centrales termosolares que comprenden un primer depósito de acumulación de un fluido portador a mayor temperatura, por ejemplo sales fundidas, y otro depósito con el fluido a menor temperatura, de forma que se recupera la energía al recircular el fluido de un depósito al otro, lo que genera el salto térmico entre ambos.

En el sistema existente ambos depósitos son independientes entre sí, lo que requiere la utilización de aislantes térmicos para ambos con el fin de minimizar su intercambio con el ambiente exterior, que de todas formas no se consigue de forma óptima debido a los elevados gradientes. Descripción de la invención El sistema de la invención tiene una constitución que soluciona el problema de las pérdidas de energía por los gradientes de temperatura respecto al exterior, con la ventaja inesperada, tras las pruebas realizadas, de que su implementación en un material determinado reduce el volumen de fluido portador necesario para una misma cantidad de energía acumulada, reduciendo por tanto los costes. El sistema de la invención tiene aplicación en cualquier campo de la técnica que requiera la acumulación de energía térmica

De acuerdo con la invención, el sistema comprende, al menos, un primer depósito que almacena un fluido portador a mayor temperatura y, al menos, un segundo depósito que almacena el fluido portador a menor temperatura, interconectados a través de elementos susceptibles de aprovechar la energía debida al salto térmico entre ambos, tales como intercambiadores, etc, que no forman parte de la presente invención.

Tanto el primer como el segundo depósito están realizados en su totalidad o en parte en material de gran capacidad de acumulación térmica, encontrándose el primer depósito posicionado en el interior del segundo depósito a través de una división que se encuentra por el

interior en contacto con el fluido a mayor temperatura, y por el exterior con el fluido a menor temperatura.

La materialización de los depósitos en este material hace que el propio material actúe como acumulador térmico conjuntamente con el fluido portador, reduciendo el volumen 15 necesario de éste. Además, la configuración interior del primer depósito minimiza las pérdidas con respecto al ambiente exterior, ya que se encuentra apantallado por el segundo depósito, mientras que todo el volumen constituido por el material del primer y segundo depósito y el fluido portador coopera en la acumulación térmica, a diferencia de los sistemas existentes en algunos campos de la técnica con dos depósitos metálicos separados, donde únicamente se considera la energía acumulada en el depósito de fluido a mayor temperatura.

En una comparación analítica del sistema de la invención con el sistema existente de tanques metálicos aislados se aprecia que, para una misma capacidad de almacenamiento de energía, los requisitos de volumen de almacenamiento de fluido portador son menores en el

depósito de la invención. Esta comparación presenta dos valores en cuanto al sistema de la invención, considerando la energía almacenada únicamente en el depósito interior (5323 m3) y considerando la energía almacenada en ambos depósitos (2725 m3) , respecto a las necesidades de volumen de almacenamiento de fluido en el sistema de tanques metálicos (11384 m3) ; todo ello para una acumulación típica de energía en un par de depósitos metálicos de sales fundidas.

Las estimaciones anteriores se han realizado previendo las siguientes características del

fluido portador y del material constitutivo de los depósitos (hormigón HEATEK® de gran capacidad de acumulación térmica) :

consiguiendo las acumulaciones de energía siguientes:

las características de estos materiales son:

Hormigón acumulador de Heatek ® Resistencia a compresión: 42 MPa Resistencia a tracción: 10 MPa (con fibra) y 6.70 MPa (sin fibra) Módulo de Young: 11 GPa Conductividad térmica: 19 W/m.C

Hormigón aislante Heatek ® Resistencia a compresión: 13 MPa Resistencia a tracción: 2.35 MPa Módulo de Young: 2.50 GPa Conductividad térmica: 0.95 W/m.C

Estos hormigones no presentan problemas por entrar en contacto con las sales, las cuales penetran unos centímetros en el hormigón mejorando incluso sus valores de resistencia a compresión. Las sales, sin embargo, pueden producir corrosión en el acero corrugado, por lo que se propone el uso de aleaciones que sí toleren el contacto con las sales, como los aceros inoxidables, el acero AS516 Gr 70 o similares. O bien el uso de armado de fibra de piedra pultrusionada, que ha demostrado resistencias a compresión y tracción mayores que las del acero; su deformación por tensión y temperatura son como las del hormigón, pudiendo además estar en contacto con las sales sin presentar ninguna degradación con el tiempo. Estas fibras dejan de presentar las características estructurales mencionadas a partir de los 550º C – 580º C, y una vez pasado este umbral la fibra no recupera sus características, por lo que se deberá tener en cuenta este hecho a la hora de hacer el cálculo de estructura del sistema.

Además, la utilización de hormigón de estas características implica la participación de sus características portantes en la resistencia de los depósitos del sistema, obviando la necesidad de otros elementos estructurales complementarios. Incluso, el uso de hormigones permite la realización de depósitos en tamaños mucho mayores que los tanques metálicos, ya que las uniones soldadas de los tanques metálicos tienen una profundidad limitada, por lo que no aportan una resistencia mecánica equivalente a la sección completa de las partes que unen, a diferencia de los depósitos en hormigón cuya constitución fraguada hace que trabaje su sección completa.

Se estima, además, que los costes con construcción del depósito de la invención son

entre un 64% y un 41% inferiores a los de los depósitos convencionales.

Breve Descripción de los Dibujos La Figura 1 muestra una vista del sistema de la invención.

La figura 2 muestra una vista en sección de los depósitos del sistema de la invención.

La figura 3 muestra un detalle donde se aprecia los relieves y el canal superior implementados en la envolvente del primer depósito del sistema de la invención.

Descripción de la Forma de Realización Preferida El sistema de acumulación de energía térmica de la invención es del tipo que comprenden, al menos, un primer depósito (1) que almacena un fluido portador a mayor temperatura y, al menos, un segundo depósito (2) que almacena el fluido portador a menor temperatura, interconectados a través de elementos susceptibles de aprovechar la energía debida al salto térmico entre ambos.

La invención propone que el primer depósito (1) y el segundo depósito (2) estén realizados en su totalidad o en parte en material de gran capacidad de acumulación térmica, encontrándose el primer depósito (1) posicionado en el interior del segundo depósito (2) a través de una división...

 


Reivindicaciones:

1. Sistema de acumulación de energía térmica del tipo que comprenden, al menos, un primer depósito (1) que almacena un fluido portador a mayor temperatura y, al menos, un 5 segundo depósito (2) que almacena el fluido portador a menor temperatura, interconectados a través de elementos susceptibles de aprovechar la energía debida al salto térmico entre ambos; caracterizado porque el primer depósito (1) y el segundo depósito (2) se encuentran realizados en su totalidad o en parte en material de gran capacidad de acumulación térmica, encontrándose el primer depósito (1) posicionado en el interior del segundo depósito (2) a través de una división (1a) que se encuentra por el interior en contacto con el fluido a mayor temperatura, y por el exterior con el fluido a menor temperatura.

2. Sistema de acumulación de energía térmica según reivindicación 1 caracterizado porque ambos depósitos (1, 2) comparten un mismo fondo (11) , mientras que la división (1a) y 15 la envolvente lateral (2a) comprenden tabiques emergentes de dicho fondo (11) .

3. Sistema de acumulación de energía térmica según reivindicación 2 caracterizado porque ambos depósitos (1, 2) comparten una misma cubierta (10) , encontrándose la división (1a) distanciada de la misma.

4. Sistema de acumulación de energía térmica según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque ambos depósitos (1, 2) se encuentran sobre una losa (3) común de cimentación de un material de gran capacidad de acumulación térmica.

2.

5. Sistema de acumulación de energía térmica según reivindicación 4 caracterizado porque la losa (3) dispone de un aislante térmico inferior (7) .

6. Sistema de acumulación de energía térmica según cualquiera de las reivindicaciones 3 a 5 caracterizado porque el primer depósito (1) y/o el segundo depósito (2) disponen 30 interiormente de elementos estructurales de sujeción de la cubierta (10) .

7. Sistema de acumulación de energía térmica según reivindicación 6 caracterizado porque los elementos estructurales de sujeción de la cubierta (10) comprenden pilares (6) .

3.

8. Sistema de acumulación de energía térmica según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque algunas de las partes de los depósitos (1, 2) en contacto con el fluido portador disponen de relieves (4) destinados a aumentar la superficie de intercambio

-

térmico con el mismo.

9. Sistema de acumulación de energía térmica según reivindicación 8 caracterizado porque los relieves (4) se encuentran dispuestos en la cara interior de la división (1a) .

10. Sistema de acumulación de energía térmica según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque la división (1a) dispone de un canal (5)

superior de vertido del fluido portador al primer depósito (1) .

1.

11. Sistema de acumulación de energía térmica según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque el material de gran capacidad de acumulación térmica comprende hormigón acumulador de calor.

12. Sistema de acumulación de energía térmica según cualquiera de las 15 reivindicaciones anteriores caracterizado porque el fluido portador comprende sales fundidas.

13. Sistema de acumulación de energía térmica según cualquiera de las reivindicaciones 11 o 12 caracterizado porque el hormigón dispone de armaduras a base de aleaciones resistentes a la corrosión al contacto con sales.

2.

14. Sistema de acumulación de energía térmica según cualquiera de las reivindicaciones 11 a 13 caracterizado porque el hormigón dispone de armaduras a base de fibra de piedra pultrusionada.

2.

15. Sistema de acumulación de energía térmica según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque, las partes externas del sistema incorporan recubrimientos exteriores de materiales aislantes térmicos.

16. Sistema de acumulación de energía térmica según reivindicación 15 caracterizado 30 porque los recubrimientos exteriores de materiales aislantes térmicos se materializan en hormigones aislantes térmicos.

17. Sistema de acumulación de energía térmica según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque, se configura en una sucesión de depósitos interiores sucesivamente unos respecto de otros, configurando pares sucesivos de primeros depósitos (1) y segundos depósitos (2) para aprovechar los saltos térmicos entre dichos pares sucesivos.

-

-

-