DISPOSITIVO PARA LA ACUMULACIÓN DE ENERGÍA TÉRMICA.

Dispositivo para la conversión de energía térmica en otra forma de energía (14) - con al menos un módulo de entrada térmica y acumulador de presión (100),

que presenta respectivamente: -- un dispositivo (1) que transmite la entrada térmica y -- un acumulador de presión (2), en el que dichos dispositivo (1) y acumulador de presión (2) están conectados entre sí (30) para el intercambio de fluidos, - con un primer dispositivo de conversión de energía (14), que está conectado con el acumulador de presión (2) del módulo de entrada térmica y acumulador de presión (100) para el intercambio del fluido, con el que la energía constituible como presión de fluido en el módulo de entrada térmica y acumulador de presión se puede convertir en la otra forma de energía (14) mencionada, caracterizado porque el primer dispositivo de conversión de energía es un dispositivo de elevación (17, 14) hidráulico, o un dispositivo de acumulación de par, y porque está previsto un segundo dispositivo de conversión de energía que entre el dispositivo (1) que transmite una entrada térmica y el primer dispositivo de conversión de energía (14) está previsto en la forma de un motor hidráulico (5), que está conectado adicionalmente con un generador (6) para la generación de corriente, y porque el generador (6) se puede accionar directamente con el motor hidráulico (5), por un lado, si hay una entrada térmica del dispositivo (1) que transmite la entrada térmica y, por otro lado, el motor hidráulico (5) se puede alimentar del dispositivo de conversión de energía (14) si no hay una entrada térmica del dispositivo (1) que transmite una entrada térmica.

La invención se refiere a un dispositivo para la acumulación de energía térmica con las características del preámbulo de la reivindicación 1.

Del estado de la técnica se conocen diferentes soluciones en isla para la generación de energía eléctrica. Estas comprenden frecuentemente módulos fotovoltaicos para la generación de energía eléctrica que se almacena a continuación en acumuladores. Otra solución en isla son también los vehículos, en los que una batería se carga mediante un generador que se acciona a través de una correa trapezoidal por el motor que mueve el vehículo.

En el caso de los vehículos actuales de motor híbrido, junto al motor de combustión según se conoce como apoyo de accionamiento, se monta un motor eléctrico / generador que recibe la energía eléctrica necesaria de baterías. En el funcionamiento de generador éstas se cargan como acumulador intermedio. El número de estas baterías está fuertemente limitado en el vehículo debido a su necesidad de espacio y ante todo debido a su elevado peso, lo que reduce fuertemente de nuevo el radio de alcance del vehículo. Además, las baterías son contaminantes (gestión de residuos) y tienen una vida útil relativamente corta.

Un dispositivo con las características del preámbulo de la reivindicación 1 se conoce del documento US 4,628,692. No está presente una función de acumulación con una inversión del motor hidráulico para el accionamiento de un generador si no existe una entrada térmica.

Otro dispositivo semejante se conoce del documento DE 100 61 119 que acciona un generador para la generación de corriente a través de una cremallera accionada por un émbolo, realizándose la compensación de la presión a través de un así denominado acumulador de baja presión.

Partiendo de este estado de la técnica, la invención tiene el objetivo de especificar un dispositivo del tipo mencionado al inicio, que presente una mejor relación de uso de la energía utilizada.

Otro objetivo de la invención consiste en especificar un dispositivo en el que la energía térmica se pueda almacenar de forma intermedia, en particular a fin de ahorrar los acumuladores necesarios según las soluciones conocidas o al menos poder preverlos con capacidad menor.

Este objetivo se resuelve según la invención con las características de la reivindicación 1.

Un dispositivo según la invención utiliza un dispositivo de conversión de energía, que está conectado con el acumulador del módulo de entrada térmica y acumulador de presión para el intercambio de fluido. Por ejemplo, un motor hidráulico puede convertir entonces la presión de fluido aplicada del módulo de entrada térmica y acumulador de presión en otra forma de energía como energía potencial. Por consiguiente se evitan las desventajas de las soluciones en isla convencionales, basadas en acumuladores de manera mecánica y sencilla.

Los vehículos conocidos con costosa tecnología híbrida se sustituyen según la invención por una tecnología más sencilla con componentes acreditados hace tiempo.

Otras configuraciones ventajosas se señalan en las reivindicaciones dependientes.

La invención se describe más en detalle ahora en referencia a los dibujos adjuntos mediante un ejemplo de realización a modo de ejemplo. Muestran:

Fig. 1 un diagrama de bloques de un dispositivo para el acoplamiento de calor y fuerza según un primer ejemplo de realización de la invención,

Fig. 2 un diagrama de bloques con varios módulos de colector solar y acumulador de presión según la fig. 1, y

Fig. 3 un diagrama de bloques de un dispositivo para el acoplamiento de calor y fuerza según un segundo ejemplo de realización de la invención.

La fig. 1 muestra un diagrama de bloques de un dispositivo para el acoplamiento de calor y fuerza según un ejemplo de realización de la invención. En este caso la fig. 1 muestra un ejemplo de realización con una acumulación de energía potencial a partir de energía solar. Los principios mencionados a continuación se pueden modificar también en otros ejemplos de realización, como se señalará posteriormente.

El dispositivo según la fig. 1 comprende un colector solar 1, que se atraviesa por un fluido que se calienta por la radiación solar actuante. La energía térmica solar irradiada se absorbe en el colector solar 1 por el fluido mencionado, de forma que aumenta su temperatura. La dilatación volumétrica unida habitualmente con ello se evita por el sistema de tubos 30 y se convierte en una presión creciente. El sensor de temperatura 31 está conectado con el control 20 electrónico del dispositivo y sirve para el aseguramiento y revisión del dispositivo. El elemento SZ en el colector solar es una célula solar para la detección de los rápidos cambios de intensidad de la radiación incidente. El fluido se conduce a través de la tubería 30 al acumulador 2 y allí se acumula previamente como energía de presión. La válvula de limitación de la presión 32 protege el dispositivo frente a una sobrepresión por encima de las especificaciones y deriva dado el caso el fluido directamente al acumulador 19.

El aparato de control y regulación 20 supervisa todo el dispositivo y en este caso comprende la posición de conmutación del conmutador 21. Si el conmutador 21 no está puesto en la posición con la prioridad “generar corriente y calor” y se cumplen las condiciones del sistema (pero en particular no solo se pueden comprobar: estados de válvulas, temperaturas y presiones, autotest del aparato de control, etc.), la válvula de bloqueo 4 conduce la energía de presión al acumulador intermedio 11. La válvula 4 se desconecta si el valor de presión del acumulador 2 (P2) es menor que el valor de presión del acumulador intermedio 11 (P11). El aparato de control / regulación 20 conecta nuevamente la válvula 4, es decir, se abre si se cumple la condición de presión, valor de presión del acumulador 2 (P2) mayor que el valor de presión del acumulador 11 (P11). La energía de presión se transfiere a la cámara de émbolo 17 de la carcasa hidráulica 18 y la fuerza de presión resultante lleva el peso 14 con la ayuda de un émbolo de elevación 16 hacia arriba, en tanto que se cumple la condición de fuerza, la fuerza del émbolo 17 (K17) mayor que la fuerza del peso 14 (K14). Si K17 = K 14 se desconecta la válvula 4, es decir, se cierra. Ventajosamente el peso 14 se enclava gradualmente con la ayuda de elementos de enclavamiento 15 que se enganchan (por ejemplo, a través de electroimanes de elevación) en los dos carriles de guiado 13 que conducen el peso 14 (aseguramiento por dientes de sierra).

Como solución alternativa también se puede utilizar el dispositivo de elevación 120 indicado en la caja derecha de la fig. 1, que se compone de la barra de guiado roscada 121 y el motor hidráulico 123 con un engranaje de reducción 122 con brida.

Además, también puede ser conectado un dispositivo que acumula el par con el que se acciona una rueda volante.

El peso 14 elevado se puede sustituir también por un líquido bombeado a una altura, en el que entonces éste podría accionar el generador 6 en otra conexión. En particular se puede utilizar por ello también el motor hidráulico 5 como combinación de motor y bomba hidráulicos.

Es esencial en esta modificación de un ejemplo de realización, que la energía térmica presente en forma de presión se transforme en energía potencial. En este caso puede tratarse del principio de masas desplazadas, resortes tensados, volúmenes de gases comprimidos u otras configuraciones de energía potencial.

Si el conmutador 21 se pone por el contrario en la posición alternativa con “funcionamiento alternante”, entonces se conmuta según la condición cumplida, mencionada abajo entre los dos tipos de funcionamiento que se mencionan arriba. En otras palabras si la generación de corriente y calor no se necesita temporalmente por el operador de la instalación, cambia el aparato de control / regulación 20 siempre automáticamente al tipo de funcionamiento “acumulación de energía” para producir la mayor energía potencial, por ejemplo, para la generación de corriente por la noche.

Por la tarde o por ejemplo según la necesidad de luz, si se conecta un aparato eléctrico, un sensor correspondiente reporta la necesidad al aparato de control / regulación 20 y después de la comprobación previa de las funciones de... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo para la conversión de energía térmica en otra forma de energía (14)

- con al menos un módulo de entrada térmica y acumulador de presión (100), que presenta respectivamente:

- -un dispositivo (1) que transmite la entrada térmica y

- -un acumulador de presión (2),

en el que dichos dispositivo (1) y acumulador de presión (2) están conectados entre sí (30) para el intercambio de fluidos,

- con un primer dispositivo de conversión de energía (14), que está conectado con el acumulador de presión

(2) del módulo de entrada térmica y acumulador de presión (100) para el intercambio del fluido, con el que la energía constituible como presión de fluido en el módulo de entrada térmica y acumulador de presión se puede convertir en la otra forma de energía (14) mencionada,

caracterizado porque el primer dispositivo de conversión de energía es un dispositivo de elevación (17, 14) hidráulico,

o un dispositivo de acumulación de par, y porque está previsto un segundo dispositivo de conversión de energía que entre el dispositivo (1) que transmite una entrada térmica y el primer dispositivo de conversión de energía (14) está previsto en la forma de un motor hidráulico (5), que está conectado adicionalmente con un generador (6) para la generación de corriente, y porque el generador (6) se puede accionar directamente con el motor hidráulico (5), por un lado, si hay una entrada térmica del dispositivo (1) que transmite la entrada térmica y, por otro lado, el motor hidráulico

(5) se puede alimentar del dispositivo de conversión de energía (14) si no hay una entrada térmica del dispositivo (1) que transmite una entrada térmica.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque están previstos varios módulos de entrada térmica y acumulador de presión (100), que están conectados con una unidad de distribución (40) con la que los módulos de entrada térmica y acumulador de presión (100) individuales se pueden conectar de forma intermitente con el primer dispositivo de conversión de energía (5, 6; 14, 17).

3. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque un intercambiador de calor (35) está conectado con el primer dispositivo de conversión de energía y porque el intercambiador de calor (35) está conectado con el dispositivo (1) que transmite una entrada térmica a través de una bomba de circulación (9).

4. Dispositivo según la reivindicación 3, caracterizado porque entre el intercambiador de calor (35) y la bomba de circulación (9) está previsto un reservorio de deshumidificación y antiespumación (19).

5. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el dispositivo (1; 21) que transmite una entrada térmica es un colector solar (1).

6. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el dispositivo de elevación (17, 14) hidráulico dispone de un peso (14), carriles de guiado y elementos de enclavamiento (15), pudiéndose asegurar la posición en altura del peso (14) conseguida, correspondiente a una acumulación de energía con la ayuda de los elementos de enclavamiento (15) que se enganchan en los carriles de guiado.

7. Dispositivo según la reivindicación 6, caracterizado porque el acumulador de presión (2) dispone de un acumulador secundario (50), que está unido con un recipiente colector (55) para alimentar el dispositivo con fluido, cuando el fluido ha entrado en el dispositivo de elevación (17, 14) hidráulico al elevar el peso.

8. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el dispositivo de elevación hidráulico comprende un dispositivo de elevación (120), que se compone de una barra de guiado roscada (121) y un motor hidráulico (123), preferentemente con un engranaje de reducción (122) con brida.