用于使用活塞型气体压缩和膨胀单元存储和返回电能的装置和方法

摘要

本发明涉及一种用于存储和返回电能的装置和方法，包括包含多孔耐火材料(11)的第一和第二隔热外壳(1，2)，通过使气体流经分别地插入所述第一和第二外壳的顶部和底端(11，21和11，22)之间的管道回路(1c，1d，2c，2d)中的第一和第二压缩/膨胀组(30，40)来使气体流动，每个压缩/膨胀组均包括在气缸(30b，40b)中平移移动的活塞(30a，40a)，每个组均在不同的模式中操作，不是在压缩模式中就是在膨胀模式中，两个压缩/膨胀组之一接收处于高于另一个组中的温度下的气体，这样在压缩模式中它由消耗用于存储E1的电能的电动机(41)驱动，并且在热力发动机模式中它驱动能够使电能(ER)被返回的发电机(52)。电能以热的形式存储在耐火物质的质量中，并且所述存储的热势能以电能的形式返回。

主权项

一种用于存储和返回能量的装置，该装置的特征在于它包括： A）第一隔热外壳（1），充满适于通过气体的第一多孔耐火材料，其中气体在所述第一隔热外壳的顶端和底端（11，12）之间流动通过所述第一隔热外壳；和 B）第二隔热外壳（2），充满适于通过气体的第二多孔耐火材料，其中气体在所述第二隔热外壳的顶端和底端（21，22）之间流动通过所述第二隔热外壳；和 C）隔热管道（1c，2c，1d，2d），能够使气体在所述第一和第二隔热外壳之间的闭路中流动，管道包括所述第一和第二隔热外壳的顶端（11，21）之间的第一和第二顶部管道（1d，2d）和所述第一和第二隔热外壳的底端（12，22）之间的第一和第二底部管道（1c，2c）；并且 D）气体压缩和膨胀单元（50），包括： D1）插入分别通过第一和第二顶部管道连接的所述第一和第二隔热外壳（1，2）的顶端（11，21）之间的至少一个第一气体压缩/膨胀组（30），该组包括适于在第一气缸（30b）中平移移动的第一活塞（30a），所述第一气体压缩/膨胀组联接至电动机（51）和发电机（52），所述第一气体压缩/膨胀组（30）能够如下操作： ●在压缩模式中，所述第一活塞在由用于存储的电能（E1）提供动力的所述电动机的驱动下平移移动，从而在所述第一气缸中压缩来自第二隔热外壳的所述顶端（21）的气体并且将它发送至第一隔热外壳的所述顶端（11）； ●或者在膨胀或“热力发动机”模式中，所述第一活塞通过来自第一隔热外壳的所述顶端（11）的气体在所述第一气缸中的膨胀平移移动以经由所述第二顶部管道（2d）发送至第二隔热外壳的所述顶端（21），所述第一活塞（30a）的运动用来驱动所述发电机（52）并因此返回电能（ER）；和 D2）插入分别通过所述第一和第二底部管道（1c，2c）连接的所述第一和第二隔热外壳的底端之间的至少一个第二气体压缩/膨胀组 （40），该组包括适于在第二气缸（40b）中平移移动的第二活塞（40a），所述第二活塞的运动耦合到所述第一活塞的运动上，其方式为所述第二气体压缩/膨胀组（40）适于如下操作： ●在膨胀或者“热力发动机”模式中，当所述第一气体压缩/膨胀组在压缩模式中操作时，以便膨胀来自第一隔热外壳的所述底端（12）的气体并且将它发送至第二隔热外壳的所述底端（22）； ●或者在压缩模式中，当所述第一气体压缩/膨胀组在膨胀模式中操作时，压缩来自第二隔热外壳的所述底端（22）的气体并且将它发送至第一隔热外壳的所述底端（12）；和 E）第一气体加热设备（5b），适于加热在所述第二隔热外壳的顶端与所述第一气体压缩/膨胀组（30）之间的所述第二顶部管道（2d）中流动的气体，和第二气体加热设备（5a），适于加热所述第二隔热外壳内部的气体；和 F）气体冷却设备，适于冷却在第一隔热外壳的底端（12）与所述第二气体压缩/膨胀组（40）之间的所述第一底部管道（1c）中流动的气体。