08/09/2011 - Stockage de l'énergie thermique par condensateur générateur de vapeur

Menéame

Dans le domaine des énergies renouvelables, l’un des plus grands défis aujourd'hui est le stockage de ce type d’énergie propre. Dans ce contexte, l’Université Polytechnique de Madrid s’est concentrée sur l’énergie thermique et nous a présenté l’invention suivante: Stockage d’énergie thermique par condensateur-production de vapeur réversible.

L’invention s’inscrit dans le domaine de l’ingénierie thermique, et plus particulièrement dans les installations où une vapeur à haute enthalpie est produite par n’importe quel moyen, et cette vapeur ne peut être utilisée intégralement à un moment donné, et doit donc être allégée dans l’atmosphère, si elle ne peut être stockée. Un cas important de ce type est celui des centrales thermosolaires, qu’elles soient destinées à la production d’électricité ou à des utilisations thermiques directes, typiquement de type industriel.

Il existe plusieurs domaines industriels, où l’on dispose d’une source de chaleur qui n’est pas entièrement réglable ou gérable par l’opérateur de l’usine, comme c’est le cas, dans les énergies renouvelables, des installations thermosolaires à haute température, surtout si elles sont destinées à la production d’électricité.

Le problème que l’on veut résoudre est celui du stockage de l’énergie thermique à partir de vapeur (essentiellement de la vapeur d’eau), et le chemin thermique qui sera proposé passe par la condensation de la vapeur à haute pression, par transfert thermique à un fluide secondaire qui va acquérir à la sortie du condensateur une température pas très loin de celle de condensation de l’eau, qui se produit du côté primaire du condensateur.

Cela signifie qu’il y aura en réalité deux domaines techniques à considérer: celui du stockage thermique lui-même, en particulier celui qui se produit avec changement de phase, et celui desagitateurs de vapeur.

Description de l’invention

L’invention consiste à structurer une usine de production de vapeur, pour une utilisation quelconque, y compris un système central de stockage thermique comprenant:

1. Un tambour de séparation de la vapeur saturée, avec trois alternatives possibles de sortie, qui correspondent à: le chauffage du liquide, le conduit de vapeur vers son application ou son but, et le conduit de vaporisation vers un échangeur spécifique, à flux réversible.

2. Cet échangeur de chaleur, à flux réversible tant dans son circuit primaire que secondaire, agissant comme condensateur lorsque le fluide primaire a une trajectoire descendante, ou agissant comme générateur de vapeur lorsque le fluide principal est en trajectoire ascendante, ayant structurellement une disposition verticale de boîtier et de tubes, étant les tubes troncoconiques, avec la bouche de plus petit diamètre vers le bas, et allant de ces tubes d’une plaque de base inférieure à une plaque de base supérieure, et étant le fluide primaire qui circule à l’intérieur des tubes.

3. Un sous-système du fluide secondaire de cet échangeur réversible, composé de deux réservoirs de stockage du fluide thermique utilisé, sélectionné entre l’huile et les sels fondus, ou une autre substance liquide au niveau des températures de fonctionnement à fixer dans chaque cas, les réservoirs étant reliés par un conduit ou un tuyau traversant l’échangeur réversible, agissant toujours l’un comme réservoir à basse température, et l’autre comme réservoir à haute température, le fluide secondaire du réservoir de basse à haute température lorsque l’échangeurs agit comme condensateur, et le fluide secondaire de la cuve de haute à basse quand l’échangeeur agit comme générateur de vapeur; le fluide secondaire, choisi entre sel fondu, huile industrielle ou toute autre substance stable comme liquide aux températures de fonctionnement, par l’extérieur des tubes, entre ceux-ci et le boîtier, étant toujours de manière principalement verticale.

4. Un conduit d’évacuation depuis le tambour de séparation, via le circuit primaire échangeur réversible, jusqu'au réservoir de condensat à haute pression et à haute température, ce conduit étant muni d’une vanne qui n’est ouverte que lorsque l’échangeur agit comme condensateur.

5. Un réservoir de condensat à haute pression et à haute température.

6. Une pompe d’évacuation du condensat dans ce conduit d’évacuation, qui stimule le débit de fluide évacué, et maintient le niveau de la surface sans liquide, sur cet échangeur réversible, à la hauteur de la plaque de base inférieure de l’échangeur, lorsque celui-ci agit comme condensateur.

7. Un conduit de remplacement de la vapeur, qui prend du liquide à partir du réservoir de condensat, l’injecte dans le circuit primaire de l’échangeur réversible, qui agit en mode de générateur de vapeur, et dont il émerge vers les usages ordinaires de la vapeur qui se trouve dans la plante, ce conduit étant muni d’une vanne qui n’est ouverte que lorsque l’échangeurs agit comme générateur de vapeur.

8. Une pompe d’injection allant du réservoir de condensat au circuit primaire de l’échangeur réversible, qui maintient le niveau de la surface exempte de liquide, dans le circuit primaire de cet échangeur, à la hauteur de la plaque de base supérieure de l’échangeur, lorsque celui-ci agit comme générateur de vapeur.

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