Die vorliegende Erfindung betrifft eine Speicheranordnung zur Aufnahme von Wärmespeichermedien im Zusammenhang mit einem Solarfeld, einen Speicherbehälter zur Verwendung in dieser Speicheranordnung, die Verwendung von bodenentleerba- ren Speicherbehältern im Zusammenhang mit Wärmespeichermedien sowie ein Verfahren zur Speicherung von Wärmespeichermedien im Zusammenhang mit einem Solarfeld.

Der Stand der Technik kennt ohne Weiteres die Entleerung von Salzschmelze aus Speicherbehältern im Zusammenhang mit Solarfeldern, wobei üblicherweise Speicherbehälter mit einem sehr großen Volumen eingesetzt werden. Derart großvolumi- ge Speicherbehälter haben den Vorteil, dass aufgrund der auf die Aufnahmekapazität bezogen verhältnismäßig kleinen Oberfläche sehr geringe Wärmeverluste bei den gespeicherten Wärmespeichermedien auftreten.

Als Wärmespeichermedien werden beispielsweise Salzschmelzen verwendet, welche eine Temperatur von über 500 °C erreichen, wenn sie im Solarfeld erhitzt und zur Speicherung in den Speicherbehältern eingelagert werden. Aufgrund der die Speicherbehälter umgebenden Außentemperaturen ist einer Abkühlung entgegenzuwirken, welche bis in Temperaturbereiche führen würde, in denen die Salzschmelze erstarren würden.

Aufgrund der Größe der Speicherbehälter ergibt sich die Aufgabe, Salzschmelze aus dem Speicherbehälter wieder abzuziehen, um insbesondere im Falle von heißer Salzschmelze diese bedarfsweise einem Wärmetauscher zur Energieabgabe zuzuführen. Salzschmelze auf niedrigem Temperaturniveau wird aus den Speicherbehältern entnommen, um im Solarfeld erhitzt zu werden. Die Entnahme sowohl der heißen als auch der kalten Salzschmelze erfolgt hierbei im Stand der Technik mithilfe von Tauchpumpen, welche durch die Decke der Speicherbehälter in diese einragen und für eine mehr oder minder vollständige Entleerung der Speicherbehälter bis nahe an deren Boden reichen müssen.

Derart lange Pumpenlanzen und damit verbundene Tauchpumpen sind jedoch sehr kostspielig. Angesichts der hohen Investitionskosten für derartige Speicherbehälter und die erforderlichen Pumpen liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, Kosten sparende Speicheranordnungen, Speicherbehälter und Speicherverfahren zu schaffen, welche eine kostengünstigere Alternative zu bislang üblichen Anordnungen und Verfahren darstellen.

Dies gelingt durch eine Speicheranordnung zur Aufnahme von Wärmespeichermedien im Zusammenhang mit einem Solarfeld gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 , einen Speicherbehälter zur Aufnahme von Wärmespeichermedien im Zusammenhang mit einem Solarfeld gemäß den Merkmalen des nebengeordneten Anspruchs 12, die Verwendung eines Speicherbehälters mit einem bodenseitig oder im Bodenbereich seiner Seitenwände angeordneten Bodenablauf gemäß den Merkmalen des nebengeordneten Verwendungsanspruchs 16 sowie durch ein Verfahren zur Speicherung von Wärmespeichermedien im Zusammenhang mit einem Solarfeld gemäß den Merkmalen des nebengeordneten Verfahrensanspruchs 18. Weitere Ausgestaltungen der Vorrichtungen und Verwendungen können den jeweiligen Unteransprüchen entnommen werden.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, Speicheranordnungen mit einem Bodenablauf zu verwenden, welcher sich an der Bodenseite oder im Bodenbereich der Seitenwände des jeweiligen Speicherbehälters befindet. Hierdurch ist es ermöglicht, aufgrund der

Schwerkraft durch Öffnen entsprechender, den Bodenablauf verriegelnder Ventile, ein Ausströmen des in dem Speicherbehälter befindlichen Wärmespeichermediums zu bewirken, so dass ein Weiterfördern des Wärmeträgermediums ohne die Verwendung teurer Tauchpumpen mit langen Pumpenlanzen möglich ist. Weiterhin kann in diesem Fall ein Befüllen der Speicherbehälter über die Deckenseite, die Seitenwände oder auch von der Bodenseite her erfolgen, unabhängig von der Entnahmemöglichkeit über den Boden. Jedoch ist auch eine Befüllung über den Bodenablauf ausdrücklich von der Erfindung mit abgedeckt. Insbesondere ist von der Erfindung vorgesehen, günstig herzustellende Speicherbehälter zu verwenden, wie beispielsweise im Stand der Technik an anderer Stelle übliche Silotanks, welche in Form röhrenförmiger Zylinder bekannt sind und im Bodenbereich eine konisch zulaufende Form besitzen. Derartige Silotanks können in Reihen beieinander aufgestellt werden, wobei eine thermische Isolierung der einzelnen Silotanks zwischeneinander und nach außen hin vorgesehen werden muss. Es wird jedoch erwartet, dass die Investition in eine genügende Isolation der Silotanks oder vergleichbarer anderer Tanks mit Bodenablauf günstiger ist, als die Anschaffung und der Betrieb der Tauchpumpen, welche für herkömmliche Tanks verwendet werden.

Unabhängig von der Möglichkeit des Einsatzes von Silotanks sieht die Erfindung vor, ganz allgemein gebildete Speicherbehälter mit Bodenablauf mit einem separaten Entnahmebehälter zu verbinden, so dass die Entnahme nicht direkt an dem Speicherbehälter, sondern stattdessen an dem Entnahmebehälter stattfinden kann. Dies ist noch nicht direkt eine Verbesserung der bisherigen Situation, jedoch erlaubt die Verwendung eines Entnahmebehälters zum einen eine Verwendung eines Entnahmebehälters mit einer geringeren Raumhöhe als die der Speicherbehälter, so dass im Fall eines Entnahmebehälters mit einer geringeren Raumhöhe auch kürzere Pumpenlanzen zum Einsatz kommen können, welche günstiger in der Beschaffung sind. Ebenfalls kann die im System benötigte Gesamtzahl an Pumpen reduziert werden, da diese nicht für jeden einzelnen Tank vorgehalten werden müssen.

Dabei kann der wenigstens eine Entnahmebehälter geodätisch tiefer gelegen sein als der bzw. die Speicherbehälter, so dass ein Fördern des Wärmeleitmediums aus dem Speicherbehälter in den Entnahmebehälter vermittels Schwerkraft erfolgen kann. Hierzu kann dem Bodenablauf eine Ventileinrichtung zugeordnet werden, die bedarfsweise geöffnet oder geschlossen werden kann. Dies verringert zudem das Totvolumen an Salz, welches bei einer Entleerung eines Speicherbehälters in diesem verbleibt.

Ganz analog zu der bisherigen Vorgehensweise werden dann in dem Entnahmebehälter eine oder mehrere Tauchpumpen installiert werden, welche über die Decke des Entnahmebehälters durch Pumpenlanzen das Wärmespeichermedium aus dem Entnahmebehälter, welcher über den Bodenablauf des Speicherbehälters befüllt wird, herauspumpen. Eine Gasschicht im Deckenbereich des Entnahmebehälters, die optional unter Druckgestellt werden kann, kann die Pumpe vor einem Überlaufen des Entnahmebehälters schützen, welches ansonsten zu Beschädigungen führen könnte. Ebenfalls ist so ein Auslaufen der Salzschmelze durch eine möglicherweise undichte Pumpendichtung oder Dichtung um den Pumpendom herum vermieden.

Unabhängig von der Raumhöhe des Entnahmebehälters ist es jedoch auch möglich, mehrere Speicherbehälter durch ihre Bodenabläufe mit dem Entnahmebehälter zu verbinden und damit die Entleerung verschiedener Speicherbehälter über einen einzigen Entnahmebehälter abzuwickeln. Dies senkt nochmals deutlich die Anzahl der benötigten Tauchpumpen und damit die Investitionskosten zur Erstellung der hier betrachteten Speicheranordnungen.

Dadurch, dass der Bodenablauf eines jeden Speicherbehälters separat verschließbar ist, ist es zudem möglich, sinnvoll auch Speicherbehälter unterschiedlicher Tempera- turniveaus über einen gemeinsamen Entnahmebehälter zu entleeren, so dass sichergestellt ist, dass ein Durchmischen der verschiedenen in den Speicherbehältern vorgehaltenen Wärmespeichermedien vermieden wird. Abwechselnd kann dann ein Entleeren von Speicherbehältern mit hohem oder mit niedrigem Temperaturniveau durchgeführt werden.

Als Wärmespeichermedium wird bevorzugtermaßen eine Salzschmelze oder eine Mischung aus mehreren verschiedenen Salzschmelzen verwendet. Dies bringt das Problem mit sich, dass die in flüssigem Zustand sehr dünnflüssige und überdies mehrere hundert Grad Celsius heiße Salzschmelze Wartungsarbeiten an Ventilen und dergleichen insbesondere bei Speicherbehältern mit Bodenablauf erschwert. Um dennoch Wartungsarbeiten durchführen zu können, können Speicherbehälter vorgesehen sein, deren rohrförmiger Bodenablauf wenigstens einen Engpass aufweist. Dieser Engpass ermöglicht es, mithilfe einer Kühlmanschette eine Abkühlung des Bodenablaufs herbeizuführen, so dass die darin befindliche Salzschmelze lokal und zeitweilig erstarrt. Der Engpass sorgt hierbei dafür, dass die erstarrende Salzschmelze, welche während des Erstarrungsvorgangs an Volumen verliert, sich in diesem Engpass verfängt und diesen sicher blockiert. Ein solcher Engpass kann beispielsweise als Konus oder als eingeschweißter Innenring ausgeführt sein, jedoch sind auch alle denkbaren anderen Verengungsmöglichkeiten des Bodenablaufs ausdrücklich von der Erfindung mit abgedeckt. Sinnvollerweise kann ein solcher Engpass im Bereich von Ventilen oder anderen

Steuerelementen des Bodenablaufs angeordnet sein, so dass wahlweise an verschiedenen Orten eine Erstarrung des Salzes als Sicherheitsmaßnahme herbeigeführt werden kann. Es ist ferner baulich ohne Weiteres möglich, den Entnahmebehälter und den Speicherbehälter bei einer eineindeutigen Zuordnung auch baueinheitlich auszuführen. In diesem Fall weist der Speicherbehälter einen Seitenabschnitt auf, welcher als Entnahmeabschnitt eingesetzt wird. Dies ermöglicht es, auch ohne separate Rohrleitungen einen Bodenablauf in Form eines Übergangs zwischen dem Speicherbehälter und dem Entnahmebehälter vorzusehen, welcher einen Übertritt des Wärmeträgermediums aus dem Speicherbehälter in den Entnahmebehälter gestattet.

Die Kühlmanschette, mit welcher eine Abkühlung des Bodenablaufs realisiert wird, kann wahlweise mobil ausgeführt und an der gewünschten Stelle angelegt werden, oder bereits, z.B. an wartungsintensiven Stellen, von vornherein fest eingebaut sein.

Zum Abkühlen wird die Kühlmanschette beispielsweise mit Wasser oder flüssigem Stickstoff durchflutet, welches in beiden Fällen deutlich niedrigere Siedepunkte aufweist, als die Schmelztemperatur der Salzschmelze. Aufgrund dieser Abkühlung erstarrt die Salzschmelze und verschließt den Bodenablauf, so dass die Wartungsar- beiten durchgeführt werden können.

Die vorstehende Erfindung wird im Folgenenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen

Figur 1 einen Speicherbehälter aus dem Stand der Technik mit einer Mehrzahl von Tauchpumpen für dessen Entleerung, in einer schematischen Querschnittsdarstellung von der Seite, Figur 2 eine Speicheranordnung gemäß der Erfindung mit zwei

Speicherbehältern und einem dazwischen liegenden, mit beiden Speicherbehältern verbundenen Entnahmebehälter, ebenfalls in einer schematischen Querschnittsdarstellung von der Seite,

Figur 3 eine Entleerungssequenz für eine Speicheranordnung mit drei Speicherbehältern in einer schematischen Blockdarstellung, sowie

Figur 4 einen Bodenablauf in einer seitlichen Querschnittsdarstellung.

Figur 1 zeigt eine Anordnung, wie sie im Stand der Technik bekannt ist. Ein Speicherbehälter 2 kann eine Gasschicht 8 im oberen Bereich des Speicherbehälters 2 aufweisen, so dass das in dem Speicherbehälter 2 im übrigen gelagerte Wärmespeichermedium nicht an die Abdichtungen im oberen Bereich des Speicherbehälters 2 heranreicht. Die Dichtungen für die Pumpenlanzen 6 der Tauchpumpen 5 zur Entnahme des Wärmespeichermediums aus dem Speicherbehälter 2 sind stets mit einem gewissen Abstand zur Oberfläche des Wärmespeichermediums ausgestattet. Hierdurch wird vermieden, dass das Wärmespeichermedium, etwa in Form von geschmolzenem Salz, über die Dichtungen austritt. Mit den langen Pumpenlanzen 6 reichen die Pumpenanordnungen bis nahe an den Boden des Speicherbehälters 2, wobei über einen Pumpenfuß 7 im Bodenbereich des Speicherbehälters 2 ein Absaugen des Wärmeträgermediums aus dem Speicherbehälter 2 erfolgen kann. Um hierbei eine geeignete Kapazität der Pumpen zu erreichen, sind diese Pumpen im vorliegenden Fall vierfach ausgeführt, so dass eine Vergrößerung der Kapazität neben einer Sicherheitsreserve in Form von redundanten zusätzlichen Pumpen gewährleistet ist.

Problematisch in dieser aus dem Stand der Technik bekannten Lösung ist es, dass die Pumpenlanzen 6 aufgrund ihrer Länge sehr große Kosten im Bereich der Tauchpumpen 5 verursachen, dadurch, dass für jeden eingesetzten Tank eine Mehrzahl solcher Pumpenanordnungen erforderlich sind. Figur 2 zeigt eine entsprechende Anordnung gemäß der Erfindung, wobei hier zwei Speicherbehälter 2 angeordnet sind, welche jeweils über einen Bodenablauf 3 mit einem gegenüber den Speicherbehältern 2 kleineren Entnahmebehälter 4 verbunden sind. Der Bodenablauf 3 ist hierbei jeweils im Seitenbereich der Speicherbehälter 2 in

Umgebung des Bodens angeordnet, so dass auf Grund der Schwerkraft Wärmespeichermedium aus den Speicherbehältern 2 in den Entnahmebehälter 4 drückt. Aufgrund einer Gasschicht 8 ist auch hier sichergestellt, dass trotz der Gravitation des Wärmespeichermediums dieses nicht über das Dach des Entnahmebehälters 4 aus diesem herausgedrückt wird. Aufgrund dieser Anordnung ist es ermöglicht, mit

Tauchpumpen 5 zu arbeiten, welche mit einer wesentlich kürzeren Pumpenlanze 6 ausgestaltet sein können. Zudem können mehrere Speicherbehälter 2 über einen einzigen Pumpensatz entleert werden, es ist also nicht mehr erforderlich, für jeden einzelnen Speicherbehälter 2 einen vollständigen Pumpensatz bereitzuhalten.

Figur 3 zeigt schematisch eine Speicheranordnung 1 bestehend aus Speicherbehältern 9, 10, 1 1 , wobei die Speicheranordnung 1 in Figur 3 insgesamt dreimal nebeneinander gezeigt ist. So wird zunächst in einer ersten Situation in zweien der Speicherbehälter heißes Wärmeträgermedium enthalten sein, so dass es sich bei diesen Speicherbehältern um heiße Speicherbehälter 9 handelt. Der dritte Speicherbehälter ist ein freier Speicherbehälter 1 1. Es wird stets dafür gesorgt, dass ein freier Speicherbehälter 1 1 vorhanden ist, so dass bei einem Umpumpen des Wärmespeichermediums dieses in den freien Speicherbehälter 1 1 gepumpt werden kann. Zunächst wird also aus einem der heißen Speicherbehälter 9 das Wärmespeichermedium durch einen Wärmetauscher hindurch in den freien Speicherbehälter 1 1 gepumpt. Hierbei gibt in dem Wärmetauscher das Wärmespeichermedium seine Energie ab, die dann beispielsweise zur Stromgenerierung eingesetzt werden kann. In einem zweiten Schritt ist dann also, wie in dem mittleren Zeichnungsabschnitt ge- zeigt ist, ein heißer Speicherbehälter 9 vorhanden, ein freier Speicherbehälter 1 1 , welcher vorher ein heißer Speicherbehälter 9 war, sowie nunmehr ein kalter Speicherbehälter 10 mit dem durch den Wärmetausch abgekühlten Speichermedium aus dem vorherigen heißen Speicherbehälter 9. Durch eine Wiederholung desselben Vorgangs wird in der dritten Teildarstellung der linke Speicherbehälter ein freier Speicherbehälter 1 1 , während die anderen beiden Speicherbehälter kalte Speicher- behälter 10 werden. Auf diese Art und Weise ist es ermöglicht, mit lediglich einem zusätzlichen Tank ein beliebiges Umpumpen zwischen beliebig vielen einzelnen Speicherbehältern vorzusehen.

Figur 4 zeigt schließlich den Bereich eines Bodenablaufs 3 unterhalb eines Speicherbehälters 2, beispielsweise eines siloförmigen, aufrecht stehenden zylindrischen Speicherbehälters. Im Bereich des Bodenablaufs 3 weist dieser einen Konus 13 auf, welchem in Abflussrichtung anschließend ein Ventil 14 folgt. Der Bereich des Konus' 13 ist von einer Kühlmanschette 12 umgeben, welche mithilfe beispielsweise von Wasser oder einem anderen Kühlmittel wie flüssigem Stickstoff durchflössen werden kann und hierdurch eine Abkühlung des Bodenablaufs 3 bewirkt. Im Falle vorzunehmender Wartungen an dem Ventil 14 wird also das über den Bodenablauf 3 heranfließende Wärmeträgermedium über die Kühlmanschette 12 abgekühlt. Hierbei wird das abkühlende Wärmespeichermedium, beispielsweise eine Salzmischung, an Volumen abnehmen, so dass es durch ein breit bleibendes Bodenablaufrohr 3 nach unten abrutschen könnte. Um dies zu verhindern ist der Konus 13 vorgesehen, welcher in diesem Fall das bereits erstarrte Wärmespeichermedium festhält und einen Pfropfen in dem Konus 13 bildet. Durch weiteres Abkühlen des Wärmespeichermediums im Bereich des Bodenablaufs 3 wird dieser Pfropfen den Konus 13 vollständig und dicht verschließen, so dass anschließend das hierdurch leer laufende Ventil 14 eröffnet oder ausgebaut werden kann, je nachdem welche Wartungsarbeiten hierfür anstehen. Nach Beendigung der Wartungsarbeiten wird die Kühlmanschette 12 wieder demontiert und eine elektrische Begleitheizung wird das gefrorene und die Rohrleitung verschließende Wärmespeichermedium wieder so weit erwärmen, dass sich dieses wieder verflüssigt.

Vorstehend beschrieben sind somit eine Speicheranordnung, dazugehörige Speicherbehälter sowie deren Verwendung und ein Speicherverfahren angegeben, welche eine vereinfachte Entnahme aus den Speicherbehältern einer Speicheranordnung dadurch ermöglichen, dass die Behälter mit einer bodenseitigen Entnahmemöglichkeit ausgestattet sind. Weiterhin wird eine Speichertankanordnung vorgeschlagen, dessen Volumen deutlich unterhalb dessen der heute üblichen Zweitank- Anordnungen liegt. Dies ermöglicht einen deutlich günstigeren Betrieb einer entsprechenden Anlage und senkt die hierfür erforderlichen Investitionskosten. BEZUGSZEICHEN LISTE Speicheranordnung

Speicherbehälter

Bodenablauf

Entnahmebehälter

Tauchpumpe

Pumpenlanze

Pumpenfuß

Gasschicht

heißer Speicherbehälter

kalter Speicherbehälter

freier Speicherbehälter

Kühlmanschette

Konus

Ventil