(57)【要約】  熱交換装置（１１０、３１０）と、蓄熱材料（１０８）とを有する熱エネルギー貯蔵および回収装置であって、熱交換装置（１１０、３１０）は、熱交換装置（１１０、３１０）の第１の端部（１１２ａ）と熱交換装置（１１０、３１０）の第２の端部（１１４ａ）との間の熱伝達媒体の流れを導くよう構成されており、蓄熱材料（１０８）は、熱伝達媒体と蓄熱材料（１０８）との熱結合のための熱相互作用領域が形成されるように、熱交換装置（１１０、３１０）を包囲しており、熱エネルギー貯蔵および回収装置が、蓄熱材料（１０８）が熱伝達媒体から熱エネルギーを受け取る第１の動作モードにあるとき、気体圧縮により加熱された圧縮ガスが、熱伝達媒体から蓄熱材料（１０８）への熱エネルギー伝達のための熱伝達媒体として使用可能であるように、熱交換装置（１１０、３１０）は蓄熱材料（１０８）に対して密閉されている。
2013531218.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱交換装置（１１０、３１０）と、蓄熱材料（１０８）とを有する熱エネルギー貯蔵および回収装置であって、
熱交換装置（１１０、３１０）は、熱交換装置（１１０、３１０）の第１の端部（１１２ａ）と熱交換装置（１１０、３１０）の第２の端部（１１４ａ）との間の熱伝達媒体の流れを導くよう構成されており、
蓄熱材料（１０８）は、熱伝達媒体と蓄熱材料（１０８）との熱結合のための熱相互作用領域が形成されるように、熱交換装置（１１０、３１０）を包囲しており、
前記熱エネルギー貯蔵および回収装置（１００、３００、４００、５００）が、蓄熱材料（１０８）が熱伝達媒体から熱エネルギーを受け取る第１の動作モードにあるとき、気体圧縮により加熱された圧縮ガスが、熱伝達媒体から蓄熱材料（１０８）への熱エネルギー伝達のための熱伝達媒体として使用可能であるように、熱交換装置（１１０、３１０）は蓄熱材料（１０８）に対して密閉されている、
ことを特徴とする熱エネルギー貯蔵および回収装置。
【請求項２】
熱交換装置（１１０、３１０）は、
（ａ）熱エネルギー貯蔵および回収装置（１００、３００、４００、５００）が第１の動作モードにあるときに、第１の端部（１１２ａ）から第２の端部（１１４ａ）へと熱伝達媒体を送り、
（ｂ）熱エネルギー貯蔵および回収装置（１００、３００、４００、５００）が、蓄熱材料（１０８）が熱伝達媒体に対して熱エネルギーを開放する第２の動作モードにあるときに、第２の端部（１１４ａ）から第１の端部（１１２ａ）へと熱伝達媒体を送る、
ように適合されている、
請求項１記載の熱エネルギー貯蔵および回収装置。
【請求項３】
熱交換装置（１１０、３１０）は、
第１の端部（１１２ａ）につながる第１の熱交換部（１１２）と、
第２の端部（１１４ａ）につながる第２の熱交換部（１１４）と、
第１の熱交換部（１１２）と第２の熱交換部（１１４）とを接続する第１の接続部（１１６）と、
第１の熱交換部（１１２）と第２の熱交換部（１１４）とを、第１の接続部（１１６）と並列に、接続する第２の接続部（１１７）と、
を有しており、
第１の接続部（１１６）および第２の接続部（１１７）の少なくとも１つには、接続部（１１６、１１７）それぞれを通る熱伝達媒体の流れを制御するための弁（１１６ａ、１１７ａ）が設けられている、
請求項１または２記載の熱エネルギー貯蔵および回収装置。
【請求項４】
熱交換装置（１１０、３１０）は、管、有利には、鋼管またはコンクリート管から作成されている、請求項１から３のいずれか１項記載の熱エネルギー貯蔵および回収装置。
【請求項５】
（ａ）熱エネルギー貯蔵および回収装置（１００、３００、４００、５００）全体を周囲から断熱するための、および／または、
（ｂ）熱エネルギー貯蔵および回収装置（１００、３００、４００、５００）の異なる区画を互いに断熱するための
断熱手段（１０２，１０４）をさらに有する、
請求項１から４のいずれか１項記載の熱エネルギー貯蔵および回収装置。
【請求項６】
蓄熱材料（１０８）は、固体材料、たとえば有利には、砂、土、灰、石および／または砂利を含んでなる、請求項１から５のいずれか１項記載の熱エネルギー貯蔵および回収装置。
【請求項７】
第１の端部は１つの第１の開口（１１２ａ）を有し、第２の端部（１１４ａ）は１つの第２の開口（１１４ａ）を有し、
第１の動作モードでは、第１の開口（１１２ａ）は、気体圧縮により加熱された圧縮ガスを受け取るために用いられ、第２の開口（１１４ａ）は冷却された圧縮ガスを放出するために用いられ、
第２の動作モードでは、第２の開口（１１４ａ）は低温の流体を受け取るために用いられ、第１の開口（１１２ａ）は、加熱された低温の流体である高温の流体を放出するために用いられる、
請求項１から６のいずれか１項記載の熱エネルギー貯蔵および回収装置。
【請求項８】
別の熱交換装置（３１１）と、別の蓄熱材料とをさらに有し、
別の熱交換装置（３１１）は、別の熱交換装置（３１１）の別の第１の端部（１１２ｂ）と別の熱交換装置（３１１）の別の第２の端部（１１４ｂ）との間の別の熱伝達媒体の流れを導くよう構成されており、
別の蓄熱材料は、別の熱伝達媒体と別の蓄熱材料との熱結合のための別の熱相互作用領域が形成されるように、別の熱交換装置（３１１）を包囲している、
請求項１から５のいずれか１項記載の熱エネルギー貯蔵および回収装置。
【請求項９】
熱交換装置（１１０、３１０）および別の熱交換装置（３１１）は、対向流熱交換システムを形成しており、
別の熱伝達媒体および熱伝達媒体は同時に移送可能であり、
別の熱伝達媒体は、熱伝達媒体に対して反対方向に移送可能である、
請求項８記載の熱エネルギー貯蔵および回収装置。
【請求項１０】
熱エネルギー貯蔵および回収システムであって、
請求項１から９のいずれか１項記載の熱エネルギー貯蔵および回収装置（１００、３００、４００、５００）と、発熱装置（３７０）と、熱消費装置（３９０）と、を有しており、
発熱装置（３７０）は、熱エネルギー貯蔵および回収装置（１００、３００、４００、５００）に直接または間接的に接続されており、かつ、熱エネルギー貯蔵および回収装置（１００、３００、４００、５００）から受け取ってかつ熱エネルギー貯蔵および回収装置（１００、３００、４００、５００）に送るべき熱伝達媒体を加熱するように適合されており、
熱消費装置（３９０）は、熱エネルギー貯蔵および回収装置（１００、３００、４００、５００）に直接または間接的に接続されており、かつ、熱エネルギー貯蔵および回収装置によって加熱された熱伝達媒体から熱エネルギーを受け取るように適合されている、
ことを特徴とする熱エネルギー貯蔵および回収システム。
【請求項１１】
発熱装置（３７０）は、
気体圧縮により加熱された圧縮ガスを熱エネルギー貯蔵および回収装置（１００、３００、４００、５００）に供給する圧縮機（３７２）と、
熱エネルギー貯蔵および回収装置（１００、３００、４００、５００）から冷却された熱伝達媒体を受け取るガスタービン（３７４）と、
を有する、請求項１０記載の熱エネルギー貯蔵および回収システム。
【請求項１２】
ガスタービン（３７４）は、少なくとも１つの建物の少なくとも１つの空間内の周囲空気を冷却するために用いられる出口ガスを供給するためのガス出口（３７４ａ）を有する、請求項１１記載の熱エネルギー貯蔵および回収システム。
【請求項１３】
発熱装置（３７０）は圧縮機（３７２）を駆動するモータ（３７６）をさらに有し、ガスタービン（３７４）は、モータ（３７６）に機械的に接続されている、請求項１０または１１記載の熱エネルギー貯蔵および回収システム。
【請求項１４】
熱消費装置（３９０）は、
第２の動作モードにおいて熱エネルギー貯蔵および回収装置（１００、３００、４００、５００）から高温の熱伝達媒体を受け取る蒸気タービン（３９４）、および／または、
低温の熱伝達媒体を熱エネルギー貯蔵および回収装置（１００、３００、４００、５００）に供給する循環ポンプ（３９２）
を有する、請求項１３記載の熱エネルギー貯蔵および回収システム。
【請求項１５】
熱消費装置（３９０）は地域加熱設備システム（３９８）をさらに有し、該地域加熱設備システム（３９８）は蒸気タービン（３９４）から熱伝達媒体を受け取り、循環ポンプ（３９２）に熱伝達媒体を供給する、請求項１４記載の熱エネルギー貯蔵および回収システム。
【請求項１６】
制御部をさらに有し、当該制御部は、（ａ）熱エネルギー貯蔵および回収装置（１００、３００、４００、５００）、（ｂ）発熱装置（３７０）および（ｃ）熱消費装置（３９０）の少なくとも１つに接続されており、
制御部は熱エネルギー貯蔵および回収システム（３３０）の動作を制御するように適合されている、請求項１０から１５のいずれか１項記載の熱エネルギー貯蔵および回収システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱エネルギーの一時的な貯蔵の分野に関する。特に、本発明は、熱交換装置および蓄熱材料を有する熱エネルギー貯蔵および回収装置に関する。さらに、本発明は、このような熱エネルギー貯蔵および回収装置を備えた熱エネルギー貯蔵および回収システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
風車、太陽光発電プラントおよび波力発電プラントなどの様々な種類の代替エネルギー源からの電力生成は連続的ではない。電力生成は、風速（風車の場合）、太陽光の強度（太陽光発電プラントの場合）、波の高さおよび方向（波力発電プラントの場合）などの環境パラメタに依存しうる。多くの場合、エネルギー生成とエネルギー需要との間にはほとんどまたは全く相関性が存在しない。
【０００３】
電力生成と電力需要とが相関しないという問題を解決するための１つのアプローチとして、生成されたものの需要がなかったエネルギーを一時的に貯蔵し、需要が大きいときに貯蔵したエネルギーを解放するものが知られている。これまで、エネルギーを一時的に貯蔵するための多くの種々の方法が提案されてきた。提案された方法としては、たとえば、（ａ）揚水式貯蔵、圧縮空気貯蔵およびフライホイールなどの機械的エネルギーによる貯蔵方法、（ｂ）電気化学電池および有機分子貯蔵などの化学的エネルギー貯蔵方法、（ｃ）磁気的エネルギーによる貯蔵、および、（ｄ）熱エネルギーによる貯蔵が挙げられる。
【０００４】
ＷＯ９２／１４０５４Ａ１には、風力エネルギー生成および貯蔵システムが開示されており、このシステムは変速手段を介して発電機と駆動連結する風車ロータを有し、風車ロータにはさらに少なくとも１つの熱交換ユニットの動作のためのヒートポンプが接続されている。風車ロータは、下方のエンジンケーシングに配置された主軸と直接駆動連結するリムを有する風車ホイールとして設計されており、この主軸には、発電機とヒートポンプに加えて、エンジンケーシング内に配置された加熱容器および冷却容器から、個別の加熱貯蔵ステーションおよび冷却貯蔵ステーションに、それぞれ加熱および冷却された液体を運ぶための二重循環ポンプが結合されている。汽水分離器およびポンプ装置により、蒸気発生器は、蒸気タービンにより風が少ない期間の発電のために別の発電機を駆動する加熱貯蔵ステーションに接続可能である。貯蔵ステーションは砂、石または同様の材料で満たされた土中に埋設されている。この風力エネルギー生成および貯蔵システムの欠点の１つは、エネルギー貯蔵および回収システムと風車との間の直接的な機械接続が存在し、そして、貯蔵ステーションを除くすべてのエネルギー貯蔵設備が風車内に配置されていることによりシステム構成要素の機械的構成が複雑となることである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】ＷＯ９２／１４０５４Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特に熱エネルギー貯蔵および回収システムの柔軟性および効率性に関して、熱エネルギーの一時的な貯蔵の向上に対する要求が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この要求は独立請求項にかかる発明により満たされる。本発明の有利な実施形態は従属請求項に記載されている。
【０００８】
本発明の第１の実施形態によれば、（ａ）熱交換装置と、（ｂ）蓄熱材料とを有する熱エネルギー貯蔵および回収装置が提供され、（ａ）熱交換装置は、熱交換装置の第１の端部と熱交換装置の第２の端部との間の熱伝達媒体の流れを導くよう構成されており、（ｂ）蓄熱材料は、熱伝達媒体と蓄熱材料との熱結合のための熱相互作用領域が形成されるように、熱交換装置を包囲している。熱エネルギー貯蔵および回収装置が、蓄熱材料が熱伝達媒体から熱エネルギーを受け取る第１の動作モードにあるとき、気体圧縮により加熱された圧縮ガスが、熱伝達媒体から蓄熱材料への熱エネルギー伝達のための熱伝達媒体として使用可能であるように、熱交換装置は蓄熱材料に対して密閉されている。
【０００９】
記載される熱エネルギー貯蔵および回収装置は、加熱圧縮ガスを熱エネルギー貯蔵および回収装置に対する（たとえば第１の端部を介した）入力として用いることにより、非常に高効率の熱エネルギー貯蔵が可能となる、という発想に基づいている。ここで、エネルギー、および、特に、熱エネルギー貯蔵および回収装置から（たとえば第２の端部を介した）出力として戻される圧縮ガスに残されている機械エネルギーは、圧縮過程の駆動に役立ち、これにより、加熱圧縮空気は熱交換装置の第１の端部に供給される。
【００１０】
圧縮ガスの加熱は、たとえば圧縮過程において周囲との熱交換が無い断熱プロセスによって実現可能である。
【００１１】
ガスは、たとえば空気、あるいは、アルゴンおよび／または窒素などの他の種類のガスであってよい。
【００１２】
第１の端部および第２の端部は、熱エネルギー貯蔵および回収装置の１つの同じ側に配置されていてもよい。熱交換装置の入り口端部および出口端部を互いに相対的に近くに配置することにより、長い流体（熱伝達媒体）供給管および／または長い流体帰還管による供給によって生じる熱損失は最少化できる。
【００１３】
本発明の一実施形態では、熱交換装置は、（ａ）熱エネルギー貯蔵および回収装置が第１の動作モードにあるときに、第１の端部から第２の端部へと熱伝達媒体を送り、（ｂ）熱エネルギー貯蔵および回収装置が、蓄熱材料が熱伝達媒体に対して熱エネルギーを開放する第２の動作モードにあるときに、第２の端部から第１の端部へと熱伝達媒体を送る、ように適合されている。
【００１４】
異なる動作モードに対して熱伝達媒体の移送方向を異ならせることにより、非常に高効率の熱エネルギー貯蔵が実現できる。ここで、第１の動作モード中の少なくともある時点における熱伝達媒体の入り口温度よりもさほど低くない、第２の動作モード中の少なくともある時点における熱伝達媒体の出口温度を実現できる。第２の動作モード中、熱伝達媒体が第１の動作モードにおいて熱エネルギー貯蔵に提供される温度と比べてほぼ同じ（高い）温度で、熱伝達媒体が熱エネルギー貯蔵および回収装置から受け取り可能である、ことをこれは意味する。これにより、熱貯蔵プロセスの効率は非常に高められる。
【００１５】
（ａ）蓄熱材料を熱エネルギーでチャージするための第１の端部から第２の端部への第１の移送方向と、（ｂ）蓄熱材料から熱エネルギーをディスチャージするための第２の端部から第１の端部への反対の第２の移送方向と、を用いるという記載される原理は、対向流の原理を用いるものとして解釈可能である。
【００１６】
詳細には、第１の動作モードにおいて（すなわち蓄熱材料を熱エネルギーでチャージする際）、高温の圧縮ガスまたは加熱圧縮ガスが第１の端部に供給される。その熱エネルギーの少なくとも一部を伝達した後、少なくとも部分的に冷却された圧縮ガスは第２の端部に戻される。対応して、第２の動作モードにおいて（すなわち、蓄熱材料から熱エネルギーをディスチャージする際）、比較的低温の熱伝達媒体（たとえば蒸気または圧縮ガス）が第２の端部に供給される。蓄熱材料から熱エネルギーを受け取った後、少なくとも部分的に加熱された熱伝達媒体は第１の端部に戻される。
【００１７】
換言すれば、記載される対向流の原理の利点が得られる際、熱エネルギー貯蔵および回収装置のチャージ時の高温の圧縮ガスのための熱交換装置の入り口端部は、熱エネルギー貯蔵および回収装置のディスチャージ時の、熱伝達媒体の加熱のための熱交換装置の出口端部と同じであってよい。対応して、熱エネルギー貯蔵および回収装置のチャージの際の冷却圧縮ガスのための熱交換装置の出口端部は、熱エネルギー貯蔵および回収装置のディスチャージ時の低温の熱伝達媒体のための熱交換装置の入り口端部と同じであってよい。
【００１８】
これに関して、第２の動作状態においても、圧縮ガスを熱伝達媒体として用いることができることは明らかである。しかし、第２の動作状態に関して、他の熱伝達媒体、たとえば有利には適切な流体、すなわち液体または気体媒体も用いることができる。
【００１９】
本発明の一実施形態では、熱交換装置は、（ａ）第１の端部につながる第１の熱交換部と、（ｂ）第２の端部につながる第２の熱交換部と、（ｃ）第１の熱交換部と第２の熱交換部とを接続する第１の接続部と、（ｄ）第１の熱交換部と第２の熱交換部とを、第１の接続部と並列に、接続する第２の接続部と、を有している。ここで、第１の接続部および第２の接続部の少なくとも１つには、接続部それぞれを通る熱伝達媒体の流れを制御するための弁が設けられている。
【００２０】
これにより、熱交換装置の熱交換容量および／または熱エネルギー貯蔵および回収装置の蓄熱容量を実際の動作状態に適合可能であるという利点が得られる。たとえば、弁の閉鎖（開放）によって、（記載の熱貯蔵に寄与する）蓄熱材料の実効量または体積が低減（増大）可能である。同じことが熱交換装置と蓄熱材料との間の熱伝達率全体にもあてはまる。
【００２１】
一般的に言えば、弁の設定または調節を変更することにより、熱交換容量および熱エネルギー貯蔵容量の増減が実現可能である。これにより、熱エネルギー貯蔵および回収装置は、現在の動作状態に適合可能である。
【００２２】
１つ以上の弁とは別に、さらに加熱回路および／または冷却回路のような加熱手段および／または冷却手段を、記載される熱エネルギー貯蔵および回収装置の入り口および／または出口温度を最適化するため、エネルギー貯蔵および回収システムにおける熱エネルギー貯蔵および回収装置の動作のために用いてもよい。これにより、エネルギー貯蔵効率はさらに向上される。
【００２３】
１つ以上の弁が、サーモスタットで制御されてよく、かつ／または、遠隔制御されてよい。
【００２４】
本発明の別の実施形態では、熱交換装置は管から作成されている。管は、圧縮ガスを熱交換装置内に保持するために十分に漏れ止めされていれば、いかなる材料から作成されていてもよい。好ましくは、管に用いられる材料は、スチールおよび／またはコンクリートである。
【００２５】
本発明の別の実施形態では、熱エネルギー貯蔵および回収装置は、（ａ）熱エネルギー貯蔵および回収装置全体を周囲から断熱するための、および／または、（ｂ）熱エネルギー貯蔵および回収装置の異なる区画を互いに断熱するための断熱手段をさらに有する。これにより以下の利点が得られる。すなわち、熱エネルギー貯蔵および回収装置が少なくとも部分的にその周囲から分離可能であり、並びに／あるいは、熱エネルギー貯蔵および回収装置の効果的なサイズが所与の動作条件の観点から最適化可能なように、装置の異なる区画または領域が少なくとも部分的に熱的にそれぞれ分離可能である。
【００２６】
断熱手段は、たとえば、ミネラルウール、ガラスウール、ロックウールまたは他の好ましい類似の断熱材料を含んでなる。
【００２７】
本発明の別の実施形態では、蓄熱材料は、固体材料、たとえば有利には、砂、土、灰、石および／または砂利を含んでなる。もちろん、好ましく比較的廉価であり、かつ、同様の熱特性を有する他の材料も使用可能である。
【００２８】
本発明の別の実施形態では、第１の端部は１つの第１の開口を有し、第２の端部は１つの第２の開口を有する。ここで、（ａ）第１の動作モードでは、第１の開口は、気体圧縮により加熱された圧縮ガスを受け取るために用いられ、第２の開口は冷却された圧縮ガスを放出するために用いられ、（ｂ）第２の動作モードでは、第２の開口は低温の流体を受け取るために用いられ、第１の開口は、加熱された低温の流体である高温の流体を放出するために用いられる。これにより、記載される対向流による熱交換の原理を実現するためには１つの熱交換装置で十分である、という利点が得られる。
【００２９】
第２の動作状態のために熱伝達媒体として用いられる流体は、圧縮ガスであってもよい。しかし、第２の動作状態のために用いられる流体は、少なくとも熱伝達媒体がより高い温度にあるときには（加熱）蒸気であってもよい。記載される熱エネルギー貯蔵および回収装置から熱エネルギーをディスチャージするまたは取り出す際に、低温の液体流体（たとえば水）が、それが気相または少なくとも部分的に気相蒸気に転換されるように加熱可能である、ことをこれは意味する。このことは、取り出された熱エネルギーが、それ自体発電機を駆動する蒸気タービンを駆動するために用いられる場合に、特に有利である。
【００３０】
本発明の別の実施形態では、熱エネルギー貯蔵および回収装置は、（ａ）別の熱交換装置と、（ｂ）別の蓄熱材料とをさらに有し、（ａ）別の熱交換装置は、別の熱交換装置の別の第１の端部と別の熱交換装置の別の第２の端部との間の別の熱伝達媒体の流れを導くよう構成されており、（ｂ）別の蓄熱材料は、別の熱伝達媒体と別の蓄熱材料との熱結合のための別の熱相互作用領域が形成されるように、別の熱交換装置を包囲している。これにより以下の利点が得られる。すなわち、記載される熱エネルギー貯蔵および回収装置の熱エネルギーのチャージおよび／またはディスチャージのために、別の熱伝達媒体を用いることができる。ここで、別の熱伝達媒体は熱伝達媒体として用いられている圧縮ガスとは異なる流体であってもよい。その代わりに、別の熱伝達媒体もまた圧縮ガスであってもよい。いずれにせよ、熱伝達媒体（すなわち圧縮ガス）および別の熱伝達媒体（すなわち、圧縮ガスまたは別の流体）は、蓄熱材料を通る種々の熱交換管を介してガイドされる。
【００３１】
別の熱交換装置に用いられる別の蓄熱材料は、上述の熱交換装置に用いられる蓄熱材料と同じか、または、異なっていてもよい。
【００３２】
熱交換装置および別の熱交換装置の両方の種々の入り口端部および出口端部は、当初は低温の流体および当初は高温の流体を、熱エネルギー貯蔵および回収装置の個別の室または管に流入させるためのみに用いることができる。ここで、貯蔵されたエネルギーを回収するために、当初は低温の流体のみが装置内を流れ、そして、エネルギーを貯蔵するために、当初は高温の流体のみが装置内を流れる。
【００３３】
本発明の別の実施形態では、熱交換装置および別の熱交換装置は、対向流熱交換システムを形成しており、（ａ）別の熱伝達媒体および熱伝達媒体は同時に移送可能であり、（ｂ）別の熱伝達媒体は、熱伝達媒体に対して反対方向に移送可能である。
【００３４】
一般的に言えば、記載される対向流熱交換器システムでは、両方の熱伝達媒体について、熱交換装置および別の熱交換装置それぞれの各管を、同時に、しかし互いに対して反対方向に流させることができる。このようにして、熱交換媒体は対向流熱交換器システムの個別の室または管内を互いに沿って反対方向に動く。これにより、対向流熱交換器システムへの高温の入り口における流れの速度は、対向流熱交換器システムへの低温の入り口における流れの速度とは異なってもよい。これにより以下の利点が得られる。すなわち、貯蔵された熱エネルギーが低温および／または高温の入り口における流れの速度に依存して、ゆっくりと取り出され、または、ゆっくり貯蔵可能である。
【００３５】
本発明の第１の態様では、（ａ）上述の熱エネルギー貯蔵および回収装置と、（ｂ）発熱装置と、（ｃ）熱消費装置と、を有する熱エネルギー貯蔵および回収システムが提供され、（ｂ）発熱装置は、熱エネルギー貯蔵および回収装置に直接または間接的に接続されており、かつ、熱エネルギー貯蔵および回収装置から受け取ってかつ熱エネルギー貯蔵および回収装置に送るべき熱伝達媒体を加熱するように適合されており、（ｃ）熱消費装置は、熱エネルギー貯蔵および回収装置に直接または間接的に接続されており、かつ、熱エネルギー貯蔵および回収装置によって加熱された熱伝達媒体から熱エネルギーを受け取るように適合されている。
【００３６】
記載される熱エネルギー貯蔵および回収システムは、以下の発想に基づいている。すなわち、上述の熱エネルギー貯蔵および回収装置が発電装置および熱消費装置と協働するときに、非常に高効率の一時的熱貯蔵および熱回収が実現可能である。
【００３７】
発熱装置は、エネルギー特に電気エネルギーを、熱エネルギーに変換可能な任意の装置であってよい。生成され、それぞれ変換された熱エネルギーは、その後、熱伝達媒体を介して熱エネルギー貯蔵および回収装置に伝達される。
【００３８】
熱エネルギー貯蔵および回収装置と発熱装置との間が直接（熱）接続されている場合、熱エネルギー貯蔵および回収装置により用いられる熱伝達媒体は発熱装置の作用媒体と同じである。間接的な接続の場合、熱伝達媒体と作用媒体のためにそれぞれ異なる流体が用いられてもよい。２つの流体の間の熱接続は、熱交換器および／または凝縮器によって実現可能である。
【００３９】
熱消費装置は、熱エネルギーを機械エネルギーおよび／またはたとえば電力系統に供給可能な電気エネルギーに変換可能な任意の装置であってよい。
【００４０】
熱エネルギー貯蔵および回収装置と熱消費装置とが直接（熱）接続されている場合、熱エネルギー貯蔵および回収装置により用いられる熱伝達媒体は、熱変換装置の作用媒体と同じである。間接的な接続の場合、熱伝達媒体と作用媒体とに異なる流体が用いられてもよい。２つの流体の間の熱接続は、したがって、たとえば熱交換器および／または蒸発器によって実現可能である。
【００４１】
好ましくは、熱エネルギー貯蔵および回収装置は、２つの熱交換装置、有利には、上述の熱交換装置および上述の別の熱交換装置を有し、ここで、発熱装置と接続される一方の熱交換装置は圧縮ガスで駆動され、他方の熱交換装置は熱消費装置と接続される。
【００４２】
本発明の一実施形態では、発熱装置は、（ａ）気体圧縮により加熱された圧縮ガスを熱エネルギー貯蔵および回収装置に供給する圧縮機と、（ｂ）熱エネルギー貯蔵および回収装置から冷却された熱伝達媒体を受け取るガスタービンと、を有する。これにより以下の利点が得られる。すなわち、熱エネルギー貯蔵および回収装置に熱エネルギーを与えるために用いられる記載の加熱圧縮ガスが、容易に、効率的なやり方で生成可能である。熱エネルギー貯蔵および回収装置は、熱エネルギー貯蔵および回収装置の熱交換装置内を通過する間にガスを冷却するため、熱エネルギー貯蔵および回収装置の出口におけるガス圧は熱エネルギー貯蔵および回収装置の入り口における高温の圧縮ガスよりも低い。
【００４３】
本発明の一実施形態では、ガスタービンは、少なくとも１つの建物の少なくとも１つの空間内の周囲空気を冷却するために用いられる出口ガスを供給するためのガス出口を有する。これにより、空気調節がエネルギー的に効率的なやり方で実現可能である、という利点が得られる。
【００４４】
空気タービンの空気出口を介して供給される出口空気には、記載される冷却を行うために、直接または間接的に専用の熱交換システムが用いられてもよい。
【００４５】
本発明の別の実施形態では、発熱装置は圧縮機を駆動するモータをさらに有し、ガスタービンは、モータに機械的に接続されている。これにより、高効率の発熱装置が実現可能である、という利点が得られる。
【００４６】
詳細には、高温の圧縮ガスが、熱エネルギー貯蔵および回収装置の熱交換装置への入り口に供給された後、冷却圧縮ガスが熱交換装置の出口に戻されてもよく、ここで、冷却圧縮ガスはガスタービンに供給され、該ガスタービンは、圧縮機の駆動を補助して熱エネルギー貯蔵および回収の効率を向上させる圧縮機とガスタービンに共通の軸に機械接続されていてもよい。
【００４７】
発熱装置は電気ボイラおよび／またはヒートポンプを含んでもよい。これにより以下の利点が得られる。すなわち、特に、たとえば風車などの代替エネルギー源により生成された電気エネルギーが熱に変換され、これを熱エネルギーとして上述の熱エネルギー貯蔵および回収装置に貯蔵可能である。
【００４８】
特に、ヒートポンプによって、非常に効率的な発熱という利点が得られる。ヒートポンプを用いる場合、電気エネルギーは最初圧縮機の機械エネルギーに変換され、圧縮機がヒートポンプの既知の物理原理に従って気相のヒートポンプ媒体を圧縮し、これを、とりわけ凝縮器と蒸発器を有する閉ループにおいて循環させる。ここで、凝縮器内で解放されるエネルギーは熱伝達媒体を加熱するために用いられ、熱伝達媒体はその後熱エネルギー貯蔵および回収装置に送られる。この点に関して、記載される蒸発器は、空気によって、別の冷却手段によって、および／または、地域加熱設備からのポンプによる帰還水によって駆動可能である。
【００４９】
本発明の別の実施形態では、熱消費装置は、（ａ）第２の動作モードにおいて熱エネルギー貯蔵および回収装置から高温の熱伝達媒体を受け取る蒸気タービン、および／または、（ｂ）低温の熱伝達媒体を熱エネルギー貯蔵および回収装置に供給する循環ポンプを有する。蒸気タービンを用いることにより、回収された熱エネルギーの高効率の変換が実現されるという利点が得られる。
【００５０】
これに関して、「高温の熱伝達媒体」とは、先だって熱エネルギー貯蔵および回収装置を通過することにより、当初は比較的低温のまたは低温の熱伝達媒体が加熱されたことを意味する。さらに、「低温の熱伝達媒体」とは、その後に熱エネルギー貯蔵および回収装置を通過する間に、低温の熱伝達媒体が加熱されることを意味する。
【００５１】
蒸気タービンの回転軸は、蒸気タービンにより提供される機械エネルギーを電気エネルギーに変換可能な発電機に接続されていてよく、この電気エネルギーはたとえば容易に電力系統に供給され、かつ／または、少なくとも１つの電気消費者によって直接消費される。
【００５２】
蒸気タービンは、凝縮器に接続されていてよく、蒸気タービンの作用媒体は、そのエネルギーを蒸気タービンに送った後、液相に転換される。
【００５３】
記載される凝縮器は、蒸気タービンとは別の、別の閉ループの一部であってよく、凝縮器はとりわけポンプと蒸発気とを有する。ここで、熱エネルギー貯蔵および回収装置から放出されたエネルギーは、上記の蒸発器を介して蒸気タービンに送られてもよく、この際、蒸気タービンの作用媒体は液相から気相に転換される。
【００５４】
記載の凝縮器は空気により、別の冷却手段により、および／または、地域加熱設備からのポンプされた帰還水により、駆動可能である。
【００５５】
本発明の別の実施形態では、熱消費装置は地域加熱設備システムをさらに有し、該地域加熱設備システムは（ａ）蒸気タービンから熱伝達媒体を受け取り、（ｂ）循環ポンプに熱伝達媒体を供給する。
【００５６】
地域加熱設備はたとえば、熱伝達媒体をたとえば水などの流体と熱的に接続する熱交換システムを有する。ここで、地域加熱設備は、水設備から水入り口を介して比較的低温の水を受け取り、かつ、高温のまたは暖かい水を水出口を介して水設備に供給する。
【００５７】
本発明の別の実施形態では、制御部をさらに有し、当該制御部は、（ａ）熱エネルギー貯蔵および回収装置、（ｂ）発熱装置および（ｃ）熱消費装置の少なくとも１つに接続されている。制御部は熱エネルギー貯蔵および回収システムの動作を制御するように適合されている。
【００５８】
詳細には、制御部は、以下の構成要素、すなわち、（ａ）発熱装置の圧縮機、（ｂ）発熱装置の弁、（ｃ）熱エネルギー貯蔵および回収装置の少なくとも１つの弁、（ｄ）熱エネルギー貯蔵および回収装置を通して熱伝達媒体を駆動する少なくとも１つのポンプ、（ｅ）熱消費装置の（蒸気）タービン、（ｆ）熱変換装置の供給ポンプ、（ｇ）低温の溜め循環内を循環する低温の媒体用の循環ポンプの少なくとも１つに接続されていてよく、なお、上記低温の媒体は、（ｇ１）（上述のヒートポンプによって実現される）発熱装置の蒸発器および／または（ｇ２）（とりわけ蒸気タービンを有する）熱消費装置の凝縮器を駆動する。
【００５９】
本発明の実施形態について、種々の対象に関して記載した。詳細には、いくつかの実施形態は、熱エネルギー貯蔵および回収装置に関する請求項に関連して記載され、他の実施形態は、熱エネルギー貯蔵および回収システムに関する請求項に関連して記載されている。しかし、当業者は上記および下記の記載から、他に言及しない限り、１つの種類の発明に属する特徴の任意の組み合わせに加えて、異なる発明に関する特徴の任意の組み合わせも本願書類に記載されたものとみなされることは理解するであろう。さらに、本願書類の利点を得るとき、当業者は記載の熱エネルギー貯蔵および回収装置およびシステムの動作を理解するであろう。すなわち、上述の特徴の少なくとも複数の任意の組み合わせは、記載の熱エネルギー貯蔵および回収装置および／または記載の熱エネルギー貯蔵および回収システムの動作に関する請求項を記載するために用いられうる。
【００６０】
本発明の上記および他の態様は、以下に記載される実施形態の例から明らかであり、実施形態の例を参照して説明される。本発明は実施形態の例を参照して以下により詳細に記載されるが、本発明はこれに限られない。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】熱交換装置を有する熱エネルギー貯蔵および回収装置の水平断面図を示し、熱交換装置は、第１の端部につながる第１の熱交換部と、第２の端部につながる第２の熱交換部と、第１の熱交換部と第２の熱交換部とを並列に接続する３つの接続部とを有する。
【図２】図１に示す熱エネルギー貯蔵および回収装置の水平断面図を示す。
【図３】本発明の第１の実施形態にかかる熱エネルギー貯蔵および回収システムの概略図を示す。
【図４】本発明の第２の実施形態にかかる熱エネルギー貯蔵および回収システムの概略図を示す。
【図５】図１の熱エネルギー貯蔵装置の熱効果装置の管に沿った温度プロファイルを例示する。
【図６】（ａ）熱エネルギー貯蔵装置を熱エネルギーでチャージするために熱伝達媒体が第１の方向に沿って流れる場合の、および、（ｂ）熱エネルギー貯蔵装置をディスチャージするために熱伝達媒体が反対の第２の方向に沿って流れる場合の、熱交換装置の管に沿った温度の位置依存による対向流の原理を示す。
【発明を実施するための形態】
【００６２】
図面中の記載は概略的なものである。異なる図面中、同様のまたは同一の要素は同一の参照符号、または、対応する参照符号と最初の一桁のみ異なる参照符号が付される。
【００６３】
図１は、熱エネルギー貯蔵および回収装置１００の水平断面図を示す。熱エネルギー貯蔵および回収装置１００は、断熱材料を含んでなるケーシング１０２を有する。したがって、ケーシング１０２は、熱エネルギー貯蔵および回収装置１００の外側断熱壁１０８を表している。熱エネルギー貯蔵および回収装置１００は、内側断熱壁１０４をさらに有し、内側断熱壁１０４は熱エネルギー貯蔵および回収装置１００の空間を異なる領域に区分している。ここに記載の実施形態では、外側断熱壁１０８と内側断熱壁１０４の両方は、ミネラルウールを含んでなる。
【００６４】
ケーシング１０２は、蓄熱材料１０８で満たされている。蓄熱材料１０８はたとえば砂、土、灰、砂利、石および／または他の種類の固体材料を含んでなり、好ましくは特定の大きな熱容量を有する。熱エネルギー貯蔵および回収装置１００全体は、たとえば土、砂利、石、岩、灰および／または砂あるいは同様の材料も含む地面１２０内に埋設されている。
【００６５】
熱エネルギー貯蔵および回収装置１００は、さらに熱交換装置１１０を有する。熱交換装置１１０は、蓄熱材料１０８内に埋め込まれている。熱交換装置１１０は、第１の熱交換部１１２と、第２の熱交換部１１４と、３つの接続部１１６、１１７、１１８とを有する。第１の熱交換部１１２は、熱交換装置１１０の第１の端部１１２ａとつながっている。第２の熱交換部１１４は、熱交換装置１１０の第２の端部１１４ａとつながっている。３つの接続部１１６、１１７、１１８は、第１の熱交換部１１２と第２の熱交換部１１４を並列に接続している。各接続部１１６、１１７、１１８には、弁１１６ａ、１１７ａ、１１８ａがそれぞれ設けられている。弁１１６ａ、１１７ａ、１１８ａは、図示しない制御部によって、３つの接続部１１６、１１７、１１８が個別に、完全にまたは部分的に開閉されるように制御可能である。１つ以上の弁１１６ａ、１１７ａ、１１８ａを閉じることにより、熱交換装置を通る熱伝達媒体の流れは制御可能である。ここで、閉鎖された弁につながる熱エネルギー貯蔵および回収装置１００の小領域は、熱エネルギー貯蔵および回収装置１００の他の領域から効果的に分離される。１つの弁を開き、１つ以上の他の弁を閉じることにより、熱交換装置１１０の使用容量の増減に際して熱貯蔵容量を増減可能であることをこれは意味する。
【００６６】
記載される熱エネルギー貯蔵および回収装置１００のサイズは、たとえば長さ１０００ｍ超、幅１００ｍ、深さ５ｍである。これは体積５００，０００ｍ３である。上述のように、蓄熱材料はたとえば砂で満たされており、これは特定の熱容量０．８ｋＪ（ｋｇ  Ｋ）および砂密度１７４０ｋｇ／ｍ３を有する。この砂１０８を２０℃から２００℃まで（温度差１８０℃）加熱すると、蓄熱容量は最大１２５２８０ＧＪとなる。これは３４．８ＧＷｈに相当する。
【００６７】
もちろん、他のサイズ、他の動作温度の熱エネルギー貯蔵および回収装置も、他の蓄熱容量を得るために用いることができる。
【００６８】
熱エネルギー貯蔵および回収装置１００を動作させるとき、（ａ）熱エネルギー貯蔵および回収装置１００に熱エネルギーをチャージするために、そして、（ｂ）熱エネルギー貯蔵および回収装置１００をディスチャージするために、すなわち熱エネルギー貯蔵および回収装置１００から熱エネルギーを取り出すために、異なる動作モードが用いられる。具体的には、熱伝達媒体である加熱されたまたは高温の圧縮空気から熱エネルギーを受け取ることによって熱エネルギー貯蔵および回収装置１００がチャージされる、第１の動作モードでは、第１の端部１１２ａから第２の端部１１４ａに圧縮空気が送られる。熱エネルギーを熱伝達媒体に供給することによって熱エネルギー貯蔵および回収装置１００がディスチャージされる、第２の動作モードでは、熱伝達媒体が第２の端部１１４から第１の端部１１２ａに送られる。第２の動作モードにおいて用いられる熱伝達媒体は、圧縮空気および／または蒸気（たとえば水を含む）であってもよい。
【００６９】
上記記載の動作状態からの熱伝達媒体の移送方向の依存性は対向流の原理としてみることもできる。この対向流の原理を用いることにより、熱エネルギー貯蔵および回収装置１００から熱エネルギーが受け取られる際、熱エネルギー貯蔵および回収装置１００に熱エネルギーが注入されるときの高温の熱伝達媒体（すなわち圧縮空気）の入り口温度とほぼ同じ温度まで低温の熱伝達媒体を加熱することができる。これにより、記載される熱エネルギー貯蔵および回収装置１００の熱力学効率は非常に高いものとなる。
【００７０】
ここに記載の実施形態では、熱エネルギー貯蔵および回収装置１００はさらに、別の第１の端部を有する別の第１の熱交換部と、別の第２の端部を有する別の第２の熱交換部とを備える、図示しない別の熱交換装置をさらに有する。したがって高温の流体は第１の端部の一方に供給されて第２の端部の一方に戻され、低温の流体は対向流の原理を用いて第１の端部の他方に供給されて第２の端部の他方に戻される。ここで、熱交換装置１１０に対して、別の熱交換装置は個別のキャビティまたは管を有してもよい。
【００７１】
図２は、熱エネルギー貯蔵および回収装置１００の水平断面図を示す。熱交換装置１１０の端部１１２ａ、１１４ａは、熱エネルギー貯蔵および回収装置１００の正面に見ることができる。さらに、上記実施の形態に関連して、熱エネルギー貯蔵および回収装置１００の右側には、第１の端部１１２ａと、別の熱交換装置の別の第１の端部１１２ｂとが設けられている。対応して、熱エネルギー貯蔵および回収装置１００の左側には、第２の端部１１４ａと、別の熱交換装置の別の第２の端部１１４ｂとが設けられている。
【００７２】
図２に記載の構成において、熱エネルギー貯蔵および回収装置１００は地面１２０内に配置されている。
【００７３】
図３は、本発明の第１の実施形態にかかる熱エネルギー貯蔵および回収システム３３０の概略図を示す。熱エネルギー貯蔵および回収装置３００にエネルギーを貯蔵するため、発熱装置３７０が用いられている。熱エネルギー貯蔵および回収装置３００から熱エネルギーを回収するため、熱消費装置３９０が用いられている。
【００７４】
図３からわかるように、発熱装置３７０は、モータ３７６により駆動される圧縮機３７２を有する。圧縮機３７２は空気入り口３７２ａを有する。空気入り口３７２ａ内の空気は、たとえば温度２０℃、たとえば圧力１バールである。空気の圧縮中、圧力はたとえば２５バールまで上昇し、温度はたとえば５００℃まで上昇する。この加熱され、圧縮された空気は、熱エネルギー貯蔵および回収装置３００の熱交換装置３１０の入り口に供給される。圧縮空気はその後、たとえば温度２０℃、圧力が未だほぼ２５バールの熱交換装置３１０の出口を介して戻る。
【００７５】
圧縮出口空気はその後、空気タービン３７４に供給される。ここに記載の実施形態では、空気タービン３７４とモータ３７６と圧縮機３７２とは共通の軸を有する。これにより、空気タービン３７４が、圧縮機３７２を駆動するモータを発熱装置３７０の効率が向上するように補助するという利点が得られる。
【００７６】
空気出口３７４ａを介して空気タービン３７４により供給される膨張した出口空気の温度は、空気が２５バールから１バールまで膨張するとき、マイナス１℃（−１℃）下がる。これにより、空気タービン３７４からの膨張した出口空気を冷却過程に、たとえば１つ以上の建物の１つ以上の空間内の周囲空気の空気調節に適したものとなる。
【００７７】
貯蔵されたエネルギーを回収するため、たとえば約２０℃の低温の流体が熱エネルギー貯蔵および回収装置３００の別の熱交換装置３１１の入り口に供給される。ここに記載の実施形態では、これは循環ポンプ３９２によって行われる。循環ポンプ３９２は水入り口４９８ａを有する地域加熱設備３９８から水を集める。
【００７８】
別の熱交換装置３１１を通った後、流体は、別の熱交換装置３１１の入り口における流体の入り口温度よりもはるかに高い出口温度を有する。熱エネルギー貯蔵および回収装置３００内の、記載される対向流の流体の流れによって、別の熱交換装置３１１を出る流体の出口温度は、熱交換装置３１０に入った高温の圧縮空気の入り口温度とほぼ同じである。
【００７９】
このようにして、蒸気が、軸接続によって発電機３９６を駆動する蒸気タービン３９４に入る前に、低温の流体は加熱手段（図示せず）によってさらに加熱される蒸気に転換される。場合により、蒸気はさらに凝縮器（図示せず）に送られ、ここで水に変わる。この凝縮器は空気（大気、ノズルまたは換気装置）により駆動される。その代わりにまたはこれと組み合わせて、地域加熱設備３９８からの帰還水が、蒸気を冷却するために、ポンプで凝縮器を通される。凝縮された水はポンプで地域加熱設備３９８に戻され、地域加熱設備４９８の水出口３９８ｂにより戻される。発電機３９６は電力系統（図示せず）ならびに風車または他の種類の代替エネルギー源（図示せず）に接続されていてよい。
【００８０】
このようにして、たとえば風車により生成された電気エネルギーはモータ３７６によって、圧縮機３７２を駆動するため、および、熱エネルギーを熱エネルギー貯蔵および回収装置３００を通して供給するため、そして、大きい熱容量を有する砂や他の同様の固体材料などの蓄熱材料に熱エネルギーを貯蔵するために使用される。風が無いまたはほとんど無い間、または、おそらく風車が静止している、あまりにも風速が大きい間、水は、その後に蒸気タービン３９４を駆動する蒸気まで水を加熱する熱エネルギー貯蔵および回収装置３００を通ってポンプで送られる。蒸気タービン３９４は、電力を電力系統に供給する発電機３９６を駆動する。
【００８１】
図４は、本発明の第２の実施形態にかかる熱エネルギー貯蔵および回収装置４３０の概略図を示す。この実施形態では、地域加熱設備または熱発電プラント４３５が電力系統４５０と熱エネルギー貯蔵および回収装置４００とに接続されている。ここに記載の実施形態では、地域加熱設備または発電プラント４３５は、凝縮器（図示せず）と、接続された発電機４４５と、内蔵モータを有する圧縮機とを有する。圧縮機４７２は電気ボイラと置換可能であるか、または、ヒートポンプシステムや他の加熱手段が付加されていてもよい。
【００８２】
地域加熱設備または熱発電プラント４３５は、エネルギー貯蔵のため、かつ、貯蔵エネルギーを回収するための、熱エネルギー貯蔵および回収装置４００に接続されている。さらにここで、風車４６０または他の種類の代替エネルギー源が電力系統に接続されていてもよい。
【００８３】
内蔵電気モータを有する圧縮機４７２はまた、電気モータとともに圧縮機４７２を駆動を補助する機械接続された空気タービン（図示せず）を有してもよい。空気タービンは冷却された圧縮空気を出口に受け取る熱エネルギー貯蔵および回収装置４００の熱交換装置の出口に接続されていてもよい。
【００８４】
図５は、図１に示す熱エネルギー貯蔵および回収装置の熱交換装置の管に沿った温度プロファイルを例示する。熱エネルギー貯蔵および回収装置はここでは参照番号５００が付されている。図５中、高温の熱伝達媒体が少なくともいくらかの時間、熱交換装置を通って流れた後の、熱エネルギー貯蔵および回収装置５００の熱的状態が示されている。これは、熱エネルギー貯蔵および回収装置５００が少なくとも部分的に熱エネルギーでチャージされていることを意味する。結果として、一周を示す熱交換装置に沿った様々な位置において、以下の温度、すなわち、５００℃、５００℃、４９０℃、４５０℃、３５０℃、２５０℃、１５０℃、５０℃、２０℃、２０℃、が存在している。
【００８５】
熱エネルギー貯蔵および回収装置５００をチャージするための熱伝達媒体の流れ方向は矢印５１９ａで示されている。上述の対向流の原理に従って、熱エネルギー貯蔵および回収装置４００から熱エネルギーを取り出す際、熱伝達媒体は反対方向に熱エネルギー貯蔵および回収装置４００の熱交換装置を通してポンプで送られる。熱エネルギー貯蔵および回収装置４００が熱交換装置と異なる別の熱交換装置を有する場合、この別の熱交換装置は、蓄熱材料から熱エネルギーを受け取る熱伝達媒体を導くために用いることができる。このようにして、熱エネルギー貯蔵および回収装置４００からエネルギーを取り出す際、低温の熱伝達媒体を、熱エネルギー貯蔵および回収装置４００をチャージする際の高温の流体（すなわち高温の圧縮空気）の入り口温度とほぼ同じ温度まで加熱することができる。
【００８６】
図６は熱交換装置の管に沿った温度の位置に依存する対向流の原理を示す。横座標には管に沿った測定点の位置「Ｌ」がプロットされている。縦軸には温度がそれぞれプロットされている。
【００８７】
熱エネルギー貯蔵装置をチャージする際、当初は高温の熱伝達媒体は高温の入り口端部「ｌ２」から低温の出口端部「ｌ１」へと流れる。これにより、温度プロファイル６９２が生じる。熱エネルギー貯蔵装置をディスチャージする際、当初は低温の熱伝達媒体は高温の入り口端部「ｌ１」から高温の出口端部「ｌ２」へと管に沿って流れる。これにより、温度プロファイル６９４が生じる。
【００８８】
一般的にいえば、図６は、熱伝達媒体が対向流の原理による熱エネルギー貯蔵装置の熱交換装置を通る際に、熱伝達媒体がどのように加熱され、冷却されるかを示している。チャージおよびディスチャージの両方についての温度勾配は、対向流システムの流れの長さ全体にわたって維持されている。このようにして、低温の熱伝達媒体を、用いられた高温の熱伝達媒体（すなわち、加熱されたまたは高温の圧縮空気）と実質的に同じ温度に加熱することができる。
【００８９】
「〜を含む」の語はそれ以外の要素またはステップを含むことを除外するものではなく、また「１つの」の語はその要素が複数設けられることを除外するものではない。異なる実施形態に関連させて説明した構成要素を組み合わせることもできる。また、特許請求の範囲の記載にされている参照番号は請求の範囲を限定するものではない。
【符号の説明】
【００９０】
１００  熱エネルギー貯蔵および回収装置、  １０２  ケーシング／外側断熱壁、  １０４  内側断熱壁、  １０８  蓄熱材料、  １１０  熱交換装置、  １１２  第１の熱交換部、  １１２ａ  第１の端部、  １１２ｂ  別の第１の端部、  １１４  第２の熱交換部、  １１４ａ  第２の端部、  １１４ｂ  別の第２の端部、  １１６  第１の接続部、  １１６ａ  弁、  １１７  第２の接続部、  １１７ａ  弁、  １１８  第３の接続部、  １１８ａ  弁、  １２０  地面、  ３００  熱エネルギー貯蔵および回収装置、  ３１０  熱交換装置、  ３１１  別の熱交換装置、  ３３０  熱エネルギー貯蔵および回収システム、  ３７０  発熱装置、  ３７２  圧縮機、  ３７２ａ  空気入り口、  ３７４  空気タービン、  ３７４ａ  （空気調節用）空気出口、  ３７６  モータ、  ３７７  共通シャフト、  ３９０  熱消費装置、  ３９２  循環ポンプ、  ３９４  蒸気タービン、  ３９６  発電機、  ３９８  地域発熱設備、  ３９８ａ  水入り口、  ３９８ｂ  水出口、  ４００  熱エネルギー貯蔵および回収装置、  ４３０  熱エネルギー貯蔵および回収システム、  ４３５  地域加熱設備／熱発電プラント、  ４４０  蒸気タービン、  ４４５  発電機、  ４５０  電力系統、  ４６０  風車、  ４７２  圧縮機、  ５００  熱エネルギー貯蔵および回収装置、  ５１９ａ  流れ方向、  ６９２  チャージ時の温度プロファイル、  ６９４  ディスチャージ時の温度プロファイル
【図１】
2013531218.tif 000003
【図２】
2013531218.tif 000004
【図３】
2013531218.tif 000005
【図４】
2013531218.tif 000006
【図５】
2013531218.tif 000007
【図６】
2013531218.tif 000008
【国際調査報告】
2013531218.tif 000009
2013531218.tif 000010
2013531218.tif 000011