(57)【要約】  本発明は、システム（１０）と、システム（１０）を動作させる方法とに関する。システム（１０）は、ヒートポンプサイクル（１６）、タービンサイクル（１７）、媒体貯蔵サイクル（１１）、及び貯水サイクル（３７）を含む。ヒートポンプサイクル（１６）を用いて、作動流体の熱は、熱エネルギーを貯蔵するために熱媒体（Ｍ）に移送することができる。タービンサイクル（１７）を用いて、熱媒体（Ｍ）の熱は作動流体（Ｆ）に移送することができる。それを行う際、電気エネルギーは、ヒートポンプサイクル（１６）又はタービンサイクル（１７）のいずれかを動作させることによって、熱エネルギーに変換することができる、又は熱エネルギーから電気エネルギーに移送することができる。貯水サイクル（３７）とヒートポンプサイクル（１６）との間の熱的結合は水／流体熱交換器（３６）を用いて提供され、貯水サイクル（３７）とタービンサイクル（１７）との間の熱的結合は流体／水熱交換器（４９）を用いて提供される。貯水サイクル（３７）は、加えて、水／流体熱交換器（３６）から独立して動作することができる空冷式水冷ユニット（５０）を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気エネルギーを熱エネルギーに変換するための及び熱エネルギーを貯蔵するためのシステム（１０）であって、
作動流体（Ｆ）が循環することができるヒートポンプサイクル（１６）であって、前記作動流体（Ｆ）を圧縮するための第１の圧縮ユニット（２１）と、前記作動流体（Ｆ）を膨張させるための膨張ユニット（２２）と、媒体加熱ユニット（１４）が前記第１の圧縮ユニット（２１）の下流に及び前記膨張ユニット（２２）の上流に流体的に接続されるように、流体的に接続される、媒体加熱ユニット（１４）とを含み、水／流体熱交換器（３６）は前記膨張ユニット（２２）の下流にある前記ヒートポンプサイクル（１６）に流体的に接続され、前記媒体加熱ユニット（１４）は媒体貯蔵サイクル（１１）内で循環することができる熱媒体（Ｍ）を加熱するように適合され、前記水／流体熱交換器（３６）は貯水サイクル（３７）内で循環することができる水（Ｗ）から前記作動流体（Ｆ）まで熱を移送するように適合される、ヒートポンプサイクル（１６）と、
作動流体（Ｆ）が循環することができるタービンサイクル（１７）であって、タービンユニット（５５）と、媒体冷却ユニット（１５）と、前記媒体冷却ユニット（１５）が前記タービンユニット（５５）の上流にあり、前記流体／水熱交換器（４９）が前記タービンユニット（５５）の下流にあるように、流体的に接続される流体／水熱交換器（４９）とを含み、前記媒体冷却ユニット（１５）は前記媒体貯蔵サイクル（１１）の前記熱媒体（Ｍ）を冷却するように適合され、前記流体／水熱交換器（４９）は前記作動流体（Ｆ）から前記貯水サイクル（３７）の前記水（Ｗ）まで熱を移送するように適合される、タービンサイクル（１７）と、を含み、
前記貯水サイクル（３７）は、温水タンク（４０）と、第１の出口ポート（４４）及び第２の出口ポート（４５）を有する、前記温水タンク（４０）の下流にある制御可能バルブユニット（４３）とを含み、前記第１の出口ポート（４４）は、前記水／流体熱交換器（３６）を介して、冷水タンク（４６）及び／又は前記流体／水熱交換器（４９）と流体的に接続され、前記第２の出口ポート（４５）は、水冷ユニット（５０）を介して、前記冷水タンク（４６）及び／又は前記流体／水熱交換器（４９）と流体的に接続される、システム。
【請求項２】
前記貯水サイクル（３７）は閉ループである、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記水冷ユニット（５０）は周囲空気を用いて冷却される空気である、請求項１又は２に記載のシステム。
【請求項４】
前記媒体貯蔵サイクル（１１）は、前記媒体加熱ユニット（１４）の下流にある高温媒体リザーバ（１２）と、前記媒体冷却ユニット（１５）の下流にある低温媒体リザーバ（１３）とを含む、閉ループである、請求項１〜３のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項５】
前記第１の圧縮ユニット（２１）は電気モータ（３８）を用いて駆動される、請求項１〜４のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項６】
前記タービンサイクルは、前記タービンユニット（５５）のタービン回転子又はシャフト（５６）を用いて駆動される第２の圧縮ユニット（６２）を含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項７】
前記ヒートポンプサイクル（１６）は、前記媒体加熱ユニット（１４）の下流に及び前記膨張ユニット（２２）の上流に流体的に接続される放熱区分を有する第１の熱交換器（２６）を含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項８】
前記膨張ユニット（２２）は第１の膨張デバイス（２３）及び第２の膨張デバイス（２４）を備える、請求項１〜７のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項９】
前記第１の熱交換器（２６）の下流には、第１の流体バルブ（２８）が前記作動流体を２つの分割流路に分割するために提供され、前記分割流量の一方は前記第１の膨張デバイス（２３）に導かれ、前記分割流路の他方は前記第２の膨張デバイス（２４）に導かれ、第２の流体バルブ（３１）は、前記第１の膨張デバイス（２３）及び前記第２の膨張デバイス（２４）の下流に提供され、前記２つの膨張デバイス（２３，２４）から送達される前記作動流体流を混合する、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記第１の流体バルブ（２８）は前記作動流体（Ｆ）の前記分割流路の前記質量流量を調節するために調節又は制御され、それにより、前記２つの膨張デバイス（２３，２４）から送達される前記流体流は、特に、所望の温度及び／又は所望の圧力を有する、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記第１の膨張デバイス（２３）及び／又は前記第２の膨張デバイス（２４）は、前記第１の熱交換器（２６）の前記放熱区分の下流に流体的に接続される、請求項７〜１０のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１２】
前記ヒートポンプサイクル（１６）は、前記第１の熱交換器（２６）の下流に及び前記第２の膨張デバイス（２４）の上流に流体的に接続される放熱区分を有する第２の熱交換器（２７）を含む、請求項７及び請求項８〜１１のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１３】
前記第２の熱交換器（２７）の蓄熱区分は、前記第１の膨張デバイス（２３）の下流に及び前記第１の熱交換器（２６）の前記蓄熱区分の上流に流体的に接続される、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
少なくとも１つの環境パラメータ（Ｔａ，Ｔｆ）により前記制御可能バルブユニット（４３）を制御するように適合される制御ユニット（５１）が存在する、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１５】
以下のステップを含む請求項１〜１４のいずれか一項に記載のシステムを動作させる方法であって、前記ステップは、
電気エネルギーが熱エネルギーの形態で貯蔵される場合、前記ヒートポンプサイクル（１６）の前記作動流体（Ｆ）から前記媒体貯蔵サイクル（１１）の前記熱媒体（Ｍ）まで熱を移送するために、前記第１の圧縮ユニット（２１）を駆動するステップと、
電気エネルギーが前記タービンユニット（５５）によって作られる場合、前記媒体貯蔵サイクル（１１）の前記熱媒体（Ｍ）から前記タービンサイクル（１７）の前記作動流体（Ｆ）まで熱を移送し、前記タービンユニット（５５）を動作させるために作動流体（Ｆ）を供給し、それによって、前記流体／水熱交換器（４９）を用いて、前記タービンサイクル（１７）の前記作動流体（Ｆ）から前記貯水サイクル（３７）の前記水（Ｗ）まで熱を移送するステップであって、前記水／流体熱交換器（３６）に供給される前記水（Ｗ）の量及び／又は前記水冷ユニット（５０）に供給される前記水（Ｗ）の量は前記制御可能バルブユニット（４３）を用いて制御される、ステップと、
を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気エネルギーを熱エネルギーに変換するための及び熱エネルギーを貯蔵するためのシステムに関する。例えば、少なくとも１つの電気負荷を動作させるために及び／又は送電網に必要ではない発電所が過度の電気エネルギーを作る場合、係るシステムを使用する。具体的には、風力タービン又は太陽光発電所のような再生可能エネルギーの概念に基づいて電気を作る発電所は、環境状態に応じて生成された電力量の変化が起きる。したがって、係る発電所が過度の電力を生じさせる又は十分な電力を作ることができない状況が生じる可能性がある。電気負荷の動作能力を維持するために及び／又は配電網の安定性を維持するために、必要に応じて、発電所によって作られた余剰電気エネルギーを貯蔵し、また、再度、貯蔵エネルギーを放出することが役に立つ。
【背景技術】
【０００２】
余剰電気エネルギーを貯蔵するために電気エネルギーを熱エネルギーに変換することが可能であり、また蓄熱エネルギーを電気エネルギーに戻して変換し、電力を配電網に供給する、システムは、先行技術（例えば、米国特許第４０８９７４４Ａ号、欧州特許出願公開第２９４２４９２Ａ１号、又は欧州特許出願公開第２６０２４４３Ａ１号）において既知である。
【０００３】
米国特許出願公開第２０１６／０２２２８３０Ａ１号は、作動流体が循環することができるヒートポンプサイクルを有するシステムを開示する。ヒートポンプサイクルは、圧縮ユニットと、膨張ユニットと、媒体貯蔵サイクル内で循環することができる熱媒体を加熱するように適合される媒体加熱ユニットとを含む。ヒートポンプサイクルは、また、貯水サイクル内で循環することができる水から作動流体まで熱を移送するための水／流体熱交換器を含む。さらに、作動流体が循環することができるタービンサイクルが提供される。タービンサイクルは、タービンユニット、媒体冷却ユニット、及び流体／水熱交換器を含む。媒体冷却ユニットは媒体貯蔵サイクル内で循環する熱媒体を冷却するように適合され、流体／水熱交換器はタービンサイクルの作動流体から貯水サイクルの水まで熱を移送するように適合される。電気エネルギーが熱エネルギーの形態で貯蔵される場合、電気モータは圧縮ユニットを駆動させ、熱媒体は媒体加熱ユニットを用いて加熱される。他方では、蓄熱エネルギーが電気エネルギーの形態で放出される場合、タービンサイクルは動作し、タービンユニットは電気エネルギーを生じさせる。タービンサイクル内の作動流体は、媒体冷却ユニットを用いて加熱され、このとき、熱エネルギーは、タービンユニットによって生じる電気エネルギーに移送される。
【０００４】
係るシステムでは、タービンサイクル及びヒートポンプサイクルの効率は異なる場合がある。それらは、貯水サイクルを用いて相互に熱的に結合される。タービンサイクルを動作させることによって、特定量の熱エネルギーを蓄熱媒体から取り出し、続いて、ヒートポンプサイクルを動作させることによって、同じ量の熱エネルギーが交換される場合、貯水サイクル内の温水及び冷水の量に関して、不均衡状態が発生する可能性があり、システムの可用性に影響を及ぼす可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、全体的効率を改善するために、係る従来のシステムを改善することである。
【０００６】
本発明の目的は、電気エネルギーを熱エネルギーに変換するための、及び作動流体が循環し得るヒートポンプサイクルを含み得る熱エネルギーを貯蔵するためのシステムを用いて解決することである。ヒートポンプは、作動流体を圧縮するための第１の圧縮ユニット、及び／又は作動流体を膨張させるための膨張ユニット、及び／又は媒体加熱ユニットが第１の圧縮ユニットの下流に及び膨張ユニットの上流に流体的に接続され得るように流体的に接続され得る、媒体加熱ユニットを含み得る。好ましくは、水／流体熱交換器は、膨張ユニットの下流でヒートポンプサイクルに流体的に接続され得る。媒体加熱ユニットは、媒体貯蔵サイクル内で循環し得る熱媒体を加熱するように適合され得、水／流体熱交換器は、貯水サイクル内で循環することができる水から作動流体まで熱を移送するように適合され得る。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本システムは、さらに、作動流体が循環し得るタービンサイクルを含み得る。タービンサイクルは、タービンユニット、及び／又は媒体冷却ユニット、及び／又は媒体冷却ユニットがタービンユニットの上流にあり得るように流体的に接続され得る流体／水熱交換器を含み得る。好ましくは、流体／水熱交換器はタービンユニットの下流にあり得、媒体冷却ユニットは媒体貯蔵サイクルの熱媒体を冷却するように適合され得る。流体／水熱交換器は、作動流体から貯水サイクルの水まで熱を移送するように適合され得る。
【０００８】
貯水サイクルは、温水タンク、及び／又は第１の出口ポート及び好ましくは第２の出口ポートを有し得る、温水タンクの下流にある制御可能バルブユニットを含み得る。第１の出口ポートは、水／流体熱交換器を介して、冷水タンク及び／又は流体／水熱交換器と流体的に接続され得る。第２の出口ポートは、水冷ユニットを介して、冷水タンク及び／又は流体／水熱交換器と流体的に接続され得る。
【０００９】
本発明の別の態様に従って、電気エネルギーを熱エネルギーに変換するための及び熱エネルギーを貯蔵するためのシステムを動作させる方法が提供される。本方法は、１つ以上の以下のステップ、
−好ましくは、電気エネルギーが熱エネルギーの形態で貯蔵される場合、ヒートポンプサイクルの作動流体から媒体貯蔵サイクルの熱媒体まで熱を移送するために、第１の圧縮ユニットを駆動するステップと、
−好ましくは、電気エネルギーがタービンユニットによって作られる場合、媒体貯蔵サイクルの熱媒体からタービンサイクルの作動流体まで熱を移送し、タービンユニットを動作させるために作動流体を供給し、それによって、流体／水熱交換器を用いてタービンサイクルの作動流体から貯水サイクルの水まで熱を移送するステップと、を含み得る。好ましくは、水／流体熱交換器に供給される水の量及び／又は水冷ユニットに供給される水の量は制御可能バルブユニットを用いて制御され得る。
【００１０】
本発明のシステムは、熱媒体を含む媒体貯蔵サイクルを含む。タービンサイクルは媒体冷却ユニットを有し得、タービンユニットは、流体／水熱交換器を用いて貯水サイクルと熱的に結合され得る。ヒートポンプサイクルは、水／流体熱交換器を用いて、貯水サイクルと熱的に結合され得る。水冷ユニットは、温水タンクから取り出され得る貯水サイクルの水を冷却するように適合され得る空冷式水冷ユニットであり得る。制御可能バルブユニットは、温水タンクの下流に提供され得、第１の出口ポート及び好ましくは第２の出口ポートを有する。第１の出口ポートは第１の出口ラインと流体的に接続され得、第２の出口ポートは第２の出口ラインと流体的に接続され得る。出口ラインは、各々、冷水タンク及び／又は温水器と接続され得る。したがって、貯水サイクルとヒートポンプサイクルを結合する水／流体熱交換器、又は水冷ユニットのいずれかを用いて水を冷却することができる。水／流体熱交換器又は水冷ユニットによって冷却される量は制御可能バルブユニットを用いて制御される。
【００１１】
媒体貯蔵サイクルの熱媒体からの所与の量の熱の取り出しは、ヒートポンプサイクルを使用することによって、熱媒体の熱エネルギーを交換するときに生じる冷水の量と比較して、より大きい量の温水を作る。したがって、従来のシステムでは、貯水サイクルの低温タンクが温水タンクと同じ速度で充填されず、平均して、冷水タンクはタービンサイクルの作動流体を冷却する要件を満たすことができない。加えて、好ましくは、周囲空気によって水を冷却する水冷ユニットを提供することによって、タービンサイクルの冷却要件を満たすことができる。冷水がなくなることを回避し、本システムは可用性及び効率の増加をもたらす。
【００１２】
貯水サイクルは閉ループであり得、冷却要件を満たし、システムを利用可能に維持するために、追加の新鮮な冷水が供給される必要がないことが好ましい。水冷ユニットの冷却性能は十分である。１つの好ましい実施形態では、水冷ユニットは空冷式であり、周囲空気温度に近い範囲内にある、例えば、周囲空気温度と周囲空気温度＋１０℃との間の範囲内にある水温まで、水を冷却することが可能である。
【００１３】
水冷ユニットを通って及び／又は水／流体熱交換器を通って流れる水の流量は、バルブユニットを用いて調節され得ることが好ましい。バルブユニットの設定は、システムの動作要件によって決まり得る。例えば、制御ユニットは、バルブユニットを制御するために使用され得る。制御ユニットは、システムの動作パラメータ、及び／又は実際の周囲空気温度及び／又は予想の周囲空気温度のような環境パラメータのようなパラメータに応じて、制御信号を作成し得る。具体的には、予想の周囲空気温度を使用して、システムの適応性及び効率を向上させ得る。予想気温の上昇が考慮され得、システムの動作状態は、温度上昇及び空冷式水冷ユニットの冷却能力の低下に準備するために変わり得る。例えば、暖かい日が予想される場合、冷水タンク内に貯蔵される冷水の量は、より高荷重で空冷式水冷ユニットを動作することによって増加し得る。暖かい日に起因して、空冷式水冷ユニットを使用することができない、又は冷却性能が低下する場合、本システムは準備され得、冷水タンクは、タービンサイクルの作動流体を冷却するために、ひいては、システムを利用可能に維持するために冷水を十分に提供し得る。結果として、各々、電気エネルギーを配電網に充電し及び配電網から放電することによって配電網の安定性を維持することは改善される。
【００１４】
本システムの好ましい実施形態では、媒体貯蔵サイクルは閉ループであり得、媒体加熱ユニットの下流にある高温媒体リザーバ、及び／又は媒体冷却ユニットの下流にある低温媒体リザーバを含み得る。媒体貯蔵サイクル内で使用される熱媒体は、流体、具体的には、融解塩が好ましい。
【００１５】
タービンサイクルは、タービンサイクルの作動流体を圧縮するように適合される第２の圧縮ユニットを含み得る。第２の圧縮ユニットは、タービンユニットのタービン回転子又はタービンシャフトを用いて駆動され得る。第２の圧縮ユニットは１つ以上の圧縮機段を含み得る。
【００１６】
ヒートポンプサイクル内の第１の熱交換器を提供することも有利である。第１の熱交換器の放熱区分は、媒体加熱ユニットの下流に及び／又は膨張ユニットの上流に流体的に接続され得る。第１の熱交換器の蓄熱区分は、膨張ユニットの下流に及び第１の圧縮ユニットの上流に流体的に接続され得る。第１の熱交換器は復熱装置であり得る。
【００１７】
好ましい実施形態では、膨張ユニットは、少なくとも２つの膨張デバイス、好ましくは、第１の膨張デバイス及び第２の膨張デバイスを備える。第１及び第２の膨張デバイスは、相互に並列に流体的に接続されることが好ましい。第１の膨張デバイスが第２の膨張デバイスよりも高い作動流体温度を受け得るように、膨張デバイスは段階分けされ得る。係る実施形態では、第２の膨張デバイスが第１の膨張デバイスの下流に流体的に接続されることが好ましい第２の熱交換器の放熱区分の下流に流体的に接続されるとき、利点をもたらし得る。第２の熱交換器の蓄熱区分は、第１の膨張デバイスの下流に流体的に接続され得る。第２の熱交換器は復熱装置であり得る。
【００１８】
第１の熱交換器の下流に、作動流体を２つの分割流路に分割するために第１の流体バルブを設け得ることが有利であり、分割流路の一方は第１の膨張デバイスに導かれ、分割流路の他方は第２の膨張デバイスに導かれる。第２の流体バルブは、第１の膨張デバイス及び第２の膨張デバイスの下流に提供され得、２つの膨張デバイスから送達される作動流体流を混合する。第１の流体バルブは膨張デバイスに送達される作動流体の分割流路の質量流量を調節するために調節又は制御されることが好ましい。それを行う際、２つの膨張デバイスから送達される流体流の所望の温度及び／又は所望の圧力を達成することができる。例えば、２つの膨張デバイスから送達される流体流は、既定の許容値の範囲内の同じ圧力及び／又は温度を有し得る。
【００１９】
また、膨張ユニットの３つ以上の膨張デバイスを提供することが可能である。係る複数の膨張機は、効率を向上させるために、作動流体の特性を変えることを含み得る。また、温度限界（例えば、１００℃又は８０℃以下）を下回る作動流体温度で動作する少なくとも１つの膨張デバイスは、費用効率が高い従来の設計を有し得る。
【００２０】
ヒートポンプサイクル及び／又はタービンサイクルで使用することができる作動流体は、好ましくは気体状態の二酸化炭素（ＣＯ２）であり得る。
【００２１】
本発明の好ましい実施形態は、従属請求項、明細書、及び図面に含まれる。
【００２２】
さらに好ましい実施形態では、少なくとも１つの環境パラメータに応じて制御可能バルブユニットを制御するように適合され得る制御ユニットが存在し得る。少なくとも１つの環境パラメータは、水冷ユニットの付近の実際の気温及び／又は予想気温を含み得る。
【００２３】
好ましくは、ヒートポンプサイクル及び／又はタービンサイクルの作動流体は気体であり、及び／又は媒体貯蔵サイクルの熱媒体は融解塩である。
【００２４】
ヒートポンプサイクル及びタービンサイクルは、流体的に分離された閉ループ又は共通の集積流体回路のいずれかであり得る。
【００２５】
以下では、好ましい実施形態は、添付図を参照して詳細に説明されている。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明による、システムの好ましい実施形態の概略的ブロック図である。
【図２】図１に示されるヒートポンプサイクルの好ましい実施形態の概略的ブロック図である。
【図３】例示的な動作状態及び／又は環境状態を用いて、本発明の機能を例証する概略的ブロック図を示す。
【図４】例示的な動作状態及び／又は環境状態を用いて、本発明の機能を例証する概略的ブロック図を示す。
【図５】例示的な動作状態及び／又は環境状態を用いて、本発明の機能を例証する概略的ブロック図を示す。
【図６】例示的な動作状態及び／又は環境状態を用いて、本発明の機能を例証する概略的ブロック図を示す。
【図７】より少ない熱交換ユニットを伴う、コンパクト設計を有するシステムの別の実施形態を例証する概略的ブロック図である。
【図８】より少ない熱交換ユニットを伴う、コンパクト設計を有するシステムの別の実施形態を例証する概略的ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図１はシステム１０の実施形態を示す。システム１０は、電気エネルギーを熱エネルギーに変換し、媒体貯蔵サイクル１１内で循環することができる熱媒体Ｍを使用することによって、熱エネルギーを貯蔵するように適合される。また、システム１０は、蓄熱エネルギーを電気エネルギーに戻して変換するように適合される。それを行う際、システム１０は、余剰電力を送電網又は発電所から取り出し、要求に応じて、電力を送電網に又は電気負荷を提供するために使用することができる。したがって、システム１０は、特に、送電網の安定性を維持することが可能である。システム１０は、特に、環境状態に非常に依存する太陽光又は風力のような再生可能エネルギーから電力を生じさせる発電所と接続して利点をもたらす。係る発電所では、作られた電力だけが、ある制限値の範囲内で制御可能であり、発電所の効率に対する悪影響が原因で、より少ない電力が要求される場合、電気生産を減らす、又は負荷若しくは配電網から発電所の接続を切ることが望ましくない。
【００２８】
媒体貯蔵サイクル１１は、高温熱媒体Ｍを貯蔵するための高温媒体リザーバ１２と、低温熱媒体を貯蔵するための低温媒体リザーバ１３とを含む。本明細書における用語「高温」及び「低温」は各々の媒体又は流体の温度差を表し、「高温」は、媒体又は流体が同じサイクル内の「低温」の場所と比較してより高い温度を有する場所を意味する。したがって、高温タンク又はリザーバの中の流体又は媒体の温度は、低温リザーバ又はタンク内の温度よりも高い。温度の絶対値は特定のシステム設計によって決まり、使用されるシステムの構成要素、使用される流体、媒体等によって変わる。
【００２９】
好ましい実施形態では、媒体貯蔵サイクル１１は、閉ループである。熱媒体Ｍは、本発明の例では、流体であり、融解塩が好ましい。また、他の媒体も使用することができる。媒体貯蔵サイクル１１は、低温媒体リザーバ１３の下流に及び高温媒体リザーバ１２の上流に流体的に接続される媒体加熱ユニット１４を含む。低温媒体リザーバ１３から流れる熱媒体Ｍは、媒体加熱ユニット１４を用いて加熱され、続いて、高温媒体リザーバ１２に供給される。高温媒体リザーバ１２から流体的に下流に及び低温媒体リザーバ１３から流体的に上流に、媒体冷却ユニット１５が提供される。媒体加熱ユニット１４及び媒体冷却ユニット１５は、本発明の例では、熱交換器であり、復熱装置が好ましい。媒体加熱ユニット１４は、ヒートポンプサイクル１６内で循環することができる作動流体Ｆの熱を熱媒体Ｍに移送するように適合される。媒体冷却ユニット１５は、熱媒体Ｍから、タービンサイクル１７内で循環することができる作動流体Ｆまで、熱を移送するように適合される。ヒートポンプサイクル１６及びタービンサイクル１７は、相互に流体的に接続されていない。サイクル１６、１７の両方は、各々、媒体加熱ユニット１４及び媒体冷却ユニット１５を用いて、媒体貯蔵サイクル１１と熱的に結合される。
【００３０】
ヒートポンプサイクル１６及び／又はタービンサイクル１７の作動流体Ｆに関して、気体及び／又は液体及び／又は蒸気を使用することができる。本発明の例では、ガス状作動流体Ｆが提供され、二酸化炭素（ＣＯ２）が好ましい。
【００３１】
ヒートポンプサイクル１６は、図１及び図２に従った例では、作動流体Ｆが循環することができる閉ループである。ヒートポンプサイクル１６は、作動流体Ｆを圧縮するための及び圧縮された作動流体Ｆを媒体加熱ユニット１４（復熱装置の放熱区分）に供給するための第１の圧縮ユニット２１を含む。
【００３２】
媒体加熱ユニット１４の流体的に下流に、膨張ユニット２２が接続される。膨張ユニット２２は１つ以上の膨張段階を有し得る。本発明の例では、第１の膨張デバイス２３及び第２の膨張デバイス２４を備える２段式膨張ユニット２２が提供される。
【００３３】
また本発明の例において図１に示されるように、第１の熱交換器２６（好ましくは、復熱装置）の放熱区分は、媒体加熱ユニット１４の下流に及び膨張ユニット２２の上流に、例では、第１の膨張デバイス２３の上流に流体的に接続される。第１の膨張デバイス２３の下流に、第２の熱交換器２７（好ましくは、復熱装置）の蓄熱区分が、ヒートポンプサイクル１６に流体的に接続される。ヒートポンプサイクル１６の作動流体Ｆの少なくとも一部は、第１の熱交換器２６の放熱区分、第１の膨張デバイス２３、第２の熱交換器２７の蓄熱区分を通って、さらに、第１の熱交換器２６の蓄熱区分を介して、第１の圧縮ユニット２１の低圧及び／又は低温の入口側に戻るように、媒体加熱ユニット１４の下流に流れる。作動流体Ｆの別の部分は、第１の熱交換器２６の放熱区分から、第２の熱交換器２７の放熱区分を介して、第２の膨張デバイス２４及び水／流体熱交換器３６を通って流れる。
【００３４】
ヒートポンプサイクル１６の内部の流体の流動及び接続は、具体的に、図２に示される。第１の熱交換器２６の放熱区分の下流に、第１の膨張機への流体ライン２９及び第２の膨張機への流体ライン３０と接続される第１の流体バルブ２８が提供される。第１の膨張機への流体ライン２９は第１の膨張デバイス２３の高圧側と接続され、第２の膨張機への流体ライン３０は、第２の熱交換器２７の放熱区分を介して、第２の膨張デバイス２４の高圧側と接続される。温度膨張デバイス２３、２４の両方の低圧出口側は、第２の熱交換器２７の蓄熱区分の上流にある第２の流体バルブ３１の各々の入口ポートと接続される。水／流体熱交換器３６の蓄熱区分は、第２の膨張デバイス２４の出口と第２の流体バルブ３１との間に流体的に接続される。
【００３５】
第１の流体バルブ２８から出る作動流体Ｆの分割流路の質量流量はこの第１の流体バルブ２８を用いて調節され、これにより、第２の流体バルブ３１に達する作動流体Ｆの流路の温度は同じ温度を有する。
【００３６】
図２に従った例では、作動流体Ｆは、第１の圧縮ユニット２１の下流に及び媒体加熱デバイス１４の上流にあり、高温及び高圧レベル（例えば、４７０℃及び約２００バール）である。媒体加熱ユニット１４を通って流れるとき、熱を熱媒体Ｍに移送した後、ヒートポンプサイクル１６内の作動流体Ｆの温度は、例えば、約３００℃まで減る。さらに第１の熱交換器２６の放熱区分を通って流れるとき、作動流体Ｆの温度は、さらに、第１の膨張デバイス２３の入口において、例えば、１７０℃まで減少する。低圧膨張デバイス２４に向かって第２の膨張機への流体ライン３０を通って流れる作動流体の一部は、第２の熱交換器２７の放熱区分を通って流れ、それによって、膨張ユニット２２の下流にある、本発明の例では、２つの膨張デバイス２３、２４の下流にある（すなわち、本発明の例では、第２の流体バルブ３１）作動流体Ｆまで、熱を移送する。本実施形態では、第２の膨張デバイス２４の入口（高圧）側における温度は約６０℃〜６５℃であり得る。膨張ユニット２２及び膨張デバイス２３、２４の高圧入口側における作動流体Ｆの圧力は、各々、第１の圧縮ユニット２１の高圧出口側における圧力に一致する。
【００３７】
本発明の例では、作動流体Ｆの圧力は、膨張ユニット２２において約４５〜５０バールに減る。本発明の例では、第１の膨張デバイス２４の出口における作動流体Ｆの温度は５０℃〜５５℃の範囲内であり得、第２の膨張デバイス２４の出口における温度は約１０℃  １５℃の範囲内であり得る。その後、第２の膨張デバイス２４からの作動流体Ｆの温度は、第２の流体バルブ３１において混合される前に、第１の膨張デバイス２３の出口において水／流体熱交換器３６を用いて、作動流体の温度レベルまで増加する。第２の流体バルブ３１の下流で、作動流体温度は第２の熱交換器２７及び第１の熱交換器２６の蓄熱区分を介して増加する。第２の熱交換器２７の下流及び第１の熱交換器２６の上流では、作動流体の温度は約１３０℃〜１４０℃であり得、第１の圧縮ユニット２１の低圧入口側における第１の熱交換器２６の下流では、作動流体Ｆの温度は、約４５〜５０バールの圧力において、約２８０℃〜３００℃であり得る。
【００３８】
第１の圧縮ユニット２１は電気モータ３８を用いて駆動される。図１及び図２に概略的に示されるように、電気モータ３８は、第１の圧縮ユニット２１及び膨張ユニット２２を駆動するために、共通シャフト３９を駆動するために使用することができる。
【００３９】
既に上記に説明したように、膨張ユニット２２から、本発明の例では、第２の膨張デバイス２４から下流に流れるヒートポンプサイクル１６の作動流体Ｆは、水／流体熱交換器３６を通って送られる。水／流体熱交換器３６は復熱装置であり得る。水／流体熱交換器３６は、ヒートポンプサイクル１６の貯水サイクル３７内で循環することができる水Ｗから作動流体Ｆまで熱を移送するように適合される。
【００４０】
貯水サイクル３７は、温水タンク４０と、温水タンク４０から制御可能バルブユニット４３の入力４２まで温水Ｗを供給するように適合される温水ポンプ４１とを含む。制御可能バルブユニット４３は第１の出口４４及び第２の出口４５を有する。第１の出口４４は、水／流体熱交換器３６を介して、冷水タンク４６と流体的に接続され得る。冷水ポンプ４７を用いて、冷水タンク４６からの冷水Ｗは、第３の流体バルブ４８を介して、流体／水熱交換器４９に供給することができる。流体／水熱交換器４９は、タービンサイクル１７内で循環することができる作動流体Ｆから、冷水タンク４６から供給された水Ｗまで熱を移送するように適合される。流体／水熱交換器４９の下流側は温水タンク４０と接続される。
【００４１】
制御可能バルブユニット４３の第２の出口４５は、周囲空気によって冷却される空冷式水冷ユニット５０を介して、第２の流体バルブ４８の別の入口と流体的に接続される。温水ポンプ４１から供給された温水Ｗの量又は流動は、制御可能バルブユニット４３の第１の出口４４と第２の出口４５との間に任意に分配することができる。したがって、温水タンク４０からの温水Ｗは、水／流体熱交換器３６を通って冷水タンク４６に向かって、又は、水冷ユニット５０を通って第３の流体バルブ４８を介して流体／水熱交換器４９に向かってのいずれかで流れることができる。
【００４２】
代替の実施形態では、また、第３の流体バルブ４８を省略すること、又は第３の流体バルブ４８を水／流体熱交換器３６の下流に及び冷水タンク４６の上流に位置付けることが可能であろう。水冷ユニット５０の下流ポートは、また、冷水タンク４６と接続され得る。
【００４３】
制御可能バルブユニット４３は、例えば、制御可能な三方弁、又は二方弁の組み合わせであり得る。各々の出口４４及び出口４５から出る出力流量を調節するための制御ユニット５１を用いて制御されることが好ましい。制御可能バルブユニット４３を調節するために、制御ユニット５１は、制御信号Ｓを制御可能バルブユニット４３に伝送する。制御ユニット５１は、また、ポンプ及び／又は電気モータ３８、及び／又はシステム１０の任意の他の構成要素若しくはサブシステムを制御し得る。
【００４４】
少なくとも１つの入力信号が制御ユニット５１に提供され得、それに基づいて制御信号Ｓが計算又は測定され得る。特に、システム１０の動作状態の特徴を示すパラメータ及び／又は実際の環境状態を表すパラメータ及び／又は予想の環境状態を表すパラメータは、制御ユニット５１に対する入力として使用することができる。本発明の例では、具体的に、実際の周囲空気温度Ｔａ及び／又は予想の周囲空気温度Ｔｆの特徴を示す少なくとも１つの入力信号は、制御ユニット５１への入力として発信することができる。
【００４５】
タービンサイクル１７は、図１及び図２の例では、閉ループである。タービンサイクル１７は、媒体冷却ユニット１５の下流にタービンユニット５５を含む。タービンユニット５５は、電気エネルギーを生じさせるように適合される。作動流体Ｆの流動は、タービン５７（好ましくは、ガスタービン）のタービンシャフト５６を駆動するために使用することができる。タービンシャフト５６の回転は、電力を生じさせるために、タービンユニット５５の発電機５８を駆動するために使用することができる。
【００４６】
タービン５７の低圧側の下流のタービンサイクル１７では、作動流体Ｆは冷却され、本実施形態では、第３の熱交換器５９の放熱区分を通って及び／又は第４の熱交換器６０の放熱区分を通って流れる。熱交換器５９、６０は復熱装置が好ましい。第４の熱交換器６０の放熱区分の下流に、第４の流体バルブ６１は、作動流体Ｆの流動を第２の圧縮ユニット６２に向かって直接流れる第１の流動と、第２の圧縮ユニット６２に向かって流体／水熱交換器４９の放熱区分を介して送られる第２の流動とに分配するために提供される。本発明の例では、第２の圧縮ユニット６２は、複数の圧縮機段又はデバイス、例えば、第１の圧縮デバイス６３及び第２の圧縮デバイス６４を備える。第１の圧縮デバイス６３は、その低圧入口側において、第４の流体バルブ６１から直接第１の流動を受け、第２の圧縮デバイス６４は、その低圧入口側において、流体／水熱交換器４９を介して冷却される第４の流体バルブ６１から第２の流動を受ける。第２の圧縮ユニット６２は、本発明の例では、タービンシャフト５６を用いて駆動される。
【００４７】
第２の圧縮ユニット６２の高圧出口側は、第３の熱交換器５９の蓄熱区分と流体的に接続される。第１の圧縮デバイス６３の高圧出口は、第３の熱交換器５９の蓄熱区分と流体的に直接接続され、第２の圧縮デバイス６４の高圧出口は、第４の熱交換器６０の蓄熱区分を介して、第３の熱交換器の蓄熱区分と流体的に接続される。
【００４８】
好ましい実施形態では、媒体冷却ユニット１５の下流における作動流体Ｆの温度は、約２３０〜２５０バール（好ましくは、２４０バール）の圧力において、約４３０℃〜４７０℃（好ましくは、４５０℃）である。タービン５７を通って送られた後、例えば、作動流体Ｆの温度は約３１０℃まで減少し、例えば、圧力は、約６５〜７０バールまで減少する。タービン５７の低圧出口側から、作動流体Ｆは第３の熱交換器５７の放熱区分を通って流れ、それによって、例えば、２００℃の温度まで下がった熱を放出し、さらに、第４の熱交換器６０の放熱区分を通って送られることによって、作動流体の温度は、第４の流体バルブ６１の入口において、約６５℃〜７０℃まで下がって減少し得る。流体／水熱交換器４９を通って送られる第２の流体流動は熱を水Ｗに向かって移送し、その温度は、第２の圧縮デバイス６４の低圧入力側において、例えば、２５℃〜３０℃まで下がって増加する。
【００４９】
第１の圧縮デバイス６３を通って流れる作動流体Ｆは、第３の熱交換器５９の蓄熱区分を通って送られる前に、例えば、約２４０バールにおいて１９０℃になるまで、その温度及びその圧力を増加させ、その温度は、さらに、媒体冷却ユニット１５を通って送られる前に、例えば、２８０℃まで増加する。第２の圧縮デバイス６４の高圧出口において、作動流体Ｆの温度及び圧力は、第４の熱交換器６０の蓄熱区分に入る前に、約２４０バールの圧力において、約５５℃〜６０℃まで増加し、第３の熱交換器５９の蓄熱区分に向かって流れる作動流体Ｆの温度は、第１の圧縮デバイス６３の高圧出力側と大体同じ温度及び圧力レベルまで増加する。
【００５０】
さらに、本発明の例では、高温媒体リザーバ内に貯蔵される熱媒体（具体的には、融解塩）は、約４６０℃の温度を有し、低温媒体リザーバ内に貯蔵される熱媒体の温度は約２９０℃である。
【００５１】
貯水サイクル３７の水Ｗは、温水タンク内で約６０℃の温度を有する。冷水タンク内に貯蔵される水の温度は約１９℃である。空冷式水冷ユニット５０を用いて冷却される水Ｗは、空冷式水冷ユニット５０の環境において、実際の周囲空気温度Ｔａを上回る温度を有する。実際の周囲空気温度Ｔａに応じて、水冷ユニット５０の下流の出口側における水Ｗの温度は、実際の周囲空気温度Ｔａよりも約１０℃高い場合がある。
【００５２】
図７及び図８に従って本システムの実施形態に概略的に示されるように、ヒートポンプ回路１６及びタービン回路１７で使用される作動流体Ｆが同じ場合、熱交換ユニットの数を減らすために、ヒートポンプ回路１６及びタービン回路１７を統合することも可能である。電気モータ３８及び発電機５８は、１つのモータ発電機ユニット３８、５８として実現され得る。媒体加熱ユニット１４及び媒体冷却ユニット１５は物理的に同一のユニット若しくは復熱装置であり得る、及び／又は第１の熱交換器２６及び第３の熱交換器５９は物理的に同一の熱交換器若しくは復熱装置であり得る、及び／又は第２の熱交換器２７及び第４の熱交換器６０は物理的に同一の熱交換器若しくは復熱装置であり得る、及び／又は水／流体熱交換器３６及び流体／水熱交換器４９は物理的に同一の熱交換器若しくは復熱装置であり得る。これは、システム１０の動作パラメータ、具体的には、温度及び／又は圧力及び／又は質量流量を調節することによって、熱交換ユニット又は熱交換器が上記に示したものと同様になり得るため可能になる。図１及び図２に示される２つの熱交換ユニットを、図７及び図８に示される１つの単一ユニットに統合することを可能にするために、複数の制御可能バルブ７１を伴うバルブ配置７０が提供される。本発明の例では、バルブ配置７０は、統合されたヒートポンプ１６及びタービン回路１７を画定する流体ラインと流体接続して配置される６つのバルブ７１を含む。バルブ７１は、制御ユニット５１又は別の制御デバイスを用いて制御することができる。バルブ７１は矩形を用いて概略的に示され、任意の適切な既知の流体バルブ構成で実現され得る。
【００５３】
図７及び図８に示される破線は、バルブ配置７０のバルブ７１の切り替え位置によって作動流体Ｆが流れない遮断された流体通路を示す。実線又は連続線は、作動流体Ｆの流動を可能にする流体接続を示す。したがって、図７に示されるシステム１０の状態では、ヒートポンプサイクル１６はアクティブであり、作動流体Ｆの流動は図１及び図２に示されるヒートポンプサイクル１６を通る作動流体Ｆの流動に一致する。図８に示されるシステム１０の状態では、タービンサイクル１７はアクティブであり、図８に示される作動流体Ｆの流動は、図１及び図２に示されるタービンサイクル１７を通る作動流体Ｆの流動に一致する。したがって、作動流体Ｆの流動は、熱エネルギーが媒体貯蔵回路１１の熱媒体に蓄えられ又はそこから抽出されることになるかどうかによって、ヒートポンプ回路１６内の作動流体Ｆの流動（図７の実線）又はタービン回路１７内の作動流体Ｆの流動（図８の実線）のいずれかに一致する。
【００５４】
以下では、図１及び図２の実施形態、又は図７及び図８のいずれかの実施形態のシステム１０の機能はより詳細に説明される。これまで説明したシステム１０は、以下のように作動する。
【００５５】
発電所（例えば、ソーラパネル及び／又は風力タービンを備える発電所）が電気負荷又は送電網に必要ではない過度の電力を生じさせる場合、余剰電力は、本発明に従ったシステム１０の熱エネルギーの形態で貯蔵することができる。係る場合、余剰電力は電気モータ３８を駆動させるために使用される。ヒートポンプサイクル１６では、作動流体Ｆは循環し、加熱され、第１の圧縮ユニット２１を用いて圧縮される。作動流体Ｆの熱エネルギーは、少なくとも部分的に、媒体加熱ユニット４０を用いて、媒体貯蔵サイクル１１内で循環する熱媒体Ｍまで移送される。加熱された熱媒体は高温媒体リザーバ１２内に貯蔵される。同時に、貯水サイクル３７内で循環する水Ｗは、水／流体熱交換器３６を用いて、熱をヒートポンプサイクル１６の作動流体Ｆまで移送する。したがって、電気エネルギーが熱エネルギーに移送されるとき、温水タンク４０が放出され、冷水タンク４６を満たす。
【００５６】
他方では、負荷又は配電網が追加の電力を必要とする場合、高温媒体リザーバ１２からの熱媒体Ｍは、低温媒体リザーバ１３に向かって供給され、それによって、媒体冷却ユニット１５を介して、タービンサイクル１７内で循環する作動流体Ｆまで熱を移送する。加熱された作動流体Ｆは、タービンユニット５５に供給され、タービン５７内で膨張し、それによって、負荷又は配電網に供給することができる電気エネルギーになる、発電機５８を用いて変換される回転エネルギーを生じさせる。タービンサイクル１７内で循環する作動流体Ｆは、流体／水熱交換器４９を用いて冷却され、流体／水熱交換器４９は、タービンサイクルの作動流体Ｆから貯水サイクル３７内で循環する水Ｗまで熱を移送し、これにより、冷水タンク４６は放出され、温水タンク４０を満たす。
【００５７】
ヒートポンプサイクル１６及びタービンサイクル１７の効率は異なる。これは、ある量の熱エネルギー（熱）がタービンサイクル１７を用いて電気エネルギーを作るために熱媒体Ｍから取り出される場合、タービンサイクル１７の作動流体Ｆを冷却するために、一定の水分量が冷水タンク４６から放出されることを意味する。ヒートポンプサイクル１６が熱エネルギー（熱）を媒体貯蔵サイクル１１の熱媒体Ｍに移送するシステム１０の動作状態では、水／流体熱交換器３６を用いて、水Ｗからヒートポンプサイクル１６の作動流体Ｆまで熱を移送するために、一定の水分量が温水タンクから放出される。熱媒体Ｍの熱エネルギーが一定レベルで維持されるが、説明された動作状態の各々のタンク４０、４６から取られた水Ｗの量は異なり、これにより、冷水タンク４６は温水タンク４０と同じ速度で充填されない場合があり、徐々に、冷水タンク４６が空になる。したがって、システム１０の往復効率に影響を受ける。
【００５８】
この問題を克服するために、空冷式水冷ユニット５０は提供される。水Ｗは、タービンサイクル１７の作動流体Ｆを冷却するために、温水タンク４０から放出され、空冷式水冷ユニット５０を介して、流体／水熱交換器４９まで送られることができる。この空冷式水冷ユニット５０は、ヒートポンプサイクル１６の動作から独立して作動し、ひいては、さらなる適応性を提供する。水／流体熱交換器３６及び空冷式水冷ユニット５０を通って流れる水の量は、制御ユニット５１によって制御される制御可能バルブユニット４３を用いて制御することができる。
【００５９】
さらに、この構造は、システム１０が、例えば、暖かい日が予想される場合（周囲空気温度が比較的温かい場合）に備えて準備する潜在能力を提供する。
【００６０】
ここで、ほんの一例として、図３〜図６に概略的に示されるシステム１０の例示的な状態について言及する。また、他の動作状態が発生する可能性があり、システム１０によって操作することができる。図３〜図６は、例として、システム１０の利点を説明するために提供される。
【００６１】
制御可能バルブユニット４３は、水Ｗの第１の流量Ｒ１を第１の出力４４から水／流体熱交換器３６に、第２の流量Ｒ２を第２の出力４５から空冷式水冷ユニット５０に供給する。初期状態では、これらの流量Ｒ１、Ｒ２は既定量を有し、例えば、図３に示されるものに等しくなる可能性があることが想定される。冷水タンク４６の水位は、例えば、中レベルにあり、この状態では、冷水タンク４６内の冷水Ｗの量を増加させ、同時に、冷水Ｗを冷水タンク４６から取り出すための十分な適応性がある。
【００６２】
図４に示される状況では、実際の周囲空気温度Ｔａは予想外に高いことが想定される。したがって、空冷式水冷ユニット５０は、水Ｗを冷却するために使用することができない。したがって、制御可能バルブユニット４３は、水／流体熱交換器３６に向かって第１の流量Ｒ１だけを提供することができ、本発明の例では、第２の流量Ｒ２をゼロまで減少させる。この状況（既に上記に説明されている状況）では、平均して、電気エネルギーから熱エネルギーに変換される及び熱エネルギーから電気エネルギーに変換されるエネルギーの量が（十分に長期間にわたる場合では）平均して等しいことを想定すると、冷水タンク４６のレベルは維持できない。したがって、図４に例示されるように、冷水タンク４６の水位は、望ましくない低レベルまで減少し、乾燥する場合がある。
【００６３】
本発明のシステムは、システム１０が予想の暖かい日に備える動作を準備するために、周囲空気の予想温度Ｔｆを使用することが可能である。図５に示されるように、翌日、又は翌日以降の日のうちの１日の予想温度Ｔｆが高く、この状態では、空冷式水冷ユニット５０は、水Ｗを冷却する要求に応じて作動することが可能ではない。係る状況では、制御ユニット３１は、制御信号Ｓを用いて制御可能バルブユニット４３を制御し、（流体／水熱交換器４９を用いて）タービンサイクル１７内で循環する作動流体Ｆを冷却するために、空冷式水冷ユニット５０に対して温水タンク４０から向かう水Ｗの第２の流量Ｒ２を増加させる。したがって、図５に示されるように、冷水タンク４６から放出されることが必要である水Ｗは減少し、冷水タンク４６の水位は増加し得る。
【００６４】
ここで、図６は、予想の暖かい日の動作状態を示す。空冷式水冷ユニット５０を使用することができないことと、第２の流量Ｒ２が本発明の例ではゼロまで減ることとが分かる。既に説明したように、係る状況では、冷水タンク４６のレベルは減少する。しかし、冷水タンク４６のレベルが事前に増加したため、冷水タンク４６内に提供される冷水Ｗの量がタービンサイクル１７内の作動流体Ｆを冷却する動作に不十分である危険性は回避される。それを行う際、温暖な天気（温かい周囲空気）の少なくとも１つの特定の時間周期は、いずれの制限もなく、維持することができる。したがって、システム１０の適応性及び可用性並びに全効率は、従来のシステムと比較して増加する。
【００６５】
本発明は、システム１０と、システム１０を動作させる方法とに言及している。システム１０は、ヒートポンプサイクル１６、タービンサイクル１７、媒体貯蔵サイクル１１、及び貯水サイクル３７を含む。ヒートポンプサイクル１６を用いて、作動流体Ｆの熱は、熱エネルギーを貯蔵するために熱媒体Ｍに移送することができる。タービンサイクル１７を用いて、熱媒体Ｍの熱は作動流体Ｆまで移送することができる。それを行う際、電気エネルギーは、ヒートポンプサイクル１６又はタービンサイクル１７のいずれかを動作させることによって、熱エネルギー（熱媒体の熱）に変換することができる、又は熱エネルギー（熱媒体の熱）から電気エネルギーに移送することができる。貯水サイクル３７は、タービンサイクル１７の作動流体Ｆを冷却し、ヒートポンプサイクル１６の作動流体Ｆを加熱するために使用される。貯水サイクル３７とヒートポンプサイクル１６との間の熱的結合は水／流体熱交換器３６を用いて提供され、貯水サイクル３７とタービンサイクル１７との間の熱的結合は流体／水熱交換器４９を用いて提供される。貯水サイクル３７は、加えて、水／流体熱交換器３６から独立して動作することができる空冷式水冷ユニット５０を含むことが好ましい。
【００６６】
本発明は、システム１０と、システム１０を動作させる方法とに言及している。システム１０は、ヒートポンプサイクル１６、タービンサイクル１７、媒体貯蔵サイクル１１、及び貯水サイクル３７を含む。ヒートポンプサイクル１６を用いて、作動流体の熱は、熱エネルギーを貯蔵するために熱媒体（Ｍ）に移送することができる。タービンサイクル１７を用いて、熱媒体（Ｍ）の熱は作動流体（Ｆ）に移送することができる。それを行う際、電気エネルギーは、ヒートポンプサイクル１６又はタービンサイクル１７のいずれかを動作させることによって、熱エネルギーに変換することができる、又は熱エネルギーから電気エネルギーに移送することができる。貯水サイクル３７とヒートポンプサイクル１６との間の熱的結合は水／流体熱交換器３６を用いて提供され、貯水サイクル３７とタービンサイクル１７との間の熱的結合は流体／水熱交換器４９を用いて提供される。貯水サイクル３７は、加えて、水／流体熱交換器３６から独立して動作することができる空冷式水冷ユニット５０を含む。
【符号の説明】
【００６７】
１０  システム
１１  媒体貯蔵サイクル
１２  高温媒体リザーバ
１３  低温媒体リザーバ
１４  媒体加熱ユニット
１５  媒体冷却ユニット
１６  ヒートポンプサイクル
１７  タービンサイクル
２１  第１の圧縮ユニット
２２  膨張ユニット
２３  第１の膨張デバイス
２４  第２の膨張デバイス
２６  第１の熱交換器
２７  第２の熱交換器
２８  第１の流体バルブ
２９  第１の膨張機への流体ライン
３０  第２の膨張機への流体ライン
３１  第２の流体バルブ
３６  水／流体熱交換器
３７  貯水サイクル
３８  電気モータ
３９  シャフト
４０  温水タンク
４１  温水ポンプ
４２  制御可能バルブユニットの入力
４３  制御可能バルブユニット
４４  制御可能バルブユニットの第１の出力
４５  制御可能バルブユニットの第２の出力
４６  冷水タンク
４７  冷水ポンプ
４８  第３の流体バルブ
４９  流体／水熱交換器
５０  空冷式水冷ユニット
５１  制御ユニット
５５  タービンユニット
５６  タービンシャフト
５７  タービン
５８  発電機
５９  第３の熱交換器
６０  第４の熱交換器
６１  第４の流体バルブ
６２  第２の圧縮ユニット
６３  第１の圧縮デバイス
６４  第２の圧縮デバイス
７０  バルブ配置
７１  バルブ
Ｆ  作動流体
Ｍ  熱媒体
Ｓ  制御信号
Ｔａ  実際の気温
Ｔｆ  予想の気温
Ｗ  水
【図１】
2020531779.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2020531779.tif 000009
【図８】
2020531779.tif 000010
【国際調査報告】
2020531779.tif 000011
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