用于使用串联连接的热能存储单元来存储能量的能量存储装置和方法与流程

本发明涉及能量存储装置，该能量存储装置包括多个热能存储单元，其中至少两个热能存储单元串联连接。本发明还涉及通过这种能量存储装置来存储能量的方法。

背景技术：

1、为了发电，越来越多地使用风能和太阳能等可再生能源。然而，经常与可再生能源相关的问题是所产生的电力的持续可用性。例如，风具有间歇性，并且不会24小时且每周7天不间断地吹。太阳能仅在白天可用，并且高度依赖于天气条件，尤其是云量。因此，为了使可再生能源更具吸引力并提高从这些能源产生的电能的可用性，需要存储能量。当今，有不同的能量存储技术可用，其范围包括电池、泵存储系统、压缩空气存储和各种使用热量的能量存储技术，无论是高端还是低端。通过这些能量存储技术，在可再生能源过剩时期，能量以例如热能、压缩空气或化学能的形式存储，并且随后在可再生能源需求量大和/或低可用性期间转化为电能并使用。

2、当今能量存储系统面临的主要问题是它们的效率和相对较低的能量存储密度(每单位表面或体积存储的能量)。

3、基于压缩空气存储能量的系统例如公开于wo 2004/072452 a1、de 10 2011 112280a1、us2012/0085087 a1、de 44 10 440a1、wo 2016/176174a1和cn 103353060 a。

4、在同一申请人的wo 2019/149623 a1中，提出了一种能量存储装置，其中由固体材料制成的热存储元件布置在气体容器内。热存储元件可以通过电加热装置加热。因此，该装置允许热能和压缩气体的组合存储。存储的压缩气体已经被加热，因此可以直接用于例如驱动燃气涡轮机。

5、关于大规模应用，基于液态盐加热的熔盐能量存储系统是已知的。在这些系统中，盐在高能量可用性期间被加热并在需要能量时被使用，以产生用于驱动蒸汽涡轮机的加热蒸汽。

6、大多数当前可用的用于产生蒸汽的能量存储系统具有共同的缺点，即使用中间介质来为热存储器进行充能和/或提取用于产生蒸汽的热量。中间介质(例如空气、熔盐等)被单独的能源加热，并且在存储器中积累的热量通过热传递过程用于产生蒸汽。因此，中间介质通过来自热存储器的热传递被加热，然后将获得的热能传递至热交换器中的蒸汽。这些将能量从存储装置转移到蒸汽的间接过程提供了额外的寄生损失并显著地降低了系统效率。此外，循环中间介质所需的附加设备使系统复杂且鲁棒性更低。

7、近来，已经提出了使用石头或混凝土形式的固体存储材料的能量存储装置，以便存储热能。存储的热能可以在需求量大期间用于产生蒸汽以加热或用于驱动蒸汽发电装置，以便将存储的热能转换回电能。

8、在一些出版物中，提出了固体材料，例如石墨(wo 2005/088218 a1；us 4,136,276a)、金属(铁–ep 1 666 828a2、钢–wo 91/14906a1)或mga(wo 2014/063191 a1)作为存储材料。在一些出版物中，建议通过电阻性加热器(wo 2005/088218 a1、wo 91/14906a1和wo 2012/038620a1)或通过感应(us 4,136,276 a)来加热固体存储材料。

9、为了基于存储的热能产生蒸汽，wo 2005/088218 a1中提出提供管道，以便沿着存储材料引导水。在ep 1 666 828a2所公开的装置中，在金属存储材料内提供导管。在wo 91/14906a1中，使用带有挡板的分开的块。管道的难点在于管道与存储材料之间的接触热阻，这可能需要存储材料过热，以实现所需的蒸汽参数。提供由存储材料本身形成的导管仅适用于具有中等热容量的金属存储材料。带有挡板的块导致整个系统的整体尺寸过大，以确保蒸汽具有所需的量和参数。

10、蒸汽参数的控制是一个特定的挑战，这仅在一些出版物中得到解决，例如在wo2005/088218 a1中。然而，典型地提出的解决方案通常需要昂贵的设备，例如热阀，即调节热蒸汽流量的阀。

11、在同一申请人的wo 2020/254001 a1中，通过提出一种能量存储装置来解决控制所产生的蒸汽的温度的问题，该能量存储装置允许在单个热存储元件的固体材料内或者在彼此串联连接的多个热存储元件上形成温度分层。由于温度分层，从热存储元件的输入端朝向输出端存在明显的温度梯度。对应于预定目标温度的输出温度随时间变化最小，并且因此可以用于控制蒸汽温度。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种用于存储能量的能量存储装置，该能量存储装置是有效的并且允许在宽范围的充能状态下控制蒸汽温度。此外，能量存储装置应该易于与现有的发电厂一起使用，特别是与通过例如气体、油和/或煤燃烧的化石燃料发电厂一起使用。

2、该目的通过根据权利要求1中所述的能量存储装置来解决。在权利要求11中要求保护一种用于通过这种能量存储装置来存储能量的方法。在从属权利要求中提供了该装置和该方法的进一步的实施方式。

3、因此，根据本发明，提供了一种能量存储装置，该能量存储装置包括多个热能存储单元，热能存储单元各自包括：

4、热存储元件，该热存储元件由固体材料制成，用于存储热能；

5、电加热装置，该电加热装置用于通过电能来加热热存储元件；以及

6、导管，该导管适于引导流体通过或沿着热存储元件，以便将热能从热存储元件传递至流体；

7、其中，多个热能存储单元中的至少两个热能存储单元串联连接，使得流体可以被串联引导通过这些串联连接的热能存储单元的导管。

8、设置有可选地可用的旁路导管，该旁路导管允许流体绕过至少两个串联连接的热能存储单元中的至少一个热能存储单元。

9、提供多个热能存储单元带来的优点是，能量存储装置能够即通过应用相应数目的热能存储单元扩展至用户的需要。在这种具有多个热能存储单元的能量存储装置中，通过设置如下指出的旁路导管，可以显著提高热存储的效率和对流体温度的控制：通过具有如果需要的话允许流体绕过串联连接的热能存储单元中的至少一个热能存储单元的旁路导管，可以在宽范围的充能状态下实现高效率的能量存储和对流体温度的良好控制两者。由于旁路导管，当充能状态高时，即当存储的热能的量高时，可以使用相对大量的热能存储单元，而当充能状态低时，即当存储的热能的量低时，可以使用相对少量的热能存储单元。

10、因此，能量存储装置优选地构造成使得根据各个热存储元件中的一个或更多个热存储元件的充能状态，流体被引导通过或不通过旁路导管。为此目的，优选提供一个或更多个可手动或自动操作的阀。

11、相反，根据现有技术的不允许使热能存储单元的数目适应充能状态的能量存储装置具有以下问题：在高充能状态下，存储材料的温度可能变得太高，使得流体的温度超过所需温度。另一方面，在低充能状态下，存储材料的温度可能变得太低，使得流体不再达到所需温度。通过在本发明的能量存储装置中提供旁路，该问题被解决，因为热能存储的容量能够动态地适应装置的充能状态。

12、至少两个热能存储单元的串联连接意味着要被热存储元件加热的流体可以被串联引导通过这些热能存储单元的导管。因此，流体一个接一个地穿过串联连接的热能存储单元。借助旁路，这些串联连接的热能存储单元中的一个或更多个热能存储单元可以被流体绕过，或者换句话说，被流体省去。

13、因此，单个热能存储单元包括至少三个部件，至少三个部件是热存储元件、电加热装置和导管。当然，还可以设想的是，单个热能存储单元包括多于一个的热存储元件、多于一个的电加热装置和/或多于一个的导管。多个热能存储单元不必在物理上彼此分离。相反，两个或更多个热能储存装置的上述部件中的一者或更多者可以由相同的构造部分很好地形成。例如，形成第一热能存储单元的导管的同一管也可以形成第二热能存储单元的导管。在这种情况下，第一热能存储单元和第二热能存储单元的导管由管的不同区段形成。不同热能存储单元的热存储元件被优选设计成使得它们能够被加热到不同的温度，并且还能够在不同的温度水平下存储热能。

14、旁路导管优选地包括单个阀或多个阀，其允许一个或更多个串联连接的热能存储单元根据需要设定成在运行中和停止运行。在这种情况下，如果流体流动通过热能存储单元(并且可能流动通过其他串联连接的热能存储单元)，使得热能从相应热能存储单元的热存储元件传递至流体，则热能存储单元被认为是在运行中。

15、至少两个热能存储单元的串联连接带来的优点是，可以在多个热能存储单元上实现分层的温度分布。因此，各个串联连接的热能存储单元的热存储元件可以具有不同的温度，其中优选地，从最上游的热能存储单元到最下游的热能存储单元，温度连续降低或升高，有利地降低。然后，最下游的热能存储单元优选地用于微调，即控制流体输出温度。以这种方式可以实现对流体输出温度的特别有效的控制。

16、电加热装置优选包括电阻性加热器，该电阻性加热器布置在热存储元件附近或邻近热存储元件。因此，在这种情况下，热存储元件被电加热装置间接加热，这意味着热通过热传导和/或传送和/或辐射从电加热装置传递至热存储元件。电阻性加热器优选由金属材料制成，但也可以由半导体陶瓷或有机材料制成。

17、优选提供电绝缘体，以便将电加热装置与热能存储单元中的每个热能存储单元中的热存储元件电绝缘。电绝缘体用于将电加热装置与热存储元件电隔离，即防止热存储元件中的短路，特别是在热存储元件具有一定的导电性的情况下。电绝缘体尤其可以是气体绝缘体的形式。

18、由于热存储元件的一定导电性，电绝缘体可能是必要的。电绝缘体不仅应保护相应热存储元件免受短路，同时还应具有良好的导热性以确保充能效率。通过提供气体绝缘体形式的电绝缘体，可以满足这些相互矛盾并因此具有挑战性的要求。优选的气体是空气、氮气、氩气、co2和其他传统上用于电绝缘目的的气体。

19、在本文件的上下文中，通过电加热装置加热一个或更多个热存储元件的过程被称为充能过程。

20、热能存储单元中的每个热能存储单元的电加热装置优选地包括例如电阻线或电阻条形式的电阻性加热器，即具有平坦构型的电阻性元件。在电阻线的情况下，电阻线可以围绕陶瓷保持器卷绕。在电阻条的情况下，为了在充能过程中在空间上适应性调整至相应热存储元件的热传递，电阻条可以具有变化的横截面积和/或沿着热存储元件的表面变化的表面覆盖率。替代地或另外地，横截面积和/或表面覆盖率也可以沿着电阻条的纵向方向变化。如果热存储元件通常表现出由放能过程引起的特定温度分层，那么具有变化的横截面积和/或变化的表面覆盖率的电阻条的实施方式是特别有利的。

21、在某些实施方式中，电加热装置还可以包括插入设置在相应热存储元件中的孔中的电阻杆或管。在围绕杆或管的空间中，孔在这种情况下优选填充有电绝缘材料，该电绝缘材料尤其可以是绝缘气体。该孔优选地为通孔，但也可以为盲孔。

22、在其他实施方式中，热能存储单元中的每个热能存储单元的电加热装置可以适于通过在热存储元件的固体材料内产生电流来加热热存储元件。

23、通过在热存储元件的固体材料内产生的电流加热热存储元件允许能量存储装置的非常直接的充能过程，这可以是特别有效的。这意味着热能直接由热存储元件本身产生，即通过由固体材料的电阻性或感应性加热将电流转换成热能。因此，热存储元件为此在这种情况下具有一定的导电性。因此，不会发生从加热元件到热存储元件的具有可能的相关损失的热能转移。通过电加热装置来加热热存储元件不需要中间介质。此外，电加热装置与相应热存储元件之间不需要电绝缘体，因为在能量存储装置中，热存储元件通过散热借助间接电阻性加热来加热。

24、通过直接在固体材料中产生的电流来加热热存储元件特别适合于具有至少10-4ωm且不超过1ωm的优选的电阻率的热存储元件。在这种情况下，热存储元件的固体材料是导电性的，但具有足够的电阻以使用直流电压或交流电压来直接加热。具有所示优选的电阻率的材料实际上很少见。

25、为了在热存储元件的固体材料内产生电流，在优选的实施方式中，热能存储单元中的每个热能存储单元的电加热装置可以包括附接至热存储元件的接触电极。在这种情况下，电加热装置适于在至少两个接触电极之间施加电压差，以便产生从至少一个接触电极到至少另一接触电极的通过相应热存储元件的固体材料的电流。通过这样的实施方式，可以实现对热存储元件的非常直接且因此有效的加热。接触电极优选地直接附接至热存储元件的固体材料。通过具有带有直接附接至相应热存储元件的接触电极的电加热装置，也可以针对充能过程施加直流电或交流电。因此，不需要变频器。此外，与使用感应线圈相比，不需要冷却装置来冷却电感器，这也与热损失有关。

26、在另一可能的实施方式中，热能存储单元的电加热装置可以包括用于在相应热存储元件内感应电流的感应线圈。在这种情况下，感应线圈用于通过电磁感应在热存储元件的固体材料内感应电流。在许多实施方式中，通常包括若干绕组的感应线圈的使用不仅允许在热存储元件的固体材料内直接产生电流，而且允许能量存储装置的简单生产。因此，感应加热提高了充能效率，因为它是一个快速而直接的过程。

27、热能存储单元中的每个热能存储单元的导管优选地沿着或穿过热存储元件延伸。由导管引导的流体尤其可以是水和/或蒸汽。优选地，流体是水，其通过热能的传递被转化为蒸汽，特别是过热蒸汽。形成导管的材料在每种情况下优选地在电气上接地。在本文件的上下文中，热能从热能存储单元中的一个或更多个热能存储单元的热存储元件向流体的转移被称为放能过程。

28、热能存储单元的用于引导流体的导管可以横向封闭或开放。导管通常具有布置在导管相应端部处的入口和出口。如果导管是横向封闭的，则入口和出口是导管的唯一进入方式。因此，导管被限定材料圆周地围绕并且可以形成例如圆形截面。在某些实施方式中，也可以被称为管的导管可以由热存储元件的材料形成，即限定。替代性地，导管也可以设置在蒸汽发生块中并且由蒸汽发生块的材料限定。在每种情况下，蒸汽发生块优选地适于直接邻近热存储元件布置，并且优选地每个蒸汽发生块具有大体上长方体、特别是板状构型。还可以设置限定导管的管道或管。即使不是在所有实施方式中都是优选的，通常也可以想到管道或管延伸穿过热存储元件或蒸汽发生块。

29、与充能过程类似，能量存储装置的放能可以以特别有效的方式进行：用于例如驱动涡轮机的流体可以被直接引导通过热能存储单元中的一个或更多个热能存储单元的导管或管，以便被加热。借助涡轮机，存储的热能可以例如转换成机械功并返回为电能。在该过程中，优选地不使用中间介质来将热能从热存储元件传递至驱动涡轮机的介质。驱动涡轮机的介质优选地是被引导通过热能存储单元中的一个或更多个热能存储单元的导管的流体。

30、如指示的能量存储装置的另一个优点是使用固体材料来存储热能。固体材料通常允许在相对小的空间内存储大量的热能。因此，使用固体材料来存储热能使得能够以特别紧凑的方式设计能量存储装置。

31、在每种情况下，热存储元件是特别为存储热能而设计的元件。因此，热能的存储通常是热存储元件的主要并且优选地唯一的目的。

32、如果导管延伸穿过热存储元件，则导管优选地沿其整个纵向延伸的主要部分被一个或若干个热存储元件(例如，如果存在多于一个的热能存储单元)的固体材料完全包围。导管优选地沿其纵向长度的至少60％、更优选地至少80％被一个或若干个热存储元件的固体材料完全包围。

33、流体优选地是水和/或蒸汽。使用水和/或蒸汽作为流体是特别安全的并且允许直接驱动蒸汽涡轮机。

34、在特别优选的实施方式中，进入能量存储装置并且特别是进入热能存储单元中的至少一个热能存储单元的流体是处于其液相的水，并且离开能量存储装置并且特别是离开热能存储单元中的至少一个热能存储单元的流体是处于其气相的水，即蒸汽。因此，能量存储装置优选地适于使水沸腾以及更优选地适于使水沸腾并且进一步加热所获得的蒸汽。换句话说，液态水形式的流体优选地进入能量存储装置并且特别是进入热能存储单元中的至少一个热能存储单元，并且过热蒸汽形式的流体优选地离开能量存储装置。能量存储装置的这种实施方式特别适合与蒸汽涡轮机结合以将存储的热能转换成机械能，机械能可以进一步转换成电能。

35、在另一同样优选的实施方式中，进入能量存储装置并且特别是进入热能存储单元中的至少一个热能存储单元的流体是处于其气相的水，即蒸汽，并且离开能量存储装置并且特别是离开热能存储单元中的至少一个热能存储单元的流体也是处于其气相的水，即蒸汽。因此，在这种情况下，能量存储装置优选地适于进一步加热输入蒸汽。换句话说，蒸汽进入能量存储装置并且特别是进入热能存储单元中的至少一个热能存储单元，并且温度升高的蒸汽，即过热蒸汽，优选地离开能量存储装置。能量存储装置的这种实施方式也非常适合与蒸汽涡轮机结合以将存储的热能转换成机械能，机械能可以进一步转换成电能。

36、每个热能存储单元的热存储元件优选地包括至少一个平坦表面，使得不同热能存储单元的热存储元件适于以其各自的平坦表面彼此邻接。热存储元件特别地可以具有大体上长方体的形状，特别是板状的形状。多个热存储元件的邻接不一定是直接的，也可以是间接的，例如，电加热装置和/或蒸汽发生块布置在多个热存储元件之间。为了适于布置在至少两个相邻的热存储元件的平坦表面之间，电加热装置和/或蒸汽发生块具有大体上平坦的构型。以这种方式可以实现能量存储装置的模块化的且易于扩展的构型。

37、在一个实施方式中，一个或若干个热能存储单元中的每个热能存储单元具有大体上管状的形状，其中中心管形成导管并且热存储元件同心地围绕管。通过这样的设计，至少一个热能存储单元可以容易地制造并且在很多情况下可以以特别节省空间的方式现场布置。

38、在另一特别优选的实施方式中，热存储元件中的每个热存储元件具有大体上长方体的形状并且每个电加热装置具有大体上平坦构型。在该实施方式中，另外设置有蒸汽发生块，每个蒸汽发生块具有大体上长方体构型并且包括用于引导流体的导管。本实施方式的电加热装置适于布置在热存储元件之间，并且蒸汽发生块适于布置在热存储元件之间，使得能量存储装置能够模块化地设计成具有任意数量的热存储元件、电加热装置和蒸汽发生块。由于这种设计的模块化，因此能量存储装置可以容易地适应当前的需求，特别是关于热存储容量的需求。

39、在某些实施方式中，在所有或一些热能存储单元中，导管可以延伸穿过相应热存储元件。导管可以特别地延伸穿过相应热存储元件，使得在热能从热存储元件传递至流体期间整个热存储元件内温度分布保持基本均匀。这例如可以在至少一个热能存储单元是多程热能存储单元的情况下实现。多程热能存储单元是这样一种热能存储单元：其中导管不以直线延伸穿过热存储元件，而是包括至少一个转弯的曲折的曲线等，使得至少一部分的固体材料在放能过程中，能够将热能传递至导管的至少两个不同的相邻部段。多程热能存储单元具有在放能过程中，热存储元件内的温度分布保持更均匀的优点。更均匀的温度分布意味着更少的热应力，从而延长热存储元件的使用寿命。在多程热能存储单元中，导管优选地具有二维或三维、单、双或多线曲折、螺旋或蜗形的形式。

40、在所有或一些热能存储单元中，导管还可以延伸穿过相应的热存储元件，使得在将热能从热存储元件传递至流体期间，在导管的入口与出口之间形成温度分层。温度分层优选地使得热存储元件的温度沿着从导管的入口到出口的方向连续增加。例如，如果至少一个热能存储单元是单程热能存储单元，则可以实现这种温度分层。单程热能存储单元是这样一种热能存储单元，其中导管基本上以单条直线延伸穿过热存储元件，使得在放能过程中固体材料的每个部分都能够将热能传递至仅一个相邻部段的导管。因此，在放能过程中热存储元件的固体材料内的温度分布不均匀。在导管的出口区域中，热存储元件通常具有比导管入口区域中更高的温度，即在热存储元件内存在明显的温度梯度。任何具有温度分层的热能存储单元，包括单程热能存储单元，都特别适用于控制导管出口处的流体的温度。

41、优选地，串联连接的热能存储单元中的至少一个热能存储单元是具有分层温度分布的热能存储单元，比方说例如单程能量存储单元。具有分层温度分布的热能存储单元有利地布置在至少一个另外串联连接的热能存储单元的下游。至少一个另外串联连接的热能存储单元可以是具有均匀或分层温度分布的热能存储单元，比方说例如单程或多程热能存储单元。以这种方式，可以特别有效地控制流体输出温度。

42、能量存储装置可以另外包括涡轮机，涡轮机用于通过加热的流体将存储在热能存储单元中的热能转换成电能。涡轮机优选地是蒸汽涡轮机，但也可以是例如燃气涡轮机。在蒸汽涡轮机的情况下，流体优选地为水。在燃气涡轮机的情况下，流体优选地为空气。

43、优选地，至少两个串联连接的热能存储单元中的允许通过旁路导管被流体绕过的至少一个热能存储单元布置在至少两个串联连接的热能存储单元中的至少另一热能存储单元的上游。特别可能的是，布置在串联连接的热能存储单元的最下游的热能存储单元不能被使用旁路的流体绕过。优选地，旁路导管允许绕过串联连接的热能存储单元中的所有热能存储单元，除了定位在最下游的热能存储单元之外，每个热能存储单元是单独的或者多个热能存储单元的组合。提供这种旁路可能性允许以特别灵活的方式适于热能存储单元的充能容量。

44、优选地，多个热能存储单元中的至少一个热能存储单元并联连接到至少两个串联连接的热能存储单元中的至少一个热能存储单元。并联连接的附加的至少一个热能存储单元可以是具有均匀或分层温度分布的热能存储单元，比方说例如单程或多程热能存储单元。热能存储单元的并联布置允许通过例如泵和/或阀来调节并联的流体流，以便在混合两种流体流之后获得期望的流体温度。因此，以这种方式可以改善对最终流体输出温度的控制。

45、如上所述，串联和并联的热能存储单元的布置当然可以彼此任意组合，以便在放能过程中实现对流体的特别好的可调节的、精确的和/或稳定的温度控制。串联或并联布置的热存储元件的温度优选地相差至少50℃，甚至更优选地相差至少100℃。

46、能量存储装置可以包括三个串联连接的热能存储单元，这些热能存储单元可以通过旁路导管以如下方式被绕过：一个和两个热能存储单元都可以根据需要被绕过。能量存储装置还可以包括四个串联连接的热能存储单元，这些热能存储单元可以通过旁路导管以如下方式被绕过：一个、两个和三个热能存储单元可以根据需要被绕过。在大多数实际情况下，具有三个或四个串联连接的热能存储单元结合所示的旁路选项已经证明是关于能量存储装置的复杂性和适应性的最佳折衷。

47、在特别优选的实施方式中，能量存储装置另外包括热交换器，该热交换器串联布置在至少两个串联连接的热能存储单元的下游。热交换器可以用来加热或者优选地冷却从至少两个串联连接的热能存储单元输出的流体。热交换器尤其可以用于避免流体在离开能量存储装置之前的出口温度过高。替代性地或另外地，例如当流体的出口温度低于所需水平——比方说例如在许多蒸汽涡轮机应用中使用的550℃——时，热交换器还可以用于将热能用于次要目的。例如，在次级开放回路或闭合回路中循环的另一种流体可以通过热交换器加热，并用于例如热电联产，比如为电气和家用热水系统提供现场电力。

48、热交换器可以特别适于通过输入到至少两个串联连接的热能存储单元的全部流体或流体的至少一部分来使从至少两个串联连接的热能存储单元输出的流体冷却。因此，在这种情况下，在流体被输入到串联连接的热能存储单元之前，其被引导通过热交换器，以便被预热，并且同时使从串联连接的热能存储单元输出的流体冷却。提供这种反馈回路能够特别有效地控制最终的流体输出温度。在其他实施方式中，次级流体回路也可以与被引导通过串联连接的热能存储单元的流体回路完全分离。

49、根据本发明的进一步发展，能量存储装置另外包括流体箱，该流体箱用于存储从多个热能存储单元中的一个热能存储单元、特别是从串联连接的热能存储单元中的一个热能存储单元输出的加热或部分加热的流体。存储在流体箱中的流体可以用于热电联产和/或可以输入到多个热能存储单元中的至少一个热能存储单元。以这种方式，例如可以使用来自先前过程的预热流体，以便启动能量存储装置。来自流体箱的预热流体也可以用于在另一个热能存储单元投入运行之前预热该另一个串联连接的热能存储单元的热存储元件，即不再被绕过。

50、在特别优选的实施方式中，能量存储装置另外包括传热材料，该传热材料布置在多个热能单元中的一个或更多个热能单元的导管与热存储元件之间。至少在能量存储装置的生产期间可以是膏、粉末或凝胶形式的传热材料适于在尺寸上补偿导管和热存储元件的不同热膨胀。为了在尺寸上补偿导管和热存储元件的不同膨胀，传热材料优选地具有一定的柔性，并且有利地具有负热膨胀系数。

51、电加热装置可以包括陶瓷管和电线，该陶瓷管具有主纵向中心轴线，该电线在陶瓷管的内部或外部围绕主纵向中心轴线螺旋卷绕。已经证明，电加热装置的这种设计特别好得适合于实现高加热速率，同时保持所产生的电场在控制之下并避免短路。

52、为了避免电场在陶瓷管的端部处的突然转变，优选地，在螺旋卷绕电线的每个端部的区域中设置有部分或完全包围陶瓷管的场屏蔽件。场屏蔽件优选各自具有环形形状和低表面粗糙度，即场屏蔽件优选被抛光。

53、本发明还涉及一种用于通过能量存储装置、特别是通过如上所述的能量存储装置来存储能量的方法，其中，该能量存储装置具有多个热能存储单元，热能存储单元各自包括由固体材料制成的热存储元件、电加热装置以及适于引导流体通过或沿着热存储元件的导管，其中，多个热能存储单元中的至少第一热能存储单元和第二热能存储单元串联连接。该方法包括以下步骤：

54、-通过电能加热第二热能存储单元的热存储元件；以及

55、-在使用旁路导管绕过第一热能存储单元的同时，引导流体通过第二热能存储单元的导管，以便将热能从第二热能存储单元的热存储元件传递至流体。

56、如果需要的话，通过引导流体也通过第一热能存储单元，第一热能存储单元也被设定在运行中。也可以称为管的导管可以特别地沿着或穿过热存储元件延伸。所加热的流体优选用于驱动涡轮机，特别是蒸汽涡轮机。第二热能存储单元优选布置在第一热能存储单元的下游。

57、在该方法的优选实施方式中，第二热能存储单元通过相应的电加热装置被加热到相比于第一热能存储单元的不同温度。第二热能存储单元的温度优选对应于流体的预定目标温度。因此，预定目标温度通常是流体离开串联布置的至少两个热能存储单元中的最下游的热能存储单元时的温度。优选地，预定目标温度是流体离开能量存储装置时的温度，并且特别优选地是流体进入涡轮机时的温度。因此，预定目标温度也可以称为能量存储装置的流体输出温度。质量流量和压力的控制优选由布置在系统冷端，即布置在串联连接的热能存储单元上游的一个或若干个泵和/或一个或若干个阀提供。该系统优选地在热端不包括任何泵和/或阀。

58、优选地，流体的预定目标温度在400℃至700℃的范围内，更优选地在500℃与600℃之间的范围内，特别是在大约550℃。

59、该方法优选包括以下步骤：

60、-在第二热能存储单元的热存储元件已经达到特定温度、优选预定温度之后，通过电能加热第一热能存储单元的热存储元件；以及

61、-例如通过一个或若干个阀关闭旁路导管，并串联地引导流体通过第一热能存储单元的导管和第二热能存储单元的导管。

62、在优选实施方式中，能量存储装置另外包括热交换器，该热交换器串联布置在第二热能存储单元的下游，并且该方法还包括以下步骤：

63、-当第二热能存储单元的热存储元件超过特定温度时，通过热交换器使从第二热能存储单元输出的流体冷却。

64、以这种方式，可以特别有效地控制流体的输出温度。