AT506779B1

AT506779B1 - METHOD FOR THE NEEDLE-RELATED CONTROL AND SMOOTHING OF THE ELECTRICAL OUTPUT POWER OF AN ENERGY TRANSMITTER AND DEVICE FOR CARRYING OUT THIS METHOD

Info

Publication number: AT506779B1
Application number: AT0801009A
Authority: AT
Original assignee: Hermeling Werner Dipl Ing
Priority date: 2008-03-05
Filing date: 2008-03-05
Publication date: 2010-02-15
Also published as: AT506779A1

Description

österreichisches Patentamt AT506 779 B1 2010-02-15Austrian Patent Office AT506 779 B1 2010-02-15

Beschreibung [0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur bedarfsabhängigen Regelung und Abgabe der elektrischen Ausgangsleistung eines mit regenerativer Energie betriebenen Energie-Wandlers, insbesondere elektrischen Kraftwerks, sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.Description: [0001] The invention relates to a method for demand-controlled regulation and output of the electrical output power of a regenerative energy-driven energy converter, in particular an electric power plant, and to a device for carrying out this method.

[0002] Verfahren und Vorrichtungen zur Nutzung geothermer und regenerativer Energie, und insbesondere zur Umwandlung derartiger Energieformen in elektrische Energie, sind in unterschiedlichen Ausbildungen bekannt geworden. Speziell bei Wasserkraftwerken und insbesondere bei Verfahren und Vorrichtungen zur Nutzung der Windenergie, der Sonnenenergie oder der Gezeitenenergie wird häufig beobachtet, dass die jeweils von äußeren Bedingungen abhängige Erzeugung elektrischer Energie nicht ohne weiteres mit dem jeweiligen Bedarf in Einklang gebracht werden kann. So ist beispielsweise die Energiegewinnung bei Solaranlagen auf Sonnenlicht angewiesen, wobei eine erste Spitze des Energieverbrauchs üblicherweise dann auftritt, wenn nach Sonnenuntergang plötzlich elektrische Beleuchtungskörper eingeschaltet werden. Bei Energiequellen, welche zu allem Überfluss in ihrer Leistung nicht ohne weiteres vorhersagbar sind, und insbesondere bei der Nutzung von Windenergie, werden diese Nachteile bei der Verwendung von regenerativen Energiequellen besonders deutlich.Methods and apparatus for using geothermal and regenerative energy, and in particular for converting such forms of energy into electrical energy, have become known in different embodiments. Especially in hydropower plants and in particular in methods and devices for the use of wind energy, solar energy or tidal energy is often observed that the respective dependent on external conditions generation of electrical energy can not be easily reconciled with the respective needs. Thus, for example, the energy production of solar systems depends on sunlight, with a first peak of energy consumption usually occurs when suddenly after sunset electrical lighting fixtures are turned on. For energy sources that are not readily predictable in their performance, and especially for the use of wind energy, these drawbacks become particularly clear when using regenerative energy sources.

[0003] Zum Zwecke der Vergleichmäßigung bzw. Glättung der elektrischen Ausgangsleistung derartiger mit regenerativer Energie betriebener Energiewandler wurde bereits vorgeschlagen, die in Zeiten geringeren Bedarfs anfallende Energie entsprechend zu speichern. Elektrische Energie lässt sich zwar prinzipiell in Akkumulatoren speichern. Der für eine derartige Speicherung elektrischer Energie erforderliche Investitionsaufwand und der erforderliche Platzbedarf machen aber derartige Anstrengungen wirtschaftlich nicht vertretbar. Auch erscheint die Berücksichtigung standortbedingter Witterungsverhältnisse durch eine Blattwinkelverstellung der Rotorblätter einer Windkraftanlage nicht geeignet, die jeweils maximal erzeugbare elektrische Energie sinnvoll zu nutzen. Vielmehr wird durch derartige Maßnahmen auf die Produktion elektrischer Energie in Zeiten geringeren Bedarfs verzichtet, obwohl die vorhandene Windenergie eine derartige Produktion begünstigen würde. Um Schwankungen zwischen Energieerzeugung und Energieverbrauch besser ausgleichen zu können, ist es prinzipiell bekannt, Speichermedien einzusetzen, wobei als mechanische Speicher beispielsweise Schwungmassenspeicher in Betracht kommen. Es wurden auch supraleitende magnetische Energiespeicher, Batteriespeicherungsanlagen sowie chemische Energiespeicher auf Wasserstoffbasis vorgeschlagen. Insbesondere die vorgeschlagene Speicherung von Wasserstoff hat aber den Nachteil, dass aus Stabilitätsgründen keine beliebig großen Tanks gebaut werden können, wobei weiters dicke Gehäusemäntel vorgesehen werden müssen, um dem jeweils vorgesehenen Ladedruck standhalten zu können. Bei Einsatz von Wasserstoff als Speichermittel wurde auch bereits vorgeschlagen, Wasserstoff zu verflüssigen, wobei allerdings die im Wasserstoff gespeicherte Enthalpie bei der Entnahme wiederum ungenutzt verloren ging. Als Alternative zu Flüssigwasserstoff und zu gasförmigem und druckbeladenem Wasserstoff wurde daher die Speicherung von Wasserstoff in einem Metallhydridspeicher vorgeschlagen. Gegenüber einem Drucktank kann hier bei vergleichsweise niedrigerem Ladedruck gearbeitet werden. Derartige Speicher sind allerdings empfindlich auf die geforderte Reinheit des Wasserstoffs, um eine Langzeitstabilität sicherzustellen, und sind daher wartungsanfällig. Bei entsprechend häufigen Lade- und Entladezyklen eines Metallhydridspeichers muss der Spreicher unter Anwendung von hohen Temperaturen regeneriert werden, um Verunreinigungen zu entfernen, wodurch auch ein kontinuierlicher Betrieb nicht ohne weiteres gewährleistet ist.For the purpose of equalization or smoothing of the electrical output power of such powered with regenerative energy energy converter has already been proposed to store the resulting in times of lower demand energy accordingly. Although electrical energy can be stored in principle in accumulators. However, the investment required for such storage of electrical energy and the space required make such efforts economically unreasonable. Also, the consideration of location-related weather conditions by a blade angle adjustment of the rotor blades of a wind turbine appears not suitable to use the maximum amount of electrical energy useful. Rather, by such measures on the production of electrical energy in times of lower demand waived, although the existing wind energy would favor such production. In order to be able to better compensate for fluctuations between power generation and energy consumption, it is known in principle to use storage media, wherein as mechanical storage, for example, flywheel energy storage come into consideration. Superconducting magnetic energy storage devices, battery storage systems and hydrogen-based chemical energy storage devices have also been proposed. However, in particular the proposed storage of hydrogen has the disadvantage that for reasons of stability no arbitrarily large tanks can be built, further thick housing shells must be provided in order to withstand the charge pressure provided in each case. When hydrogen was used as a storage medium, it was also proposed to liquefy hydrogen, although the enthalpy stored in the hydrogen was lost again unused during the removal. As an alternative to liquid hydrogen and gaseous and pressurized hydrogen, therefore, storage of hydrogen in a metal hydride reservoir has been proposed. Compared to a pressure tank can be used here at a comparatively lower boost pressure. However, such reservoirs are sensitive to the required purity of the hydrogen to ensure long-term stability, and are therefore prone to maintenance. With frequent charging and discharging cycles of a metal hydride reservoir, the spreader must be regenerated using high temperatures to remove contaminants, which does not readily ensure continued operation.

[0004] Die DE 10307112 A1 zeigt und beschreibt ein Speichersystem, bei welchem Wasserstoff gespeichert wird und mit einer Brennstoffzelle als Stromgenerator oder einer Verbrennungsmaschine als Generatorantrieb verbunden ist. Zur Erzeugung von Wasserstoff wurden hierbei in aller Regel Elektrolyseanlagen eingesetzt, wodurch insgesamt keine optimalen Wirkungsgrade erzielt werden können und aufwendige Sicherheitseinrichtungen erforderlich sind. 1/9 österreichisches Patentamt AT506 779 B1 2010-02-15 [0005] Die EP 1783364 A2 zeigt und beschreibt ein Windkraftwerk, bei welchem Windenergie entweder unmittelbar in elektrische Energie unter Verwendung eines Generators umgewandelt wird, oder aber eine Kopplung an eine weitere Turbine erfolgt, mit welcher Luft komprimiert wird und wiederum in entsprechenden Speichern für komprimierte Luft zwischengespeichert werden kann. Ein derartiger Speicher für komprimierte Luft hat allerdings relativ hohe Abmessungen und hat daher einen hohen Platzbedarf, wobei weiters aufgrund des jeweiligen Drucks entsprechend dicke Behälterwände vorgesehen werden müssen, um der Druckbelastung standzuhalten.DE 10307112 A1 shows and describes a storage system in which hydrogen is stored and connected to a fuel cell as a power generator or an internal combustion engine as a generator drive. For the production of hydrogen electrolysis plants were used here in the rule, whereby a total of no optimal efficiencies can be achieved and complex safety devices are required. EP 1783364 A2 shows and describes a wind power plant in which wind energy is either converted directly into electrical energy using a generator, or a coupling is made to a further turbine with which air is compressed and in turn can be cached in corresponding memories for compressed air. However, such a memory for compressed air has relatively high dimensions and therefore has a lot of space, and further due to the respective pressure correspondingly thick container walls must be provided to withstand the pressure load.

[0006] Die Erfindung zielt nun darauf ab, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit welcher auf kleinstem Raum und mit vergleichsweise einfach bauenden Behältern ein entsprechendes Speichern des Speichermediums in umweltneutraler Weise ermöglicht wird, wobei weiters die bei Chemieanlagen erforderlichen Sicherheitseinrichtungen weitestgehend vermieden werden.The invention now aims to provide a method and an apparatus with which in a small space and with comparatively simple containers a corresponding storage of the storage medium in an environmentally neutral manner is made possible, while further required in chemical plants safety devices are largely avoided ,

[0007] Zur Lösung dieser Aufgabe besteht das erfindungsgemäße Verfahren im Wesentlichen darin, dass ein Gas in einer mit dem Energie-Wandler gekoppelten Vorrichtung verflüssigt wird, dass das verflüssigte Gas vorzugsweise drucklos gespeichert wird und dass das verflüssigte Gas bei Bedarf regasifiziert und die freiwerdende Energie in elektrische Energie umgewandelt und elektrischen Verbrauchern zur Verfügung gestellt wird. Dadurch, dass das Gas zunächst verflüssigt wird und in verflüssigter Form gespeichert wird, kann mit vergleichsweise einfachen Einrichtungen das verflüssigte Gas bei Bedarf jeweils regasifiziert werden und die durch die Volumsvergrößerung bei der Regasifizierung entstehende frei werdende Energie in einfacher und konventioneller Weise wiederum in Energie umgewandelt werden und elektrischen Verbrauchern zur Verfügung gestellt werden. Das Verfahren eignet sich bevorzugt für die Verwendung von Luft, Bestandteilen davon wie Stickstoff oder anderen Gasen wie Methan, als Speichermedium und kann daher auf eine Reihe von Sicherheitseinrichtungen verzichten, die für Chemieanlagen erforderlich wären. Der Platzbedarf für die bevorzugt drucklose Speicherung von flüssigen Gasen ist hierbei wesentlich geringer, wobei das erfindungsgemäße Verfahren mit Vorteil so durchgeführt werden kann, dass das regasifizierte, unter hohem Druck stehende Gas über eine Expansionsmaschine, vorzugsweise eine Turbine, entspannt und die so gewonnene mechanische Energie mit Hilfe eines Generator in elektrische Energie umgewandelt wird.To achieve this object, the inventive method consists essentially in the fact that a gas is liquefied in a device coupled to the energy converter, that the liquefied gas is preferably stored without pressure and that the liquefied gas regasifies if necessary and the energy released converted into electrical energy and provided to electrical consumers. The fact that the gas is first liquefied and stored in liquefied form, the liquefied gas can be regasified with comparatively simple facilities, if necessary, and the energy released by the increase in volume during the regasification energy released in turn are converted into energy in a simple and conventional manner and electrical consumers. The method is preferably suitable for the use of air, components thereof such as nitrogen or other gases such as methane, as a storage medium and therefore can dispense with a number of safety devices that would be required for chemical plants. The space required for the preferably pressureless storage of liquid gases here is much lower, the method of the invention can be advantageously carried out so that the regasified, high-pressure gas via an expansion machine, preferably a turbine, relaxes and the mechanical energy thus obtained is converted into electrical energy with the help of a generator.

[0008] Insgesamt kann somit für das erfindungsgemäße Verfahren mit konventionellen, umweltschonenden und einfachen Einrichtungen gearbeitet werden, sodass komplexe anlagentechnische Probleme, wie sie für die Speicherung von Energie in Form von chemischen Verbindungen erforderlich wären, entbehrlich erscheinen. Die für das Erzeugen elektrischer Energie vorgesehene Expansionsmaschine, die insbesondere von einer einfachen Turbine gebildet sein kann, muss hierbei lediglich mit einem Generator gekoppelt werden. Bei Verwendung von tiefkalten verflüssigten Gasen, welche im Wesentlichen drucklos gespeichert werden können, wird der bei der Regasifizierung entstehende hohe Druck unmittelbar gegen Atmosphäre abgegeben, sodass auch hier keine besonderen Sicherheitsvorkehrungen erforderlich erscheinen. Mit Vorteil kann diese Regasifizierung so vorgenommen werden, dass sie unter Verwendung eines Verfahrens zur zyklischen Kompression von tiefkalt verflüssigten Gasen erfolgt, wobei insbesondere bei dem gleichzeitig möglichen Betrieb einer derartigen Anlage als Abfüllanlage für kryogen gespeicherte Gase der erforderliche Betriebsdruck durch Druckabbau eingestellt werden kann, wobei die beim Druckabbau frei werdende Energie beispielsweise über eine Turbine rückgewonnen wird. In diesen Zusammenhang wird auf die WO 2007/128023 A1 verwiesen.Overall, it can thus be used for the inventive method with conventional, environmentally friendly and simple facilities, so complex equipment problems, as would be required for the storage of energy in the form of chemical compounds, seem unnecessary. The expansion machine provided for generating electrical energy, which in particular can be formed by a simple turbine, in this case only has to be coupled to a generator. When using cryogenic liquefied gases, which can be stored essentially without pressure, the high pressure generated during the regasification is released directly against the atmosphere, so that no special safety precautions appear necessary here. Advantageously, this regasification can be carried out so that it is carried out using a method for cyclic compression of cryogenic liquefied gases, wherein in particular at the same time possible operation of such a system as a filling system for cryogenically stored gases, the required operating pressure can be adjusted by pressure reduction, the energy released during depressurization is recovered, for example via a turbine. In this context, reference is made to WO 2007/128023 A1.

[0009] Dadurch, dass die Verflüssigung vorzugsweise durch Drosselung erfolgt und die anfallende Gasphase der Verflüssigung dem Gasverflüssiger wieder zugeführt wird, kann in einfacher Weise ein geschlossenes System betrieben werden.Characterized in that the liquefaction is preferably carried out by throttling and the resulting gas phase of the liquefaction is fed back to the gas liquefier, a closed system can be operated in a simple manner.

[0010] In besonders vorteilhafter weise kann das erfindungsgemäße Verfahren so durchgeführt werden, dass die bei der Entspannung entstehende Entspannungskälte bzw. Umwandlungsenthalpie zu Kühlzwecken oder zur Erzeugung einer Thermik genutzt wird, die einer Turbine mit angeschlossenem Generator zur Umwandlung in elektrische Energie zugeführt wird, die 2/9 österreichisches Patentamt AT506 779B1 2010-02-15 elektrischen Verbrauchern zur Verfügung gestellt wird. Die Verwendung der Umwandlungsenthalpie zu Kühlzwecken erlaubt es, diese üblicherweise nicht genutzte Energieform einer sinnvollen Verwendung zuzuführen, wobei, wie bereits eingangs erwähnt, mit Vorteil so vorgegangen wird, dass die Speicherung des verflüssigten Gases bei kryogener Temperatur, vorzugsweise bei atmosphärischem Druck erfolgt.In a particularly advantageous manner, the inventive method can be carried out so that the resulting during the relaxation of cooling or enthalpy of transformation is used for cooling purposes or to generate a thermal, which is supplied to a turbine with a connected generator for conversion into electrical energy, the 2/9 Austrian Patent Office AT506 779B1 2010-02-15 electrical consumers is made available. The use of the transformation enthalpy for cooling purposes allows this usually unused form of energy to be put to meaningful use, whereby, as already mentioned, it is advantageous to proceed so that the storage of the liquefied gas takes place at cryogenic temperature, preferably at atmospheric pressure.

[0011] Dadurch, dass bevorzugter Weise das auf überkritische Bedingungen expandierte Gas über einen Abscheider zum Abtrennen flüssiger Anteile geführt wird und dass die flüssige Phase dem Tank und die Gasphase dem Verflüssiger zugeführt wird kann in einfacher Weise das flüssige Gas im Arbeit verrichtenden Kreislauf zirkuliert werden.Characterized in that preferably the gas expanded to supercritical conditions is passed through a separator for separating liquid fractions and that the liquid phase is fed to the tank and the gas phase to the condenser can be circulated in a simple manner, the liquid gas in the work performing cycle ,

[0012] In besonders bevorzugter Weise wird das Verfahren so durchgeführt, dass tiefkalt verflüssigte Gase in einen Dosierbehälter verbracht werden und eine dosierte Menge einem Verdampfer zugeführt wird, worauf die verdampfte Gasmenge zur Energiegewinnung in der Turbine entspannt wird, worauf der Dosierbehälter neuerlich mit flüssigem Gas gefüllt wird und der Druck im zuletzt eingesetzten Verdampfer zum Auspressen des flüssigen Gases aus dem Dosierbehälter in einen weiteren Verdampfer herangezogen wird, wobei zyklisch jeweils voneinander verschiedene Verdampfer aus dem Dosierbehälter beschickt werden und der Druck im Dosierbehälter sowie erforderlichenfalls im jeweils zu befüllenden Verdampfer vor einem neuerlichen Einbringen einer dosierten Menge des verflüssigten Gases über die Turbine abgebaut wird. Dadurch wird erreicht, dass die notwendige Energie zur Regasifizierung und Druckerzeugung vorzugsweise der Umgebung entzogen wird.Most preferably, the method is carried out so that cryogenic liquefied gases are placed in a dosing and a metered amount is fed to an evaporator, whereupon the vaporized gas is expanded to produce energy in the turbine, whereupon the dosing again with liquid gas is filled and the pressure in the last used evaporator for squeezing the liquid gas from the dosing is used in a further evaporator, cyclically each different evaporators from the dosing are charged and the pressure in the dosing and, if necessary, in each case to be filled evaporator from a renewed Introducing a metered amount of the liquefied gas is degraded via the turbine. This ensures that the necessary energy for regasification and pressure generation is preferably withdrawn from the environment.

[0013] Lediglich bei übermäßigem Anfall elektrischer Energie, welche mit den beschriebenen Maßnahmen nicht sinnvoll gespeichert werden kann, kann zusätzlich vorgesehen sein, dass die Luft einer kryogenen Gaszerlegung unterworfen wird.Only with excessive accumulation of electrical energy, which can not be sensibly stored with the measures described, may additionally be provided that the air is subjected to a cryogenic gas separation.

[0014] Mit Vorteil ist die Verflüssigungsvorrichtung mit dem Energie-Wandler, insbesondere mit dem Generator des Energie-Wandlers, mechanisch gekoppelt.Advantageously, the liquefaction device with the energy converter, in particular with the generator of the energy converter, mechanically coupled.

[0015] Insgesamt eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren bevorzugt für den Einsatz in Windkraftwerken.Overall, the inventive method is preferably suitable for use in wind power plants.

[0016] Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur bedarfsabhängigen Regelung und Glättung der elektrischen Ausgangsleistung eines mit regenerativer Energie betriebenen Energiewandlers, insbesondere elektrischen Kraftwerks, und insbesondere zur Durchführung des zuvor beschriebenen Verfahrens ist im Wesentlichen gekennzeichnet durch eine mit dem Energie-Wandler gekoppelte Gasverflüssigungsvorrichtung, einen Speicherbehälter zur Speicherung des verflüssigten Gases, eine an den Speicherbehälter angeschlossene Regasifizierungseinrichtung zum Regasifizieren des verflüssigten Gases, eine Expansionsmaschine, insbesondere Turbine, zum Entspannen des regasifizierten Gases und einen von der Expansionsmaschine angetriebenen elektrischen Generator, wobei die vom Generator gelieferte elektrische Energie elektrischen Verbrauchern zur Verfügung gestellt ist. Zur besseren Anpassung an die jeweiligen Bedürfnisse ist die Ausbildung hierbei bevorzugt so getroffen, dass Mittel zum Messen des elektrischen Leistungsbedarfes, insbesondere Kraftwerks, und eine Regelungseinrichtung vorgesehen sind, wobei die Regelungseinrichtung in Abhängigkeit von gemessenen elektrischen Verbrauchsdaten die Gasverflüssigungsvorrichtung oder die Regasifizierungseinrichtung ansteuert, wobei vorzugsweise eine Turbine mit angeschlossenem Generator zur Umwandlung der auf Grund der bei der Entspannung entstehenden Entspannungskälte bzw. Umwandlungsenthalpie erzeugten Thermik in elektrische Energie vorgesehen ist, zugeführt wird, wobei die vom Generator gelieferte elektrische Energie elektrischen Verbrauchern zur Verfügung gestellt ist.The inventive device for demand-dependent control and smoothing the electrical output of a regenerative energy-powered energy converter, in particular electrical power plant, and in particular for carrying out the method described above is essentially characterized by a coupled to the energy converter Gasverflüssigungsvorrichtung, a storage container for Storing the liquefied gas, a regasification device for regasifying the liquefied gas connected to the storage tank, an expansion machine, in particular a turbine, for relaxing the regasified gas and an electric generator driven by the expansion machine, the electrical energy supplied by the generator being made available to electrical consumers , For better adaptation to the respective needs, the training is preferably made such that means for measuring the electrical power demand, in particular power plant, and a control device are provided, wherein the control device in response to measured electrical consumption data, the gas liquefaction device or the Regasifizierungseinrichtung drives, preferably a turbine is provided with a connected generator for converting the thermals into electrical energy generated on the basis of the relaxation cooling or enthalpy of transformation produced during the expansion, the electrical energy supplied by the generator being made available to electrical consumers.

[0017] Bevorzugt ist der Speicherbehälter als kryoisolierter Tank für die drucklose Aufnahme des verflüssigten Speichermediums ausgebildet, wobei in besonders einfacher Weise als Gas Luft eingesetzt ist. Wie bereits erwähnt, können zusätzlich in einfacher Weise Mittel zu kryogenen Gaszerlegung der Luft vorgesehen sein, um überschüssige elektrische Energie weiteren Verwendungen zuführen zu können. Mit Vorteil ist die Ausbildung so getroffen, dass die Verflüssigungsvorrichtung mit dem Energie-Wandler, insbesondere mit dem Generator des Ener- 3/9 österreichisches Patentamt AT506 779B1 2010-02-15 gie-Wandlers, mechanisch gekoppelt ist, wobei, wie bereits erwähnt, bevorzugt das Kraftwerk ein Windkraftwerk ist.Preferably, the storage container is designed as a cryo-insulated tank for the unpressurized recording of the liquefied storage medium, being used in a particularly simple manner as gas air. As already mentioned, means for cryogenic gas separation of the air can additionally be provided in a simple manner in order to be able to supply excess electrical energy to other uses. Advantageously, the design is such that the liquefaction device is mechanically coupled to the energy converter, in particular to the generator of the energy converter, whereby, as already mentioned, Preferably, the power plant is a wind power plant.

[0018] In bevorzugter Weise ist die Vorrichtung so ausgebildet, dass zwischen Gasverflüssigungseinrichtung und Expansionsmaschine ein Dosierbehälter und wenigstens zwei Verdampfer geschaltet sind. Dadurch lassen sich die beiden Verdampfer abwechselnd vom Dosierbehälter beschicken und in den jeweils anderen Verdampfer über die Turbine entspannen.Preferably, the device is designed so that a dosing and at least two evaporators are connected between Gasverflüssigungseinrichtung and expansion machine. As a result, the two evaporators can be charged alternately from the metering container and relax in the other evaporator via the turbine.

[0019] Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In dieser zeigen Fig. 1 des erfindungsgemäße Vorrichtung in einer Ausführung die eine Pumpe notwendig macht, Fig. 2 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einer Ausführung in welcher das Gas kolbenlos und zyklisch ohne Verwendung einer Pumpe komprimiert wird und Fig. 3 ein p-H-Diagramm des Arbeitsmediums. In der Zeichnung ist mit 1 ein Windgenerator bezeichnet, wobei die vom Generator erzeugte elektrische Energie über die elektrische Leitung 2 in das Netz eingespeist werden kann. Sobald der Bedarf an elektrischer Energie, welche über die Leitung 2 in das Netz eingespeist wird, unter der jeweils erzeugten Energie liegt, kann über eine elektrische Leitung 3 Strom einer Luftverflüssigungsanlage 4 zugeführt werden, wobei die verflüssigte Luft in einen kryogenen Tank 5 gelangt. Zur Regasifikation wird die drucklos gespeicherte verflüssigte Luft über eine Leitung 6 einem Verdampfer 7 zugeführt, wobei durch die Volumszunahme bei der Verdampfung ein entsprechendes Druckgas über die Leitung 8 einem Zwischenspeicher 9 zur Vergleichmäßigung des Drucks zugeführt wird und über eine Turbine 10 geleitet wird, welche mit einem Generator 11 gekoppelt ist. Die im Generator 11 erzeugte elektrische Energie kann wiederum über die Leitung 12 in das Netz gespeist werden, wenn zusätzlich und ggf. die Produktion des Windkraftwerks 1 übersteigende Bedarfskennzahlen ermittelt werden, sodass zusätzlich zu dem über die Leitung 2 in das Netz gespeisten Strom auch über die Leitung 12 Strom in das Netz gespeist werden kann. In einem Abscheider 13 werden die flüssigen Gasanteile abgetrennt und die flüssige Phase dem Tank und die Gasphase dem Verflüssiger rückgeführt wird. Zu diesem Zweck und zu dem Zweck flüssiges Gas in den Verdampfer zu pressen ist eine Pumpe 14 notwendig.The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment schematically illustrated in the drawing. 2 shows a device according to the invention in an embodiment in which the gas is compressed without a piston and cyclically without the use of a pump, and FIG. 3 shows a pH diagram of the working medium , In the drawing, 1 denotes a wind generator, wherein the electrical energy generated by the generator can be fed via the electrical line 2 into the network. As soon as the demand for electrical energy, which is fed via the line 2 into the network, below the energy generated in each case, 3 of an air liquefaction 4 can be supplied via an electrical line, the liquefied air enters a cryogenic tank 5. For regasification, the liquefied air stored without pressure is fed via a line 6 to an evaporator 7, wherein a corresponding compressed gas is supplied via the line 8 to a buffer 9 for equalizing the pressure by the increase in volume during evaporation and is passed through a turbine 10, which with a generator 11 is coupled. The electrical energy generated in the generator 11 can in turn be fed via the line 12 into the network, if in addition and possibly the production of the wind power plant 1 exceeding demand indicators are determined, so that in addition to the fed via the line 2 in the network current over the Line 12 power can be fed into the grid. In a separator 13, the liquid gas components are separated and the liquid phase is returned to the tank and the gas phase to the condenser. For this purpose and for the purpose of pressing liquid gas into the evaporator, a pump 14 is necessary.

[0020] In Fig. 2 wird ein Ausführungsbeispiel gezeigt, bei welchem keine Pumpe 14 notwendig ist. Die übrigen Bezugszeichen wurden beibehalten. Hier gelangt das flüssige Gas in einen Dosierbehälter 15, der in weiterer Folge abwechselnd die zwei nachgeschalteten Verdampfer 7 und 7' beschickt. In den Verdampfern 7, 7' wird die Luft auf 70 bar überhitzt und ist überkritisch bei Temperaturen, welche weit unter der Umgebungstemperatur liegen. Die jeweiligen Tempe-reaturen liegen auf einem p-H-Diagramm rechtsseitig des kritischen Punktes. Dieser Zustand wird im Anschluss auf 40 bar über die Turbine 10 entspannt, welche gekoppelt mit dem Generator 11 über die Leitung 12 Strom ins Stromnetz freigeben kann. Durch die Entspannung fällt die Temperatur, wobei zur besseren Nutzung dieser Energie der Abluftstrom durch den Verdampfer 7, T geleitet wird, der als Kühler dient. Die Kühlung erfolgt mit flüssiger Luft, die durch den Drosselprozess im Abscheider 13 und der Luftverflüssigungsanlage 4 entstanden ist. Auf Grund der Druckdifferenz strömt das Gas nach der Turbine 10 in den jeweils anderen Verdampfer 7', 7, wobei die überkritische Luft weiter abgekühlt wird und ein Zustandspunkt linksseitig des kritischen Punktes auf dem p-H-Diagramm erreicht wird.2, an embodiment is shown in which no pump 14 is necessary. The remaining reference numerals have been retained. Here, the liquid gas enters a dosing 15, which subsequently alternately fed the two downstream evaporators 7 and 7 '. In the evaporators 7, 7 ', the air is superheated to 70 bar and is supercritical at temperatures which are far below the ambient temperature. The respective tempe-reatures lie on a p-H diagram on the right side of the critical point. This state is subsequently expanded to 40 bar via the turbine 10, which, coupled with the generator 11, can release power into the power network via the line 12. By relaxation, the temperature drops, for better use of this energy, the exhaust air flow through the evaporator 7, T is passed, which serves as a cooler. The cooling takes place with liquid air, which is caused by the throttling process in the separator 13 and the air liquefaction plant 4. Due to the pressure difference, the gas flows after the turbine 10 in the other evaporator 7 ', 7, wherein the supercritical air is further cooled and a state point on the left side of the critical point on the p-H diagram is achieved.

[0021] Der Dosierbehälter 15 wird dabei über die Leitung 16 in den Abscheider 13 auf Tank-druck, welcher bei 1-2 bar liegt, entspannt, wobei die flüssige Phase dem Tank und die Gasphase dem Verflüssiger wieder zugeführt wird. Diesmal ist keine Pumpe 14 notwendig, da die Gasphase von der Luftverflüssigungsanlage 4 angesaugt wird. Dies ist die Vorraussetzung für einen weitere Befüllung des Dosierbehälters. Ebenso wird die überkritische Luft nach der Abkühlung über die Turbine aus dem Verdampfer 7, 7', über den Abscheider 13 gedrosselt. Das anfallende Gas wird in die Luftverflüssigungsanlage 4 geleitet und die dadurch fehlende Menge in der flüssigen Phase wird aus dem kryogenen Tank 5, in welchem verflüssigtes Gas vorrätig ist, welcher Tank durch die Luftverflüssigungsanlage gespeist ist, nachgefüllt. Aus dem Abscheider 13 kann über die Leitung 17 auch der Dosierbehälter wieder mit flüssigem Gas gefüllt werden. 4/9The metering container 15 is thereby via the line 16 in the separator 13 to tank pressure, which is at 1-2 bar, relaxed, the liquid phase is supplied to the tank and the gas phase to the condenser again. This time, no pump 14 is necessary, since the gas phase is sucked in by the air liquefaction plant 4. This is the prerequisite for a further filling of the dosing. Likewise, the supercritical air after cooling via the turbine from the evaporator 7, 7 ', throttled via the separator 13. The resulting gas is passed into the air liquefaction plant 4 and the resulting lack in the liquid phase is from the cryogenic tank 5, in which liquefied gas is in stock, which tank is fed by the air liquefaction plant refilled. From the separator 13 can be filled with liquid gas via the line 17 and the dosing again. 9.4

Claims

As a result of the fact that the air expanded via the turbine is returned to the evaporators 7, 7 'as cooling, the greatest temperature difference prevails there. Fig. 3 shows a p-H diagram of the working gas. In the evaporator 7, 7 ', the gas is superheated to 100 bar and is supercritical right side of the critical point 18 at the point 19, wherein the temperature is far below the ambient temperature. In the next step, the gas is expanded via the turbine 13 to 40 bar and reaches the point 20 with simultaneous loss of temperature. The gas is then further cooled by means of liquid air, which originated from the throttling process and the expanded air through the turbine until a point 21 on the left side of the critical point on the p-H diagram is reached. During the throttling process in the separator 13, the gas pressure drops to the point 22. When the liquid gas is returned, the temperature of the gas drops, at this point in the p-H diagram at point 23, and is then returned to the dosing tank 15. The re-liquefaction is therefore possible in principle twice in the process. Once in the range of superheated steam, from point 20 to point 21 in the p-H diagram, the temperature difference is very small, but the heat exchange surfaces are very large. Re-liquefaction is possible a second time after cooling with liquid product in the supercritical range. It is hereby tried as far as possible to get to the left side of the critical point (point 21), wherein from the point 21 in Fig. 3 can be throttled to a pressure near the ambient pressure (point 22). This inevitably eliminates the largest portion of the liquid phase and it creates the smallest proportion of gas. This second throttling makes this process particularly economical. 1. A method for demand-dependent control and output of the electrical output of a regenerative energy powered energy converter, in particular electrical power plant, characterized in that a gas is liquefied in a device coupled to the energy converter that the liquefied gas is preferably stored without pressure and that the liquefied gas is regasified as needed and the energy released is converted into electrical energy and made available to electrical consumers.

2. The method according to claim 1, characterized in that the regasified, high-pressure gas via an expansion machine, preferably a turbine, relaxed to over critical conditions and the mechanical energy thus obtained by means of a generator is converted into electrical energy.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the regasification is carried out using a method for cyclic compression of cryogenic liquefied gases.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the resulting during the relaxation of cooling or enthalpy of transformation is used for cooling purposes or to generate a thermal, which is supplied to a turbine with a connected generator for conversion into electrical energy, the electric Provided to consumers.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that air is used as the gas.

6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the air is subjected to a cryogenic gas separation.

7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the power plant is a wind power plant.

8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the gas supercritical expanded to 5/9 Austrian Patent Office AT506 779B1 2010-02-15 is passed through a separator for separating liquid fractions and that the liquid phase of the tank and the gas phase is supplied to the condenser.

9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the liquefaction is preferably carried out by throttling and the resulting gas phase of the liquefaction is returned to the gas liquefier.

10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that cryogenic liquefied gases are placed in a dosing and a metered amount is fed to an evaporator, whereupon the vaporized gas is expanded to produce energy in the turbine, whereupon the dosing again with liquid Is filled gas and the pressure in the last used evaporator for squeezing the liquid gas from the dosing into another evaporator is used, each cyclically different from each other vaporizers are fed from the dosing and the pressure in the dosing and, if necessary, in each case to be filled before a vaporizer reintroducing a metered amount of the liquefied gas through the turbine.

11. A device for demand-dependent control and output of the electrical output of a powered with regenerative energy energy converter, in particular electrical-see power plant, in particular for carrying out the method according to one of claims 1 to 9, characterized by a coupled to the energy converter Gasverflüssigungsvorrichtung ( 4), a storage tank (5) for storing the liquefied gas, a regasification device (7) connected to the storage tank (5) for regasifying the liquefied gas, an expansion machine, in particular a turbine (10), for relaxing the regasified gas and one of the Expansionsmaschine driven electric generator (11), wherein the electric power supplied by the generator (11) is provided to electrical consumers.

12. The device according to claim 11, characterized in that means for measuring the electrical power consumption, in particular power plant, and a control device are provided, wherein the control device in response to measured electrical consumption data, the gas liquefaction device (4) or the Regasifizierungseinrichtung (7) controls.

13. The apparatus of claim 11 or 12, characterized in that a turbine (10) with a connected generator (11) is provided for converting the generated due to the relaxation of cooling or enthalpy of transformation enthalpy generated in electrical energy is supplied, wherein the electrical energy supplied by the generator (11) is made available to electrical consumers.

14. The apparatus of claim 11, 12 or 13, characterized in that the storage container (5) is designed as a cryo-insulated tank.

15. Device according to one of claims 11 to 14, characterized in that air is used as the gas.

16. Device according to one of claims 11 to 15, characterized in that means are provided for the cryogenic gas separation of the air.

17. Device according to one of claims 11 to 16, characterized in that the liquefaction device with the energy converter, in particular with the generator (11) of the energy converter, is mechanically coupled.

18. Device according to one of claims 11 to 17, characterized in that between gas liquefying device (4) and expansion machine, a metering container (15) and at least two evaporators (7, 7) are connected. 3 sheets of drawings 6/9