BE1026718A1

BE1026718A1 - Device for storing energy

Info

Publication number: BE1026718A1
Application number: BE20185726A
Authority: BE
Inventors: Filip Cordeel; Dany Bosteels; Raf Bosteels
Original assignee: Ecosourcen
Priority date: 2018-10-19
Filing date: 2018-10-19
Publication date: 2020-05-13
Also published as: BE1026718B1; EP3867536A1; WO2020079671A1

Abstract

Deze uitvinding betreft een inrichting voor het opslaan van energie omvattende een vloeistofvolume (1) en een pompinrichting om vloeistof vanuit het vloeistofvolume (1) omhoog te pompen, waarbij de pompinrichting een ram pomp (2) omvat die zich in het vloeistofvolume (1) bevindt en zich daarbij minstens gedeeltelijk, bij voorkeur helemaal onder het niveau van het oppervlak (1a) van het vloeistofvolume (1) bevindt. Deze uitvinding betreft ook een inrichting voor het omzetten van potentiële gravitatie-energie van een hoeveelheid vloeistof in elektrische energie.This invention relates to an energy storage device comprising a liquid volume (1) and a pumping device for pumping up liquid from the liquid volume (1), the pumping device comprising a ram pump (2) located in the liquid volume (1) and at least partly, preferably completely below the level of the surface (1a) of the liquid volume (1). This invention also relates to a device for converting potential gravitational energy from an amount of liquid into electrical energy.

Description

Inrichting voor het opslaan van energieDevice for storing energy

Deze uitvinding betreft een inrichting voor het opslaan van energie omvattende een vloeistofvolume en een pompinrichting om vloeistof vanuit het vloeistofvolume omhoog te pompen, om de potentiële gravitatie-energie ervan te verhogen, waarbij de pompinrichting een ram pomp omvat.This invention relates to an energy storage device comprising a liquid volume and a pumping device for pumping up liquid from the liquid volume to increase its potential gravitational energy, the pumping device comprising a ram pump.

Met de term “ram pomp” bedoelen we in deze octrooiaanvraag een hydraulische ram pomp (hydraulic ram / hydram / cyclische waterpomp aangedreven door waterkracht) en in het algemeen elke pompinrichting die voorzien is om de kinetische energie van een vloeistofstroom en/of om de door een vloeistof uitgeoefende druk te gebruiken voor het opwaarts verplaatsen van een vloeistof. Zo kan de kinetische energie van een vloeistofstroom of de door een hoeveelheid vloeistof uitgeoefende druk bijvoorbeeld gebruikt worden om de druk in een afgesloten ruimte te verhogen, waarbij die druktoename dan wordt gebruikt om een hoeveelheid vloeistof omhoog te pompen.By the term “ram pump” in this patent application we mean a hydraulic ram pump (hydraulic ram / hydram / cyclic water pump powered by hydropower) and in general any pumping device which is equipped to supply the kinetic energy of a liquid flow and / or the use a fluid applied pressure to move a fluid upward. For example, the kinetic energy of a liquid stream or the pressure exerted by an amount of liquid can be used to increase the pressure in an enclosed space, the pressure increase then being used to pump up an amount of liquid.

Met de term ‘vloeistofvolume’ bedoelen we in deze octrooiaanvraag een hoeveelheid stilstaand of stromend water die in een natuurlijke omgeving beschikbaar is, zoals bijvoorbeeld het water dat in een rivier, een meer, een zee of in eender welke natuurlijke opvangplaats, bedding of kanaal al dan niet tijdelijk wordt weerhouden, maar onder meer ook een hoeveelheid vloeistof die in een door de mens gecreëerde container of in een minstens gedeeltelijk afgesloten ruimte van eender welke constructie wordt weerhouden.In this patent application, the term 'liquid volume' means an amount of standing or flowing water that is available in a natural environment, such as, for example, the water that is already present in a river, a lake, a sea or in any natural collection point, bed or channel. is not temporarily retained, but also includes an amount of liquid that is retained in a man-made container or in an at least partially enclosed space of any construction.

Deze uitvinding heeft bijvoorbeeld betrekking tot een inrichting voor het opslaan van energie die tot doel heeft om de zo opgeslagen energie te benutten voor het creëren van een druk in een vloeistof of een gas. Een mogelijk toepassingsgebied is bijvoorbeeld de opslag van drinkwater in een watertoren e.d. In een bijzonder interessant en nuttig toepassingsgebied van deze uitvinding wordt de opgeslagenThis invention relates, for example, to an energy storage device which aims to use the energy stored in this way to create a pressure in a liquid or a gas. A possible field of application is, for example, the storage of drinking water in a water tower, etc. In a particularly interesting and useful field of application of this invention, the

BE2018/5726 potentiële gravitatie-energie van de vloeistof gebruikt voor de productie van elektrische energie.BE2018 / 5726 potential gravitational energy of the liquid used for the production of electrical energy.

Het is gekend om water door middel van een hydraulische ram pomp zonder toegevoegde energie naar een hoger gelegen plaats te pompen. Dit pompprincipe wordt onder meer in ontwikkelingsgebieden gebruikt om water uit een rivier op te pompen naar hoger gelegen landbouwgronden. In een dergelijke ram pomp wordt de kinetische energie van het water dat in een toevoerleiding naar de pomp stroomt gebruikt om een deel van het water via een klep in een compressieruimte te brengen. Het overige water laat men terug wegstromen. De in de compressieruimte aanwezige lucht wordt hierdoor gecomprimeerd en onder invloed van de hierdoor gecreëerde druk wordt het water via een op de compressieruimte aangesloten persleiding naar een hoger gelegen plaats geperst. Om in de toevoerleiding een voldoende krachtige waterstroom te creëren moet de ram pomp op een lager dan de rivier gelegen plaats geplaatst worden. Het is dikwijls niet eenvoudig om een geschikte opstelplaats voor de ram pomp te vinden. Bovendien is die opstelplaats dikwijls vrij ver verwijderd van de rivier.It is known to pump water to a higher location by means of a hydraulic ram pump without added energy. This pumping principle is used in developing areas, among other things, to pump water from a river to higher agricultural areas. In such a ram pump, the kinetic energy of the water flowing in a supply pipe to the pump is used to bring part of the water through a valve into a compression chamber. The remaining water is allowed to flow back out. The air present in the compression space is thereby compressed and under the influence of the pressure created thereby, the water is forced to a higher position via a pressure pipe connected to the compression space. In order to create a sufficiently strong water flow in the supply pipe, the ram pump must be placed at a location lower than the river. It is often not easy to find a suitable location for the ram pump. Moreover, this location is often quite far from the river.

Een doel van deze uitvinding is om te voorzien in een inrichting voor het opslaan van energie door het verhogen van de potentiële gravitatie-energie van een hoeveelheid vloeistof, dewelke enerzijds weinig energie verbruikt maar die anderzijds ook gemakkelijker inzetbaar is.An object of this invention is to provide a device for storing energy by increasing the potential gravitational energy of an amount of liquid, which on the one hand consumes little energy, but which on the other hand is also easier to use.

Deze doelstelling wordt bereikt door te voorzien in een inrichting voor het opslaan van energie met de in de eerste paragraaf van deze beschrijving aangeduide kenmerken, gekenmerkt doordat, volgens deze uitvinding, de ram pomp zich in het vloeistofvolume bevindt en zich minstens gedeeltelijk, bij voorkeur helemaal, onder het niveau van het oppervlak van het vloeistofvolume bevindt.This object is achieved by providing an energy storage device with the features indicated in the first paragraph of this description, characterized in that, according to this invention, the ram pump is in the liquid volume and is at least partly, preferably completely below the surface of the liquid volume.

De inrichting kan hierdoor gemakkelijk en op een plaats naar keuze in een watervolume opgesteld worden. Hierdoor is het niet meer nodig om naast het watervolume een lager gelegen opstelplaats voor de ram pomp te hebben. In eenThe device can hereby be arranged easily and at a place of choice in a water volume. As a result, it is no longer necessary to have a lower location for the ram pump in addition to the water volume. In a

BE2018/5726 voorkeurdragende uitvoeringsvorm is de vloeistofcontainer waarin de vloeistof met verhoogde gravitatie-energie wordt opgeslagen boven de vloeistofruimte plaatst. Op die manier kan men in eender welk watervolume, zonder het innemen van omgevingsruimte, een inrichting voor het opslaan van energie volgens deze uitvinding realiseren. De ram pomp pompt water naar boven zonder energieverbruik waardoor deze inrichting economisch zeer rendabel kan zijn, in het bijzonder in een inrichting voor het produceren van elektrische energie, waarin de potentiële gravitatie-energie van een hoeveelheid vloeistof in elektrische energie wordt omgezet, bijvoorbeeld door middel van een turbine en een door de turbine aangedreven generator.BE2018 / 5726 preferred embodiment is placing the liquid container in which the liquid with increased gravitational energy is stored above the liquid space. In this way, an energy storage device according to the invention can be realized in any water volume, without occupying the surrounding space. The ram pump pumps water upwards without energy consumption, which makes this device economically very cost-effective, in particular in an electric energy production device, in which the potential gravitational energy of an amount of liquid is converted into electrical energy, for example by means of of a turbine and a generator driven by the turbine.

Bij voorkeur omvat de ram pomp een drukkamer met een door een klep afsluitbare opening, en bevindt deze opening zich dan lager dan het vloeistofoppervlak van het genoemde vloeistofvolume, terwijl de ram pomp ook een toevoerleiding omvat met een open ingang die op een eerste hoogte in verbinding staat met het vloeistofvolume, terwijl de door de klep afsluitbare opening van de drukkamer zich op een tweede hoogte bevindt die lager is dan de eerste hoogte. Bij zo'n opstelling kan door de druk van de in de toevoerleiding aanwezige vloeistof de klep van de drukkamer geopend worden en kan een hoeveelheid vloeistof in de drukkamer terechtkomen, zodat vanuit de drukkamer via een erop aangesloten persleiding vloeistof naar boven kan geperst worden. Deze situatie wordt dan overeenkomstig de pompwerking van een ram pomp afgewisseld met een tweede situatie waarbij er een hoeveelheid vloeistof via een afvoeropening uit de pomp wegstroomt vanuit de afvoeropening of (volgens een voorkeurdragende uitvoeringsvorm) wordt aangezogen door het creëren van een onderdruk. De hoeveelheid vloeistof die wegstroomt of aangezogen wordt maakt bijvoorbeeld ongeveer 80% van de totale hoeveelheid vloeistof die via de aanvoerleiding wordt aangevoerd. Deze verhouding kan bijvoorbeeld ook tussen 60% en 90% gelegen zijn.Preferably, the ram pump comprises a pressure chamber with a valve-closable opening, and this opening is then lower than the liquid surface of said liquid volume, while the ram pump also comprises a supply line with an open inlet communicating at a first height with the volume of liquid, while the opening of the pressure chamber, which can be closed by the valve, is at a second height lower than the first height. In such an arrangement, due to the pressure of the liquid present in the supply line, the valve of the pressure chamber can be opened and an amount of liquid can enter the pressure chamber, so that liquid can be pressed upwards from the pressure chamber via a pressure pipe connected to it. This situation is then alternated in accordance with the pumping action of a ram pump with a second situation in which an amount of liquid flows out of the pump via a discharge opening from the discharge opening or (according to a preferred embodiment) is drawn in by creating an underpressure. For example, the amount of liquid that drains or is drawn makes up about 80% of the total amount of liquid that is supplied via the supply line. This ratio can also be, for example, between 60% and 90%.

Deze uitvinding betreft anderzijds ook een inrichting voor het produceren van elektrische energie, omvattende een inrichting voor het opslaan van energie door hetThe present invention also relates, on the other hand, to an apparatus for producing electric energy, comprising an apparatus for storing energy by the

BE2018/5726 verhogen van de potentiële gravitatie-energie van een hoeveelheid vloeistof en een inrichting om de potentiële gravitatie-energie van een vloeistof om te zetten in elektrische energie.BE2018 / 5726 increasing the potential gravitational energy of a quantity of liquid and a device for converting the potential gravitational energy of a liquid into electrical energy.

Het is gekend om in gebieden waar het natuurlijk reliëf relatief grote hoogteverschillen vertoont, waterkrachtcentrales te plaatsen om de potentiële gravitatie-energie van het daar aanwezige natuurlijk water te gebruiken voor de productie van elektrische energie. Daarbij wordt deze potentiële energie eerst opgeslagen door het water in een spaarbekken of door middel van een stuwdam in een stuwmeer te houden, en laat men het water, op het ogenblik dat er behoefte is aan elektrische energie, naar een lager gelegen plaats stromen om daarbij via een turbine en een generator elektriciteit te produceren. Hiermee kunnen pieken in stroomverbruik gemakkelijker opgevangen worden dan het geval is met klassieke elektriciteitscentrales. Een dergelijke inrichting kan ook ingezet worden om elektriciteit om te zetten in potentiële gravitatie-energie door water door middel van elektrische pompen naar boven te pompen, bijvoorbeeld als er tijdelijk een overschot is aan elders geproduceerde elektriciteit.It is known to install hydroelectric power stations in areas where the natural relief shows relatively large height differences to use the potential gravitational energy of the natural water present there for the production of electrical energy. In addition, this potential energy is first stored by holding the water in a reservoir or by means of a dam in a reservoir, and the water is flowed to a lower location when there is a need for electrical energy, in order to to produce electricity via a turbine and a generator. This makes it easier to absorb peaks in power consumption than is the case with conventional power plants. Such an installation can also be used to convert electricity into potential gravitational energy by pumping water upwards by means of electric pumps, for example if there is a temporary surplus of electricity produced elsewhere.

Het is ook gekend om de potentiële gravitatie-energie van water te verhogen door een hoeveelheid water naar een hoger gelegen plaats te pompen, en het water op de hoger gelegen plaats te houden, waardoor de potentiële energie ervan wordt opgeslagen en op een later tijdstip kan omgezet worden in elektrische energie. Men maakt hiervoor gebruik van elektrisch aangedreven pompen. Het energieverbruik van de pompen is echter groter dan de energieproductie die nadien met het naar boven gepompte water kan gerealiseerd worden. Hierdoor is een dergelijke energieopslag en het nadien terug omzetten van deze energie in elektrische energie economisch niet rendabel.It is also known to increase the potential gravitational energy of water by pumping an amount of water to a higher place, and keep the water in the higher place, thus storing its potential energy for later are converted into electrical energy. Electrically driven pumps are used for this. However, the energy consumption of the pumps is greater than the energy production that can subsequently be realized with the water pumped upwards. As a result, such energy storage and the subsequent conversion of this energy back into electrical energy is not economically viable.

Een doel van deze uitvinding bestaat er ook in om een inrichting te ontwikkelen die de opslag van energie en de omzetting ervan in elektrische energie, op een tijdstip naar keuze, economisch veel rendabeler kan maken. Een ander doel bestaat erin om een dergelijke inrichting te ontwikkelen die gemakkelijk als een compacte eenheidAn object of this invention is also to develop a device which can make the storage of energy and its conversion into electrical energy, at a time of choice, economically much more profitable. Another goal is to develop such a device that easily as a compact unit

BE2018/5726 kan uitgevoerd worden en in een (deels) bestaande infrastructuur kan geïntegreerd worden en die ook gemakkelijk inzetbaar is, ongeacht de beschikbare omgevingsruimte in de buurt van een beschikbaar watervolume.BE2018 / 5726 can be implemented and integrated into an (partly) existing infrastructure and that can also be easily deployed, regardless of the available surrounding space in the vicinity of an available water volume.

Deze doelstellingen worden volgens deze uitvinding bereikt door te voorzien in een inrichting voor het produceren van elektrische energie, omvattende een inrichting voor het opslaan van energie door het naar een hoger niveau verplaatsen van een hoeveelheid vloeistof en een inrichting om de potentiële gravitatie-energie van een vloeistof om te zetten in elektrische energie, waarbij, volgens deze uitvinding, vloeistof naar een hoger niveau verplaatst wordt door middel van een ram pomp die zich in het vloeistofvolume bevindt en zich minstens gedeeltelijk onder het niveau van het oppervlak van het vloeistofvolume bevindt.These objects are achieved according to the present invention by providing an apparatus for producing electric energy, comprising an apparatus for storing energy by moving an amount of liquid to a higher level and an apparatus to convert the potential gravitational energy of a converting liquid into electrical energy, whereby, according to this invention, liquid is moved to a higher level by means of a ram pump which is located in the liquid volume and is at least partially below the surface of the liquid volume.

Zoals hoger reeds uiteengezet wordt op die manier vloeistof omhoog gepompt zonder energieverbruik, waardoor de inrichting economisch bijzonder rendabel is. Doordat de ram pomp in het watervolume opgesteld wordt is de inzetbaarheid onafhankelijk van het al of niet beschikbaar zijn van een geschikte opstelplaats voor de ram pomp.As already explained above, liquid is pumped up in this way without energy consumption, so that the device is economically particularly economical. Because the ram pump is installed in the water volume, the deployability is independent of whether or not a suitable installation site for the ram pump is available.

De gebruikte vloeistof is bij voorkeur water, zoals bijvoorbeeld het in de natuur aanwezige water uit een rivier of een meer of een zee of uit een andere natuurlijke omgeving die fungeert als waterverzamelplaats. Het gebruikte water kan evenwel ook voorzien zijn uit een daarvoor voorziene en door de mens gecreëerde container. Eventueel wordt het water eerst gezuiverd.The liquid used is preferably water, such as, for example, the water present in nature from a river or a lake or a sea or from another natural environment that functions as a water collection point. However, the water used can also be provided from a container provided for this purpose and created by man. The water may be purified first.

De vloeistof kan ook eerst aan een behandeling onderworpen worden om het soortelijk gewicht ervan, en dus ook de opgeslagen potentiële gravitatie-energie per liter vloeistof, te verhogen. Dit kan bijvoorbeeld door het in de vloeistof oplossen van een stof, zoals bijvoorbeeld zout.The liquid can also be subjected to a treatment first to increase its specific gravity, and thus also the stored potential gravitational energy per liter of liquid. This can be done, for example, by dissolving a substance, such as salt, in the liquid.

In een eerste bijzondere uitvoeringsvorm omvat de ram pomp een drukkamer, een op de drukkamer aangesloten persleiding, een toevoerleiding die via een door een eerste klep afsluitbare opening in verbinding staat met de drukkamer, en een door een tweede klep afsluitbare afvoeropening, waarbij de afvoeropening zich onder hetIn a first special embodiment, the ram pump comprises a pressure chamber, a pressure pipe connected to the pressure chamber, a supply pipe which communicates with the pressure chamber through an opening closable by a first valve, and a discharge opening closable by a second valve, the discharge opening being under the

BE2018/5726 oppervlak van het vloeistofvolume bevindt, terwijl de ram pomp bij voorkeur, in een eerste bijzondere uitvoeringsvorm, minstens gedeeltelijk ondergedompeld is in het vloeistofvolume.BE2018 / 5726 surface of the liquid volume, while the ram pump is preferably, in a first special embodiment, at least partially immersed in the liquid volume.

Bij voorkeur voorziet men dan een inrichting om vloeistof die de afvoeropening verlaat aan te zuigen, zoals bijvoorbeeld een in een vloeistofstroom voorziene venturi-inrichting of een pomp zoals bijvoorbeeld een elektrisch aangedreven pomp. Men kan de venturi-inrichting bijvoorbeeld voorzien in een vloeistofstroom die wordt gecreëerd in een inrichting voor het omzetten van de opgeslagen potentiële gravitatie-energie in elektrische energie. Deze vloeistofstroom is bijvoorbeeld de vloeistofstroom die wordt gebruikt om een turbine aan te drijven die op zijn beurt een generator aandrijft.Preferably, a device is then provided for drawing in liquid leaving the discharge opening, such as for instance a venturi device provided in a liquid flow or a pump such as, for example, an electrically driven pump. For example, the venturi device can be provided with a liquid flow created in a device for converting the stored potential gravitational energy into electrical energy. This liquid flow is, for example, the liquid flow used to drive a turbine which in turn drives a generator.

Bij voorkeur bevindt de afvoeropening zich minstens 1 cm, bij voorkeur 10 cm, meer bij voorkeur minstens 20 cm, nog meer bij voorkeur minstens 30 cm onder het oppervlak van het vloeistofvolume. In een bepaalde uitvoeringsvorm bevindt de afvoeropening zich bijvoorbeeld 1 meter tot 10 meter onder het vloeistofniveau. In een voorkeurdragende uitvoeringsvorm is dit 4 m tot 6 m.Preferably, the discharge opening is at least 1 cm, preferably 10 cm, more preferably at least 20 cm, even more preferably at least 30 cm below the surface of the liquid volume. In a particular embodiment, the discharge opening is, for example, 1 meter to 10 meters below the liquid level. In a preferred embodiment this is 4 m to 6 m.

In een zeer voorkeurdragende uitvoeringsvorm omvat de ram pomp een vloeistofkamer die via een toevoeropening in verbinding staat met het vloeistofvolume, die via een door een eerste klep afsluitbare opening in verbinding staat met de drukkamer, en die een door een tweede klep afsluitbare afvoeropening omvat.In a very preferred embodiment, the ram pump comprises a liquid chamber which communicates with the liquid volume via an inlet opening, which communicates with the pressure chamber via an opening closable by a first valve, and which comprises a discharge opening closable by a second valve.

Bij voorkeur voorziet men ook een op de afvoeropening aangesloten afvoerleiding die voorzien is om de vloeistof te laten uitstromen in het vloeistofvolume. De genoemde inrichting om vloeistof die de afvoeropening verlaat aan te zuigen, zoals bijvoorbeeld een in een vloeistofstroom voorziene venturi-inrichting of een pomp zoals bijvoorbeeld een elektrisch aangedreven pomp, wordt dan bij voorkeur aangesloten op de afvoerleiding zodat het water uit de afvoerleiding aangezogen kan worden door de laatstgenoemde inrichting.Preferably, a discharge pipe connected to the discharge opening is also provided, which is provided for allowing the liquid to flow into the liquid volume. The said device for sucking in liquid leaving the discharge opening, such as for instance a venturi device provided in a liquid flow or a pump such as for instance an electrically driven pump, is then preferably connected to the discharge pipe so that the water can be drawn in from the discharge pipe by the latter device.

BE2018/5726BE2018 / 5726

De inrichting kan zoals hoger reeds vermeld, middelen omvatten om vloeistof die via de afvoeropening wordt afgevoerd, aan te zuigen.As mentioned above, the device can comprise means for drawing in liquid which is discharged via the discharge opening.

In een sterk voorkeurdragende uitvoeringsvorm is dit een venturi-inrichting die voorzien is in een vloeistofstroom, bij voorkeur een vloeistofstroom van een inrichting die potentiële gravitatie-energie van een hoeveelheid vloeistof omzet in elektriciteit.In a highly preferred embodiment, this is a venturi device that provides a liquid flow, preferably a liquid flow from a device that converts potential gravitational energy of an amount of liquid into electricity.

In een tweede bijzondere uitvoeringsvorm is in het vloeistofvolume een pompruimte voorzien die hoofdzakelijk vloeistof-vrij is, en bij voorkeur een hoofdzakelijk droge ruimte is, omvat de ram pomp een drukkamer, een op de drukkamer aangesloten persleiding, en een toevoerleiding die via een door een eerste klep afsluitbare opening in verbinding staat met de drukkamer, en omvat de toevoerleiding een open ingang die in verbinding staat met het vloeistofvolume en die zich op een hoogte bevindt die hoger is dan de hoogte waarop de door de eerste klep afsluitbare opening zich bevindt.In a second particular embodiment, the liquid volume is provided with a pump space which is substantially liquid-free, and preferably is a substantially dry space, the ram pump comprises a pressure chamber, a pressure pipe connected to the pressure chamber, and a supply pipe connected via a first valve closable opening communicates with the pressure chamber, and the feed line includes an open inlet communicating with the volume of liquid and is at a height higher than the height at which the opening closable by the first valve is located.

De ram pomp omvat bij deze tweede bijzondere uitvoeringsvorm bij voorkeur een vloeistofkamer die via een toevoeropening in verbinding staat met het vloeistofvolume, die via een door een eerste klep afsluitbare opening in verbinding staat met de drukkamer, en die een door een tweede klep afsluitbare afvoeropening omvat.In this second particular embodiment, the ram pump preferably comprises a liquid chamber which communicates via a supply opening with the volume of liquid, which communicates with the pressure chamber via an opening closable by a first valve, and which comprises a discharge opening closable by a second valve .

Bij voorkeur omvat de inrichting bij deze tweede bijzondere uitvoeringsvorm een op de afvoeropening aangesloten afvoerleiding die voorzien is om de vloeistof te laten uitstromen in het vloeistofvolume.Preferably, in this second particular embodiment, the device comprises a discharge pipe connected to the discharge opening, which is provided for allowing the liquid to flow into the liquid volume.

In deze tweede bijzondere uitvoeringvorm is de pompruimte bij voorkeur door het vloeistofvolume omgeven.In this second special embodiment, the pump space is preferably surrounded by the liquid volume.

In een mogelijke uitvoeringvorm is de pompruimte door een wand, bij voorkeur door een hoofdzakelijk cilindrische wand, van het vloeistofvolume gescheiden. Deze wand strekt zich bijvoorbeeld uit vanaf de bodem die het vloeistofvolume onderaan begrenst, tot boven het oppervlak van het vloeistofvolume.In a possible embodiment, the pump space is separated from the volume of liquid by a wall, preferably by a substantially cylindrical wall. This wall extends, for example, from the bottom which limits the liquid volume at the bottom, to above the surface of the liquid volume.

BE2018/5726BE2018 / 5726

De pompinrichting is bijvoorbeeld voorzien is om vloeistof vanuit het vloeistofvolume in een hoger dan het vloeistofniveau opgestelde vloeistofcontainer te brengen. De vloeistofcontainer is bijvoorbeeld opgesteld op een heuvel of bevindt zich bijvoorbeeld in een constructie boven het vloeistofvolume. Zo kunnen het vloeistofvolume en de vloeistofcontainer zich bijvoorbeeld boven elkaar bevinden in en een zeer compacte inrichting vormen die bijvoorbeeld in een verticaal opgestelde toren of buisvormig element kan opgenomen zijn. Zo'n compacte constructie kan ook een bijkomende functie hebben of kan geïntegreerd worden in een constructie die een andere functie heeft, zoals bijvoorbeeld in een appartementsgebouw of in een windmolen voor de productie van elektrische energie. Dit is zowel mogelijk bij de hier weergegeven eerste en tweede bijzondere uitvoeringsvorm.The pumping device is, for example, provided for bringing liquid from the liquid volume into a liquid container arranged higher than the liquid level. The liquid container is, for example, arranged on a hill or, for example, is in a construction above the liquid volume. For example, the liquid volume and the liquid container can be located one above the other in and form a very compact device which can for instance be accommodated in a vertically arranged tower or tubular element. Such a compact construction can also have an additional function or can be integrated into a construction that has a different function, such as in an apartment building or in a windmill for the production of electrical energy. This is possible in the first and second special embodiments shown here.

De heuvel kan natuurlijk zijn of kan bijvoorbeeld gemaakt zijn door het opstapelen van thermisch gereinigde grond of bodemas of overtollige grond en/of producten die afkomstig zijn van industriële processen, bouw-activtiteiten, landbouw, ...The mound can be natural or it can be made, for example, by stacking thermally cleaned soil or bottom ash or surplus soil and / or products that come from industrial processes, construction activities, agriculture, ...

In een mogelijke uitvoeringsvorm omvat de ram pomp een vloeistofkamer die via een toevoeropening in verbinding staat met het vloeistofvolume, die via een door een eerste klep afsluitbare opening in verbinding staat met de drukkamer, en die een door een tweede klep afsluitbare afvoeropening omvat, waarbij de eerste klep naar een open stand gedwongen wordt en onder invloed van een vloeistofdruk geopend wordt, waarbij de tweede klep naar een open stand gedwongen wordt en onder invloed van een vloeistofdruk gesloten wordt, en waarbij de vloeistofdruk in de pompkamer afwisselend een eerste en een tweede situatie teweegbrengt, waarbij in de eerste situatie de eerste klep open is en de tweede klep gesloten is en vloeistof in de drukkamer wordt toegevoegd, waardoor de druk in de drukkamer toeneemt en vloeistof via de persleiding naar boven gepompt wordt, en waarbij in de tweede situatie de eerste klep gesloten is en de tweede klep open is en vloeistof via de afvoerleiding wordt afgevoerd.In a possible embodiment, the ram pump comprises a liquid chamber which communicates with the liquid volume via an inlet opening, which communicates with the pressure chamber via an opening closable by a first valve, and which comprises a discharge opening closable by a second valve. first valve is forced to an open position and opened under the influence of a liquid pressure, the second valve is forced to an open position and closed under the influence of a liquid pressure, and wherein the liquid pressure in the pumping chamber alternates between a first and a second situation where, in the first situation, the first valve is open and the second valve is closed and liquid is added into the pressure chamber, increasing the pressure in the pressure chamber and pumping liquid upward through the pressure line, and in the second situation first valve is closed and the second valve is open and liquid is drained through the drain line.

Deze uitvinding wordt nu nader toegelicht aan de hand van de hierna volgende gedetailleerde beschrijving van een voorkeurdragende inrichting volgens deThe present invention will now be explained in more detail with reference to the following detailed description of a preferred device according to the

BE2018/5726 uitvinding. De bedoeling van deze beschrijving is uitsluitend een verduidelijkend voorbeeld te geven en om verdere voordelen en bijzonderheden van deze uitvinding aan te duiden, en kan dus geenszins geïnterpreteerd worden als een beperking van de draagwijdte van uitvinding volgens de in de conclusies opgeëiste octrooirechten, noch van het toepassingsgebied ervan.BE2018 / 5726 invention. The purpose of this description is only to provide an illustrative example and to indicate further advantages and details of the present invention, and can therefore in no way be interpreted as limiting the scope of the invention according to the patent rights claimed in the claims, nor of the its scope.

In deze gedetailleerde beschrijving wordt door middel van referentiecijfers verwezen naar de hierbij gevoegde tekeningen, waarbijIn this detailed description, reference numerals are used to refer to the accompanying drawings, in which

Figuur 1 een schematische weergave is van een eerste uitvoeringsvorm van een inrichting voor het produceren van elektriciteit volgens de uitvinding;Figure 1 is a schematic representation of a first embodiment of an apparatus for producing electricity according to the invention;

Figuur 2 een schematische weergave is van een tweede uitvoeringsvorm van een inrichting voor het produceren van elektriciteit volgens de uitvinding.Figure 2 is a schematic representation of a second embodiment of an apparatus for producing electricity according to the invention.

De twee uitvoeringvormen weergegeven in de figuren betreffen inrichtingen voor het produceren van elektriciteit voorzien van een inrichting voor het opslaan van energie volgens deze uitvinding. Elke inrichting voor het opslaan van energie omvat daartoe een vloeistofvolume (1) en een ram pomp (2) (een ‘hydraulic ram' / ‘hydram’ / cyclische waterpomp aangedreven door waterkracht) om vloeistof vanuit het vloeistofvolume (1) omhoog te pompen naar een hoger gelegen vloeistofcontainer (21), zodat de potentiële gravitatie-energie ervan toeneemt. Elke inrichting omvat ook een inrichting voor het omzetten van de aldus opgeslagen energie in elektriciteit.The two embodiments shown in the figures relate to electricity generating devices comprising an energy storage device according to the present invention. To this end, each energy storage device comprises a liquid volume (1) and a ram pump (2) (a 'hydraulic ram' / 'hydram' / cyclic water pump driven by hydropower) to pump liquid upwards from the liquid volume (1) to a higher liquid container (21), so that its potential gravitational energy increases. Each device also includes a device for converting the energy thus stored into electricity.

Beide inrichtingen (figuren 1 en 2) omvatten daarvoor ook een vloeistofcontainer (21) die zich hoger bevindt, bijvoorbeeld 100 m hoger, dan het vloeistofoppervlak (1a), een afstortleiding (13) die aansluit op de vloeistofcontainer (21) en waarin men water vanuit de vloeistofcontainer (21) neerwaarts kan laten vallen en/of stromen, en een door de vloeistof in de afstortleiding (13) aandrijfbare turbine (14), die door de waterkracht tot een rotatiebeweging kan gebracht worden, al dan niet met aandrijving van een vliegwiel - en een generator (15) die op zijn beurt door de turbine (14) en het eventuele vliegwiel wordt aangedreven om elektriciteit te produceren.Both devices (Figures 1 and 2) therefore also comprise a liquid container (21) which is higher, for example 100 m higher, than the liquid surface (1a), a discharge pipe (13) connecting to the liquid container (21) and in which water is can drop and / or flow from the liquid container (21), and a turbine (14) drivable by the liquid in the discharge pipe (13), which can be caused to rotate by the hydropower, with or without the drive of a flywheel - and a generator (15) which in turn is driven by the turbine (14) and any flywheel to produce electricity.

BE2018/5726BE2018 / 5726

Het vloeistofvolume (1) is hier een hoeveelheid stromend water dat aanwezig is in een rivier. Op de tekeningen is telkens een dwarsdoorsnede van de rivier voorgesteld. Het rivierwater dat tussen de oevers (19a) en de bodem (19b) van de rivier verzameld is, vormt hier dus het vloeistofvolume (1). De ram pomp (2) staat op de bodem (19b) van de rivier en bevindt zich helemaal onder.The liquid volume (1) here is an amount of running water that is present in a river. The drawings always show a cross-section of the river. The river water collected between the banks (19a) and the bottom (19b) of the river thus forms the liquid volume (1). The ram pump (2) is on the bottom (19b) of the river and is completely below.

De ram pomp (2) zelf omvat, een drukkamer (3), een vloeistofkamer (5), een op de drukkamer (3) aangesloten persleiding (4) en een op de vloeistofkamer (5) aangesloten toevoerleiding (11). De ram pomp (2) omvat een door een eerste klep (6) afsluitbare opening (7) tussen de vloeistofkamer (5) en de drukkamer (3) en ook een afvoeropening (9) die afsluitbaar is door een tweede klep (8). De eerste klep (6) is een klep die naar zijn gesloten stand gedwongen wordt, bijvoorbeeld door een veer, en door de vloeistofdruk in de vloeistofkamer (5) kan geopend worden. De druk waarbij de klep (6) de opening (7) opent is regelbaar. De tweede klep (8) is een klep die naar zijn open stand gedwongen wordt, bijvoorbeeld door een veer, en door de vloeistofdruk in de vloeistofkamer (5) kan gesloten worden. De druk waarbij de klep (8) de opening (9) sluit is eveneens regelbaar.The ram pump (2) itself comprises a pressure chamber (3), a liquid chamber (5), a pressure pipe (4) connected to the pressure chamber (3) and a supply pipe (11) connected to the liquid chamber (5). The ram pump (2) comprises an opening (7) closable by a first valve (6) between the liquid chamber (5) and the pressure chamber (3) and also a discharge opening (9) which can be closed by a second valve (8). The first valve (6) is a valve that is forced to its closed position, for example by a spring, and can be opened by the liquid pressure in the liquid chamber (5). The pressure at which the valve (6) opens the opening (7) is adjustable. The second valve (8) is a valve that is forced to its open position, for example by a spring, and can be closed by the liquid pressure in the liquid chamber (5). The pressure at which the valve (8) closes the opening (9) is also adjustable.

De afvoeropening (9) bevindt zich in beide uitvoeringsvormen (figuren 1 en 2) onder het niveau van het oppervlak (1a) van het vloeistofvolume (1). De vloeistofkamer (5) staat via een toevoeropening (10) in verbinding met de toevoerleiding (11) en staat zo in verbinding met het vloeistofvolume (1).The discharge opening (9) in both embodiments (Figures 1 and 2) is below the level of the surface (1a) of the liquid volume (1). The liquid chamber (5) communicates with the supply line (11) via a supply opening (10) and thus communicates with the liquid volume (1).

Deze inrichtingen omvatten verder een afvoerleiding (12) die aangesloten is op de afvoeropening (9) en die voorzien is om overtollig water dat via de afvoeropening (9) vanuit de vloeistofkamer (5) van de ram pomp (2) wordt afgevoerd terug te brengen in het vloeistofvolume (1), waarbij deze afvoerleiding (12) uitmondt boven het vloeistofoppervlak (1a). De persleiding (4) is voorzien om water naar de vloeistofcontainer (21) te verplaatsen.These devices further comprise a discharge line (12) connected to the discharge opening (9) and which is provided to return excess water discharged through the discharge opening (9) from the liquid chamber (5) of the ram pump (2) in the liquid volume (1), this discharge pipe (12) opening above the liquid surface (1a). The pressure pipe (4) is designed to move water to the liquid container (21).

Ongeveer 20 % van het water dat via de toevoerleiding (11) naar de pomp wordt gebracht komt door de werking van de ram pomp (2) terecht in de drukkamer (3),About 20% of the water that is brought to the pump via the supply line (11) ends up in the pressure chamber (3) through the operation of the ram pump (2),

BE2018/5726 terwijl het overige water (ongeveer 80%) de pomp verlaat via de afvoeropening (9). Het water kan opgepompt worden tot hoogtes van 100 meter en meer.BE2018 / 5726 while the remaining water (about 80%) leaves the pump through the discharge opening (9). The water can be pumped up to heights of 100 meters and more.

De vloeistofcontainer (21) is op een heuvel (18) geplaatst. Dit kan een natuurlijke heuvel (18) zijn of een door de mens gevormde heuvel (18). Wanneer deze heuvel (18) specifiek gevormd is voor het ondersteunen van de vloeistofcontainer (21), is deze bij voorkeur opgebouwd uit bouwstof zoals grond, bodemas, thermisch gereinigde grond, enz.The fluid container (21) is placed on a hill (18). This can be a natural hill (18) or a man-made hill (18). When this hill (18) is specifically shaped to support the liquid container (21), it is preferably constructed of building material such as soil, bottom ash, heat-cleaned soil, etc.

In de uitvoeringsvorm volgens figuur 1 omvat het vloeistofvolume (1) een hoofdzakelijk droge pompruimte (22). Deze pompruimte (22) is van het vloeistofvolume (1) gescheiden door een hoofdzakelijk cilindrische wand (20) die aansluit op de bodem (19b) van de rivier en tot boven het vloeistofoppervlak (1a) uitsteekt. De ram pomp (2) is in deze pompruimte (22) opgesteld. De toevoerleiding (11) omvat een open ingang (11a) die in verbinding staat met het vloeistofvolume (1). Deze ingang (11a) is voorzien in de nabijheid van de bovenste rand van de wand (20). De toevoerleiding (11) sluit daarbij aan op een opening in de wand (20).In the embodiment according to Figure 1, the liquid volume (1) comprises a substantially dry pumping space (22). This pump space (22) is separated from the liquid volume (1) by a mainly cylindrical wall (20) which connects to the bottom (19b) of the river and projects above the liquid surface (1a). The ram pump (2) is arranged in this pump space (22). The supply line (11) includes an open inlet (11a) which communicates with the liquid volume (1). This entrance (11a) is provided in the vicinity of the top edge of the wall (20). The supply line (11) connects to an opening in the wall (20).

De ingang (11a) van de toevoerleiding bevindt zich dus op een hoogte (h1) die hoger is dan de hoogte (h2) waarop de door de eerste klep (6) afsluitbare opening (7) zich bevindt. De afvoerleiding (12) is voorzien om water dat via de afvoeropening (9) wordt afgevoerd en de pomp verlaat, terug te brengen naar het vloeistofvolume (1). De persleiding (4) brengt het water naar een hoogte (h3) en stort het water in de vloeistofcontainer (21).The inlet (11a) of the supply line is thus at a height (h1) higher than the height (h2) at which the opening (7) which can be closed by the first valve (6) is located. The drain line (12) is provided to return water that drains through the drain opening (9) and leaves the pump to the liquid volume (1). The pressure pipe (4) takes the water to a height (h3) and pours the water into the liquid container (21).

In de uitvoeringsvorm van figuur 2 is de ram pomp (2) opgesteld op de bodem (19b) van de rivier en is dus helemaal ondergedompeld onder water. De toevoerleiding (11) omvat hier een open ingang (11a) die zich in het vloeistofvolume (1) bevindt op een hoogte (h1) die hoger is dan de hoogte (h2) van de door de eerste klep (6) afsluitbare opening (7). Hierdoor is er voldoende waterdruk in de vloeistofkamer (5) om de ram pomp te laten werken en afwisselend een eerste en een tweede situatie teweeg te brengen, waarbij in de eerste situatie de eerste klep (6) open is en de tweede klep (8)In the embodiment of figure 2, the ram pump (2) is arranged on the bottom (19b) of the river and is thus completely submerged under water. The supply line (11) here comprises an open inlet (11a) located in the liquid volume (1) at a height (h1) higher than the height (h2) of the opening (7) closable by the first valve (6) ). This provides sufficient water pressure in the fluid chamber (5) to operate the ram pump and alternately produce a first and a second situation, with the first valve (6) open and the second valve (8) alternately

BE2018/5726 gesloten is en vloeistof in de drukkamer (3) wordt toegevoegd, waardoor de druk in de drukkamer (3) toeneemt en vloeistof via de persleiding (12) naar boven gepompt wordt, en waarbij in de tweede situatie de eerste klep (6) gesloten is en de tweede klep (8) open is en vloeistof via de afvoerleiding (12) wordt afgevoerd. De afvoerleiding (12) mondt uit boven het vloeistofoppervlak (1a).BE2018 / 5726 is closed and liquid is added in the pressure chamber (3), as a result of which the pressure in the pressure chamber (3) increases and liquid is pumped upwards via the pressure pipe (12), and in the second situation the first valve (6 ) is closed and the second valve (8) is open and liquid is drained through the drain line (12). The discharge pipe (12) opens above the liquid surface (1a).

Beide inrichtingen (figuren 1 en 2) omvatten ook een afzuigleiding (16) waarvan het ene einde met een venturi-inrichting (17) in de afstortleiding (13) verbonden is en met het andere einde aansluit op de afvoerleiding (12). Dit is enkel voorgesteld op figuur 2. De afzuigleiding (16) dient om het water dat via de afvoeropening (9) is afgevoerd en aanwezig is in de afvoerleiding (12) aan te zuigen en in de rivier te laten stromen, zodat voldoende water uit deze afvoerleiding (12) kan verwijderd worden om te vermijden dat de erdoor veroorzaakte tegendruk de pompwerking verstoort of onmogelijk maakt. Het verwijderde water wordt terug in het vloeistofvolume (1) gebracht.Both devices (Figures 1 and 2) also include a suction pipe (16), one end of which is connected to a venturi device (17) in the discharge pipe (13) and connects the other end to the discharge pipe (12). This is only shown in figure 2. The suction pipe (16) serves to draw in the water that has been discharged via the discharge opening (9) and which is present in the discharge pipe (12), so that sufficient water flows out this discharge pipe (12) can be removed to prevent the back pressure caused by it from interfering with or rendering the pumping operation impossible. The removed water is returned to the liquid volume (1).

De voor het aanzuigen nodige onderdruk wordt gecreëerd door middel van een venturi-inrichting (17) die opgesteld is in de afstortleiding (13), op een plaats die zich tussen de vloeistofcontainer (21) en de turbine (14) bevindt. De venturi-inrichting is op figuur 2 symbolisch voorgesteld als een vernauwing (17) van de afstortleiding. De waterstroom in de afstortleiding (13) zorgt ervoor dat de venturi-inrichting een onderdruk teweegbrengt, en via de afzuigleiding (16) wordt deze onderdruk benut om het in de afvoerleiding (12) aanwezige water aan te zuigen en grotendeels uit de afvoerleiding te verwijderen. Het aangezogen water laat men neerstromen in de rivier. Het aanzuigen van water uit de afvoerleiding (12) kan ook met andere aanzuigmiddelen, zoals bijvoorbeeld een pomp, gerealiseerd worden.The underpressure necessary for the suction is created by means of a venturi device (17) arranged in the discharge pipe (13), at a location between the liquid container (21) and the turbine (14). The venturi device is shown symbolically in Figure 2 as a constriction (17) of the discharge conduit. The water flow in the discharge pipe (13) causes the venturi device to create an underpressure, and via the extraction pipe (16) this underpressure is used to draw in and largely remove the water present in the discharge pipe (12) from the discharge pipe . The water drawn in is allowed to flow into the river. The suction of water from the discharge pipe (12) can also be realized with other suction means, such as, for example, a pump.

Claims

C O N C L U S I E S

An energy storage device comprising a liquid volume (1) and a pumping device for pumping up liquid from the liquid volume (1), to increase its potential gravitational energy, the pumping device comprising a ram pump (2), characterized in that the ram pump (2) is in the liquid volume (1) and is at least partially below the level of the surface (1a) of the liquid volume (1).

Energy storage device according to claim 1, characterized in that the ram comprises pump (2), a pressure chamber (3), a pressure pipe (4) connected to the pressure chamber (3), a supply pipe (11) which an opening (7) closable by a first valve (6) communicates with the pressure chamber (3), and a discharge opening (9) which can be closed by a second valve (8), the discharge opening (9) being located below the surface (1a ) of the fluid volume (1).

Energy storage device according to claim 2, characterized in that the device comprises means (17) for drawing in liquid which is discharged via the discharge opening (9).

Energy storage device according to claim 3, characterized in that the liquid which is discharged via the discharge opening (9) is drawn in by a venturi device (17) arranged in a liquid flow.

Energy storage device according to any one of claims 2 to 4, characterized in that the discharge opening (9) is at least 1 cm, preferably 10 cm, more preferably at least 20 cm, even more preferably at least 30 cm below the surface (1a) of the fluid volume (1).

Energy storage device according to one of the preceding claims, characterized in that the ram pump (2) comprises a liquid chamber (5) which communicates with the liquid volume (1) via a supply opening (10),

BE2018 / 5726 which communicates with the pressure chamber (3) via an opening (7) which can be closed by a first valve (6), and which comprises a discharge opening (9) which can be closed by a second valve (8).

An energy storage device according to any one of claims 2 to 6, characterized in that the device comprises a discharge pipe (12) connected to the discharge opening (9) and which is provided for discharging the liquid into the volume of liquid (1). ).

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the ram pump (2) is at least partially immersed in the liquid volume (1).

Energy storage device according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the liquid volume (1) is provided with a pump space (22) which is substantially liquid-free, and preferably is a substantially dry space, comprising the ram pump (2), a pressure chamber (3), a pressure pipe (4) connected to the pressure chamber (3), and a supply pipe (11) which opens through an opening (7) closable by a first valve (6) communicates with the pressure chamber (3), and that the supply line (11) includes an open inlet (11a) which communicates with the liquid volume (1) and is at a height (h1) higher than the height ( h2) on which the opening (7) which can be closed by the first valve (6) is located.

Energy storage device according to claim 9, characterized in that the ram pump (2) comprises a liquid chamber (5) which communicates via a supply opening (10) with the liquid volume (1), which flows through a first valve (6) closable opening (7) communicates with the pressure chamber (3), and comprising a discharge opening (9) closable by a second valve (8).

Energy storage device according to claim 9 or 10, characterized in that the pump space (22) is surrounded by the liquid volume (1).

BE2018 / 5726

Energy storage device according to any one of claims 9 to 11, characterized in that the pump space (22) is separated from the liquid volume (1) by a wall (20), preferably a substantially cylindrical wall (20). .

Device according to claim 12, characterized in that the wall (20) extends from the bottom (19b) which defines the liquid volume (1) at the bottom, above the surface (1a) of the liquid volume (1).

Energy storage device according to one of the preceding claims, characterized in that the pumping device is provided for introducing liquid from the liquid volume (1) into a liquid container (21) arranged higher than the liquid level (1a).

Energy storage device according to one of the preceding claims, characterized in that

- that the ram pump (2) comprises a liquid chamber (5) • which communicates via a supply opening (10) with the liquid volume (1), • which communicates via an opening (7) which can be closed by a first valve (6) with the pressure chamber (3), and • comprising a discharge opening (9) which can be closed by a second valve (8),

- that the first valve (6) is forced to an open position and opened under the influence of a liquid pressure,

- that the second valve (7) is forced to an open position and closed under the influence of a liquid pressure, and

- that the liquid pressure in the pumping chamber alternately produces a first and a second situation, • in the first situation the first valve (6) is open and the second valve (7) is closed and liquid becomes in the pressure chamber (3)

BE2018 / 5726 added, as a result of which the pressure in the pressure chamber (3) increases and liquid is pumped upwards via the pressure pipe (4), and • in the second situation the first valve (6) is closed and the second valve (8) is open and liquid flows through the drain line (12)

5 discharged.

An apparatus for producing electric energy, comprising an apparatus for storing energy by moving an amount of liquid to a higher level and an apparatus for converting the potential gravitational energy of a liquid into electric energy, with the

10 characterized in that liquid is moved to a higher level by means of a ram pump which is located in the liquid volume (1) and is at least partly below the level of the surface (1a) of the liquid volume (1).

Device for producing electrical energy according to claim 16,

Characterized in that it comprises an energy storage device according to any one of claims 2 to 15.