DE10037678A1 - Mechanisches Hubspeicherwerk - Google Patents

Abstract

Verfahren und Vorrichtung zur Speicherung sowie Abgabe von elektrischer Energie in einem mechanischen Hubspeicherwerk in Form von potentieller Energie, indem kleine bis zu sehr großen feste oder in großen Behältern befindliche körnige oder flüssige Massen 2 angehoben 5 werden, und die dazu benötigte Energie durch Absenken der gleichen Massen über Generatoren 5 wieder zurückgewonnen wird. Das Verfahren ermöglicht durch eine sehr kurzfristige Abgabe auch sehr großer Energiemengen eine verbesserte Stabilisierung der Versorgungsnetze und ermöglicht beispielsweise Flugzeuge oder Rekaten auf Abflugrampen mittels Linearmotoren oder ähnlichen Antrieben ökonomischer und ökologischer zu starten. DOLLAR A Die Ausführung des Verfahrens kann in unbegrenzter Dimension zu Land über Tage an Berghängen 8, Untertage in Bergwerkschächten 1 sowie zu Wasser in Seen und Meeren durchgeführt werden. Die mechanischen Hubwerke benötigen kein Wasser, sind umweltfreundlich, langlebig, wartungsarm und haben einen wesentlich höheren Wirkungsgrad als vergleichsweise Pumpspeicherwerke.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ausübung des Verfah­ rens zur Speicherung und Rückgabe elektrischer Energie in einem mechanischen Hubspeicherwerk in Form von potentieller Energie.

Zur Speicherung von Energie in großem Umfang werden nur Wasser- sowie einige Gaspumpspeicherwerke eingesetzt. Alle anderen Verfahren sind in ihrer Speicher­ kapazität im Verhältnis zur Abspeicherung von großen Energiemengen insbesonde­ re von Kraftwerksleistungen zu klein und zu langsam.

Zur Speicherung von Energie in kleinem Umfang werden Batterien bzw. Akkumu­ latoren, Schwungräder oder chemische Verfahren wie Wasserstoff eingesetzt, die alle im Verhältnis zu ihrer Speicherkapazität, Leistung und Gebrauchsdauer zu auf­ wendig und/oder teuer sind.

In Deutschland wird der Bedarf an elektrischer Energie durch eine jederzeit zur Verfügung stehende Grundlast von ca. 70% sowie einer hauptsächlich jahreszeit­ lich bedingten Mittellast von 15-20% abgedeckt.

Ein mehrmals täglich oder zu besonderen Anlässen kurzfristig auftretender Spitzen­ verbrauch beträgt entsprechend 10-15% des Gesamtbedarfes.

Der Spitzenverbrauch erfordert in einer kurzen Zeitspanne, beispielsweise in den Morgenstunden eine sehr hohe Bereitstellung an Energie.

Um das Stromnetz in Spannung und Frequenz stabil zu halten und um Blindstrom­ verluste sowie Ausfälle von Kraftwerken zu kompensieren, müssen gleichermaßen jederzeit große Energiemengen in Sekunden abrufbar zur Verfügung stehen.

Zur Bereitstellung der Spitzenlast müssen Maßnahmen ergriffen werden, wie die Inbetriebnahme von speziellen Turbinenkraftwerken sowie die Rückgewinnung von indizierter Energie über Wasserpump- oder Gasspeicherwerke. Falls nicht genü­ gend Energie zur Verfügung steht, sitzt man sozusagen im Dunkeln. Wie ein Ener­ gielieferant mitteilt, in Deutschland so gut wie nie, aber in England, Frankreich und Italien muss im Jahresdurchschnitt eine Stunde und mehr auf den Betrieb elektri­ scher Geräte etc. verzichtet werden. In Schwellen- und Entwicklungsländern muss oftmals täglich mehrmalig ein Stromausfall eingeplant werden.

Gasturbinenwärmekraftwerke und Pump- oder Gasspeicherwerke sind wegen des nur auf Spitzenlast begrenzten Betriebes sehr aufwendig und eigentlich unwirt­ schaftlich, da die produzierte Energie im Vergleich zu einem durcharbeitenden Kraftwerke unverhältnismäßig teuer ist.

Die Investitionen für ein Gasturbinenkraftwerk liegen bei 1 Mio. DM je 1 MW Leis­ tung, sodass die Kosten für eine mittlere Anlage von 40-100 MW bei 40-100 Mio. DM liegen.

Die Investitionen zum Bau eines Wasserpumpspeicherwerkes sind nach Schwie­ rigkeitsgrad des Geländes um den Faktor 4 bis 8 mal höher, sodass für den Bau eines durchschnittlichen 40-MW-Werkes mit Kosten von 160 bis 400 Mio. DM je Anlage gerechnet werden muss.

Bei der Energieerzeugung stellen die jahreszeitlich bedingten Schwankungen im Energiebedarf ein weiteres Problem dar, indem beispielsweise ein städtisches Kraftwerk in der Winterzeit ohne Zukauf von Fremdenergie wirtschaften möchte, aber in der Sommerzeit bei geringer Abnahme Überkapazitäten hat. Ein herkömm­ liches Verbrennungs-Kraftwerk kann in seiner Leistung nur bedingt gedrosselt wer­ den, andernfalls arbeitet es nicht mehr optimal, somit unwirtschaftlich und dadurch auch besonders umweltschädigend, denn für eine verbrauchte Kilowattstunde müssen im Kraftwerk ca. 3 kwh an Primärenergie aufgebracht werden.

Ein weiteres Problem ergibt sich aus der direkten Produktion von Energie aus Wind und Sonne, da beide Quellen nicht immer kalkulierbar zur Verfügung stehen.

Für die z. Z. in Deutschland ca. 7000 Windkraftanlagen müssen quasi Kraftwerke mit einer Leistung von 3500 bis 5000 MW zu oder abgeschaltet werden, um bei Wind oder Windstille die Energiemenge zu kompensieren.

Mit einem verstärkten Einsatz von großen Speicherkapazitäten könnten die aufge­ führten Probleme zumindest gemildert werden, indem überschüssige Energie in Zeiten mit verringertem Verbrauch zum Beispiel nachts, am Wochenende oder im Sommer auf Vorrat gespeichert werden.

Die Anzahl wirtschaftlich betriebener Grundlastkraftwerke könnte erhöht und Spit­ zenlastkraftwerke könnten reduziert werden. Die gesamte Energieherstellung könn­ te u. a. wirtschaftlicher und umweltfreundlicher erfolgen und die in wenigen Jahr­ zehnten aufgebrauchten Energieträger etwas länger reichen.

Durch Wasser, Sonne und Wind gewonnene Energie an besonderen geographi­ schen Plätzen oder zu Zeiten besonderen Anfalls könnte mit Hilfe von großen Spei­ chern angesammelt werden, um sie in Zeiten von hohem Verbrauch wieder abzuru­ fen.

Im Zuge der derzeitigen Liberalisierung des Energiemarktes ergäben sich viele Möglichkeiten umweltfreundlich und im Hinblick auf die zur Neige gehenden fossilen Brennstoffe auch alternativ und zukunftweisend elektrische Energie zu produzieren. Die angeführten Beispiele zeigen deutlich, dass ökonomisch wie ökologisch ver­ mehrt Speichereinheiten mit großen Kapazitäten eingesetzt werden sollten, in de­ nen wie in einem wiederaufladbaren Akkumulator Energie gespeichert und wieder entnommen werden kann.

Für eine schnelle Einspeicherung großer Energiemengen eignen sich bisher nur Wasserpumpspeicherwerke. Neben dem, global gesehen, nicht überall zur Verfü­ gung stehenden Wasser, bedingen diese Anlagen weiterhin relativ selten gege­ bene spezifische landschaftliche Voraussetzungen und wie bereits angeführt, sehr hohe Investitionskosten.

In einem Wasserpumpspeicherwerk werden mit beispielsweise in der Nacht vor­ handener überschüssiger Energie große Wassermassen mit Pumpen in ein Be­ cken gepumpt, das einige hundert Meter höher liegt, um sie bei Spitzenbedarf wieder abzulassen. Die Pumpen werden dann als Turbinen eingesetzt oder, eigens für die spezifischen Bedingungen ausgelegte Turbinen, erzeugen über die nun als Generatoren wirkende Pumpenmotore wieder Energie.

Der Wirkungsgrad dieser Pumpspeicherwerke ist vergleichsweise gering und liegt bei Anlagen mit letztem technischem Stand bei den Pumpen bei 60% und bei den Turbinen bei 80%. Der Gesamtwirkungsgrad eines Pumpspeicherwerkes liegt dementsprechend nur bei 0,6 × 0,8 = 48%.

Die Leistung der z. Z. in Deutschland betriebenen 24 Pumpspeicherwerke liegt im Durchschnitt bei 40 MW für den Zeitraum von 5-6 Stunden entsprechend einer Ge­ samtmenge von ca. 19 GWh. Diese Speicherkapazität entspricht somit nur 4,25 Arbeitsstunden des Atomkraftwerkes Biblis B mit einer Netto-Leistung von 1240 MW, entsprechend ca. 0,003% eines Tagesbedarfes an elektrischer Energie in Deutschland.

Zum Betrieb eines Pumpspeicherwerkes mit einer Leistung von 40 MW und 5,5 Stunden Betriebszeit werden bei einem Höhenunterschied von 245 m ca. 600 000 m³ Wasser entsprechend einem Wasserbecken mit den Ausmaßen 100 × 100 × 60 m benötigt.

Wasserpumpen und/oder Turbinen sind technisch aufwendige, empfindliche, und somit teure Anlagen, die durch das Wasser selbst, insbesondere aber durch die sich nie ablagernden Feststoffteilchen, einem Verschleiß unterliegen.

Pumpspeicherwerke benötigen mindestens 80 Sekunden Vorlaufzeit bis elektri­ sche Energie aus den Generatoren in das Netz eingespeist werden kann. Gasturbi­ nenkraftwerke benötigen eine wesentlich längere Zeit bis zur Abgabe von Energie, sodass plötzlich auftretende Unregelmäßigkeiten in einem Versorgungsnetz nur mit einem erheblichen Aufwand an Technik und Logistik kompensiert werden können.

Die Energiegewinnung durch Solaranlagen kann nur bei direktem Sonnenschein also nur während des Tages erfolgen. Während in den Tropen maximal 10 Stun­ den je Tag die Sonne scheinen kann, sind es in den südlichen und nördlichen Brei­ tengraden je nach Jahreszeit mehr oder weniger.

In heißen Ländern und Regionen mit starker Sonnenbestrahlung fehlt in der Regel ein Versorgungsnetz mit einer großen Anzahl von Abnehmern und Kraftwerken, um für die am Tage beispielsweise aus Sonnenlicht im größeren Maße produzierte Energie Abnehmer zu finden. Mit Speicherwerken in großem wie im kleinsten Maß­ stab könnte somit die Energie aus der Sonnen-, Wind- und Wasserkraft sowie Biomasse aus einer Zeit begrenzter Verfügbarkeit für andere Zeiten z. B. Regen­ perioden bzw. die Nacht gespeichert werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens zur Speicherung und Abgabe von elektrischer Ener­ gie zu entwickeln, das im Vergleich zu Pump- oder Gasspeicherwerken im Bereich großer Energiemengen und Batterien, Schwungräder etc. im Bereich kleiner Ener­ giemengen wesentliche Vorteile aufweist.

Ziel der Erfindung ist es ein Speichersystem zu schaffen, mit der überschüssige Energie bzw. Energie zur Bevorratung in großem wie kleinem Maßstab und in vie­ len Anlagen gespeichert werden kann.

Ziel der Erfindung ist dabei in bezug auf die bekannten Speichersysteme ein Ver­ fahren zu entwickeln, das unabhängig von Wasser oder anderen Medien ist und da­ durch an fast jedem Ort und bezeichnenderweise auch in Meeren oder Seen durchgeführt werden kann.

Ziel ist weiterhin ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Speicherung von Energie zu entwickeln, mit einem hohen Wirkungsgrad, ohne Belastung der Umwelt, einer jahrzehntelangen fast verschleißfreien Einsatzzeit sowie mit relativ einfachen auch automatischen betriebenen Anlagen.

Ziel ist weiterhin ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit dem in weni­ gen Sekunden elektrische Energie aus den Speichern zurückgewonnen und mo­ mentane Schwankungen im Netz ausgeglichen werden kann.

Ziel ist weiterhin ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit der für spezifi­ sche Zwecke sehr große Mengen elektrischer Energie autark und unabhängig von Kraftwerken bzw. einem allgemeinen Versorgungsnetz entnommen werden können. Die erfinderische Idee ist dabei, dass beispielsweise Flugzeuge, Raketen oder astronautisches Fluggerät durch Linearmotoren mittels Schlitten auf langen kata­ pultähnlichen Abflugrampen oder aus unterirdischen Schächten wesentlich wirt­ schaftlicher, umweltfreundlicher und sicherer gestartet werden können. Diese Start­ anlagen würden in wenigen Minuten die Leistung großer Kraftwerke beanspruchen. Eingesetzt werden könnten derartige Speicheranlagen auch zum Anfahren von elektrisch betriebenen Eisenbahnzügen, oder zur Inbetriebnahme großer Elektro- Motoren der in Industrie und beispielsweise in der Forschung zum Starten einer Kernfusion als Träger einer neuen Energiequelle.

Ziel ist weiterhin ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen mit der an beson­ deren schwierigen Orten unauffällig ohne Verbrennungsmaschinen Energie pro­ duziert und gespeichert und abgerufen werden kann, um beispielsweise ganz besondere Funktionen z. B. militärische durchzuführen.

Die Lösung der Aufgabe liegt in der Entwicklung eines Verfahren und einer Vor­ richtung zur Ausübung des Verfahrens zur Speicherung und Rückgabe von elektri­ scher Energie in einem mechanischen Hubspeicherwerk in der Ausnutzung von potentieller Energie dadurch gegeben, dass je nach erforderlichem Speichervolu­ men kleine bis sehr große feste oder in großen Behältern befindliche lose oder flüssige Massen auf mehr oder weniger große Höhen angehoben werden, und die dazu benötigte Energie durch ein Absenken der gleichen Massen, verringert um die Wirkungsgrade der Vorrichtungen wieder zurückgewonnen wird.

Die benötigten Massen können überwiegend aus Flüssigkeiten, Beton, losem Ge­ stein oder auch Metall bestehen.

Das Anheben der Massen kann dabei durch elektro-motorischen Antrieb, über hyd­ raulische bzw. pneumatische Vorrichtungen oder mittels einer durch Wärme verur­ sachten Ausdehnung bzw. Expansion von festen, flüssigen oder gasförmigen Stof­ fen oder durch überlange Hebelarmkonstruktionen und Flaschenzügen erfolgen. Die Rückgewinnung der Energie erfolgt in der Umkehrung während dem Ablassen der Massen über Generatoren oder ähnlicher Vorrichtungen. Die Anzahl der Gene­ ratoren oder Vorrichtungen und die Regeltechniken sind dabei auf das Massenge­ wicht abzustimmen, sodass ohne den Einsatz von mechanischen Bremseinrichtun­ gen und der damit verbundenen Energieverluste, die Massengewichte während des Absenkens gesteuert werden können.

Die Berechnungen der Energie- und Massenwerte basieren auf den Formeln:
Energiebedarf zum Anheben der Massengewichte:

Energierückgewinn durch Ablassen der Massengewichte:

m = Masse bzw. Gewicht in 1000 kg bzw. t
g = 9,81 Faktor der Erdanziehung
H = Höhe in Meter
η = Wirkungsgrad (Pumpspeicherwerke ca. 0,7)
t = Zeit in Sekunden
kw = Kilowatt = 1000 Watt = Leistung
kwh = Kilowattstunden = Leistung × Zeit = Arbeit

Weitere Begriffe sind:
MW = Megawatt = Million Watt, GW = Gigawatt = 1000 MW.
1 MW ist die Leistung in einer Sekunde. Diese Leistung eine Stunde lang entspre­ chend × 3600 Sekunden = 1 MWh = 1000 kwh
Windkraftwerke haben eine Leistung von 0,5 bis 2 MW, Atomkraftwerke bis zu 1400 MW.

Das Raumgewicht der Massen in t und m³ wird ermittelt mit dem spezifischen Gewicht Gamma δ (1,0 = Wasser, 2,5 = Beton, etc.).

Unter großen Massen werden Gewichte von einigen tausend bis einigen Millionen t verstanden, die auf Höhen von einigen 10 m bis zu mehreren km angehoben bzw. abgesenkt werden. Kleine Massen sind Gewichte von einigen 100 kg bis zu ca. 20 t und Höhen bis zu ca. 20 m.

Die Gesamtmasse einer Anlage kann dabei aus einer unbegrenzten Anzahl von Teilmassen oder Einzelhubsegmenten bestehen (Fig. 2), die entsprechend den ma­ schinellen Vorrichtungen zum Heben und Senken sowie Erfordernissen zum Ener­ gie einspeichern und/oder rückgewinnen einzeln oder gebündelt eingesetzt wer­ den.

Große Anlagen können beispielsweise an Berghängen sowie im Hochgebirge, in stillgelegten Bergwerksschächten und tiefen Gruben, im Meer oder in tiefen Seen errichtet werden. Kleine Anlagen sind vorstellbar an Gebäuden, in speziellen Ge­ rüsten oder in Gruben.

Der Hub und/oder das Senken der Hubsegmente kann beispielsweise mittels Sei­ len vorgenommen werden, die mit einem oder mehrer Elektro-Motoren gekoppelt sind, die wiederum durch Umpolung als Generator während dem Absenken einge­ setzt werden bzw. werden können.

Zur Kontrolle der Geschwindigkeit der Hubsegmente während dem Absenken und zum sanften Abbremsen bis zum Stillstand müssen zusätzliche Generatoren als Bremsorgane installiert werden, die durch eine automatische Steuerung zu bzw. abgeschaltet werden.

Weitere motorische Antriebe können mittels Zahnradsystemen und einem oder mehrerer elektrischen Motoren/Generatoren, mittels Linearmotor- bzw. elektro­ magnetischen System (Transrapid) sowie durch entsprechende Vorrichtungen für einen hydraulischen oder pneumatischen Betrieb durchgeführt werden.

Die Antriebsvorrichtungen können sich dabei ganz oder teilweise auf dem Hub­ segment befinden oder extern installiert sein.

Die Anlagen können weiterhin auch auf kilometerlangen Abfahrten in Gebirgen bei­ spielsweise auf stillgelegten Eisenbahnstrecken eingerichtet werden, indem eine große Anzahl beladener Waggons von elektrischen Zugmaschinen gezogen werden, die gleichermaßen als Motor oder Generator arbeiten und über eine Oberleitung und Stromabnehmer die Energie aufnehmen und abgeben.

In einer modifizierten Anlage könnten beispielsweise sehr große Behälter an der oberen Station der Hubanlage mit Gebirgswasser gefüllt, die im Absenken Energie produzieren, und am Fuß der Anlage wieder geleert werden. Eine Anlage mit drei oder mehr Behältern ergebe ein relativ einfaches Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung von elektrischer Energie.

Hubspeicherwerke können umweltfreundlich in der Landschaft integriert werden dadurch gegeben, dass die Oberfläche der Hubsegmente in Form und Farbe an­ gepasst und gegebenenfalls auch bepflanzt sind.

Die Hubsegmente gleiten fast geräuschlos auf schienenartigen Vorrichtungen an Berghängen auf und ab, und die notwendigen Maschinen können in angepassten Gebäuden oder unterirdisch am oberen oder unteren Ende der Anlage unsichtbar montiert sein.

Der Verschleiß derartiger Anlagen ist minimal und die Betriebszeit von Generatoren kann Jahrzehnte ohne Ausfälle überdauern.

Sehr große Tiefen mit mehreren km sind in Seen und im Meer gegeben, sodass von einem Schwimmkörper große Hubsegmente abgelassen und wieder angehoben werden können. Hierbei können sich noch besondere Effekte durch Nutzung von Auftriebskräften beispielsweise durch unterschiedliche Hubsegmentvolumen für den Hub und das Absenken ergeben, die zur Einsparung von Hubenergie führen.

Hubspeicherwerke können auch als touristische Attraktion beispielsweise im Gebir­ ge als Riesenfahrstühle mit hoher Geschwindigkeit und sehr großen Höhenunter­ schieden benutzt werden.

Die Hub- bzw. Senkgeschwindigkeit der Hubsegmente ist abhängig von den indivi­ duellen Gegebenheiten und maschinellen Vorrichtungen.

Wird beispielsweise in einem Bergwerksschacht ein Betongewicht von ca. 5000 t (9 × 9 × 25 m = ca. 2000 m³ × δ = 2,5 für Beton) auf 1000 m angehoben, werden ca. 44 000 000 kW benötigt, geteilt durch t = 3600 sec (1 Std.) ergibt ca. 12 000 KWh.

Würden diese 5000 t mit Fallgeschwindigkeit entsprechend ca. 10 m/sec in den 1000-m-Schacht abgesenkt, ergibt sich eine Fallzeit von 100 sec. Die gespeicherte potentielle Energiemenge von 12 000 KWH reduziert um den Wirkgrad 0,9 mal 3600 sec, geteilt durch 100, ergäbe eine geballte Kraft von ca. 432 000 KW Leis­ tung. Diese Leistung entspricht der Zugkraft von ca. 125 ICE-3-Lokomotiven.

Wird beispielsweise eine Masse von 2 000 000 t 4000 m hoch (Gebirge oder im Meer) gehoben, und diese Anlage besteht aus 95 Hubsegmenten a 21 000 t, dann entspreche jedes davon der Leistung eines durchschnittlichen Pumpspeicherwerks mit 40 MW und 5,5 Stunden Betriebszeit bzw. diese Anlage könnte ca. 4 mal die Speicherkapazität aller in Deutschland installierten 24 Pumpspeicherwerke erbrin­ gen.

Wird in einer kleinen Anlage beispielsweise eine Masse von 1000 kg 10 m ange­ hoben, so stehen ohne Wirkungsgrad potentiell 98 Kw zur Verfügung, die entspre­ chend durch die Zeit des Absenkens in Sekunden geteilt werden muss.

Fig. 1 und 2 zeigen schematisch zwei Einsatzmöglichkeiten für mechanische Hubspeicherwerke, Fig. 3 zeigt eine Startanlage für Raketen mittels Linearmotor.

Fig. 1 zeigt ein Hubspeicherwerk in einem Bergwerksschacht 1, in dem eine Mas­ se 2 die mittels einem Seil 3 das über eine Seitenscheibe in einem Förderturm 4 um­ gelenkt wird, durch eine Winde mit elektromotorischem Antrieb 5 in einem Maschi­ nenhaus 6 angehoben wird. Die indizierte potentielle Energie in der angehobenen Masse wird durch ein Absenken derselben über einen Generator 5 zurückgewon­ nen. Der Energietransport zum elektromotorischen Antrieb bzw. aus dem Genera­ tor erfolgt über die Hochspannungsleitung 7.

Fig. 2 zeigt ein Hubspeicherwerk an einem Berghang 8, an dem ein Hubseg­ ment 9 aus der aus insgesamt fünf Hubsegmenten bestehenden Gesämthubmasse 2 an einem Seil 3 auf einem Schienensystem 10 angehoben wird. Das Seil 3 wird auf einer Seiltrommel 11 über die Antriebswelle 12 mit elektromotorischem Antrieb 5 in einem Maschinenhaus 6 aufgewickelt. Die indizierte potentielle Energie in der angehobenen Masse wird durch ein Absenken derselben über einen Generator 5 zurückgewonnen. Der Energietransport zum elektromotorischen Antrieb bzw. aus dem Generator erfolgt über die Hochspannungsleitung 7.

Fig. 3 zeigt eine Untertage-Startanlage für eine Rakete 15, die durch einen Li­ nearmotor auf hohe Geschwindigkeit beschleunigt wird. Der Linearmotor besteht aus dem Schlitten 13 entsprechend dem Rotor und der Leit- und Führungsvorrich­ tung 144 entsprechend dem Stator. Die gesamte Anlage befindet sich in einem 1000 m tiefen unterirdischen von Gebirge 8 umgebenen Schacht 1. Die Leit- und Führungsvorrichtung 14 ist durch eine Übertageanlage 16 verlängert.

Bezugszeichenliste

1

Bergwerksschacht, Schacht

2

Masse, Gesamtmasse

3

Seil

4

Seilscheibe mit Förderturm

5

Elektromotorischer Antrieb bzw. Generator

6

Maschinenhaus

7

Hochspannungsleitung

8

Berghang, Gebirge

9

Hubsegment, Teilmasse

10

Schienensystem

11

Seiltrommel

12

Antriebswelle

13

Schlitten des Linearmotors.

14

Leit und Führungsvorrichtung des Linearmotors

15

Rakete

16

Übertage Verlängerung der Startbahn

Claims (9)

1. Verfahren und Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens zur Speicherung und Rückgabe von Energie in einem mechanischen Hubspeicherwerk in Form von potentieller Energie, dadurch gekennzeichnet, dass feste oder in Behältern befindliche lose oder flüssige Massen 2 angeho­ ben und die dazu benötigte Energie durch ein Absenken der gleichen Massen über elektrischen Strom erzeugende Generatoren oder ähnliche Vorrichtungen 5, verringert um die Wirkungsgrade der Vorrichtungen zurückgewonnen wird.

2. Verfahren und Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlagen auf, über und unter der Erdoberfläche sowie in der See und dem Meer errichtet werden und dass die Hubgewichtsmassen überwie­ gend aus Flüssigkeit, Beton, Gestein oder Metall bzw. einem Gemisch derglei­ chen bestehen.

3. Verfahren und Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1-2, dadurch gekennzeichnet, dass im Zeitraum von Sekunden und weniger sowie je nach Anlage und Anfor­ derung auch sehr große Mengen an elektrischer Energie aus dem Speicher zu­ rückgewonnen und in ein Verteilernetz eingespeist bzw. direkt einem Verbrau­ cher zugeführt werden, die zum Bewegen bzw. Antrieb und zur Beschleunigung schwerer Motore oder Lasten sowie zum Starten von Flugzeugen, Raketen oder astronautischem Fluggerät durch Linear- oder ähnlicher elektrischer oder elektromagnetischer Antriebe mittels Schlitten oder ähnlicher Vorrichtungen auf Abflug- oder ähnlichen Rampen, bzw. zum Starten einer Kernfusion Über- und Untertage und in der See auch unabhängig von Energienetzen oder Kraftwerken erzeugt werden.

4. Verfahren und Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächen der Hubsegmente entsprechend der umgebenden Land­ schaft in Form und Farbe angepasst und/oder mit Pflanzenbewuchs versehen sind und auch als Touristenattraktion und zu Transportzwecken genutzt werden.

5. Verfahren und Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass die Massen mittels elektromechanischer, elektromagnetischer, pneumati­ scher, hydraulischer Kräfte oder durch Wärme-Expansion in Form von Seilzügen Zahnrad- oder anderen Radsystemen, durch Linearmotore und ähnlicher Sys­ teme, hydraulischer und pneumatischer Vorrichtungen und durch Wärme verur­ sachten Ausdehnung bzw. Expansion von festen, flüssigen oder gasförmigen Stoffen und durch überlange Hebelarmkonstruktionen und Flaschenzügen durchgeführt wird.

6. Verfahren und Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontrolle der Geschwindigkeit bzw. das Abbremsen der Hubsegmente für das Absenken bis zum Stillstand durch Zuschaltung von zusätzlichen Ge­ neratoren bzw. durch Anheben von in Reserve stehender Hubelemente gere­ gelt wird.

7. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtmasse eines Hubspeicherwerkes aus einer oder einer unbe­ grenzt großen Anzahl von Teilmassen oder Einzelsegmenten besteht, die ent­ sprechend den Erfordernissen zum Energie einspeichern und/oder rückgewin­ nen einzeln oder gebündelt angehoben und/oder abgesenkt werden.

8. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass die Hubsegmente im freien Fall oder über Rollen, Räder oder Gleitschuhen auf Schienen- oder schienenähnlichen Vorrichtungen angehoben und abgesenkt werden.

9. Verfahren und Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1-8, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere große Behälter abwechselnd im Pendelbetrieb an der oberen Sta­ tion der Hubanlage mit Wasser gefüllt, unter Energiegewinn abgelassen und an der Fußstation automatisch entleert werden.