DE102009005985A1 - Combined wind energy and heat storage system for use in residential buildings, has wind rotor, heat accumulator filled with heat storage medium, particularly water, and heating generator driven by wind rotor - Google Patents

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Abstract

The combined wind energy and heat storage system (2) has a wind rotor (4), a heat accumulator (8) filled with a heat storage medium, particularly water (W), and a heating generator (6) driven by the wind rotor. The heat accumulator is placed above the ground and forms a tower-like or platform-like carrier structure for the wind rotor. The height of the heat accumulator over the ground averages about 5 to 20 meter.

Description

Die Erfindung betrifft ein kombiniertes Windenergie- und Wärmespeichersystem mit einem Windrotor, einem mit einem Wärmespeichermedium, vorzugsweise Wasser, befüllbaren Wärmespeicher und einem vom Windrotor angetriebenen Wärmeerzeuger, wobei Mittel zur Übertragung der vom Wärmeerzeuger freigesetzten Wärmeenergie auf das Wärmespeichermedium im Wärmespeicher vorgesehen sind. Die Erfindung betrifft weiterhin einen für einen Einsatz in einem derartigen System besonders geeigneten Wärmespeicher.The The invention relates to a combined wind energy and heat storage system with a wind rotor, one with a heat storage medium, preferably water, fillable heat storage and a wind rotor driven heat generator, wherein Means for transferring the heat released by the heat generator Heat energy to the heat storage medium in the heat storage are provided. The invention further relates to a for an insert in such a system particularly suitable heat storage.

Ein kombiniertes Windenergie- und Wärmespeichersystem der oben genannten Art ist aus der deutschen Offenlegungsschrift 2 931 484 bekannt. Bei dem dort in 2 offenbarten System ist ein Windrotor auf einer turmartigen Tragkonstruktion angeordnet und treibt einen mechanischen Wärmeerzeuger an. Die dabei freigesetzte Wärmeenergie wird nach den Prinzipien des Wärmetausches auf ein in einem Wärmespeicherbehälter vorgehaltenes Wärmespeichermedium übertragen. Die so gespeicherte Wärmeenergie wird bedarfsweise über weitere Wärmetauscher und Leitungssysteme Verbrauchern in einem räumlich nahe gelegenen Wohngebäude zur Verfügung gestellt. Der Wärmespeicher ist unterirdisch aufgestellt bzw. im Erdreich vergraben und bildet gewissermaßen ein Fundament für die darauf angeordnete separate Tragkonstruktion.A combined wind energy and heat storage system of the type mentioned above is from the German Offenlegungsschrift 2,931,484 known. When there in 2 a wind rotor is arranged on a tower-like support structure and drives a mechanical heat generator. The heat energy released in this way is transferred to a stored in a heat storage tank heat storage medium according to the principles of heat exchange. The heat energy stored in this way is made available, as required, to consumers in a spatially nearby residential building via further heat exchangers and pipe systems. The heat storage is placed underground or buried in the ground and forms a kind of foundation for the arranged thereon separate support structure.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein kombiniertes Windenergie- und Wärmespeichersystem der genannten Art anzugeben, bei dem der bauliche Aufwand bei der Errichtung besonders gering gehalten ist. Des Weiteren soll ein für diesen Zweck besonders geeigneter Wärmespeicher angegeben werden.From that Based on the object of the invention, a combined Wind energy and heat storage system of the type mentioned specify, in which the construction effort in the establishment especially is kept low. Furthermore, one should be for this purpose particularly suitable heat storage can be specified.

In Bezug auf das Windenergie- und Wärmespeichersystem wird die genannte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Wärmespeicher – zumindest zum größten Teil – oberirdisch aufgestellt ist und eine turmartige oder podestartige Tragkonstruktion für den Windrotor bildet.In Reference to the wind energy and heat storage system is this object is achieved according to the invention by that the heat storage - at least for the largest Part - is placed above ground and a tower-like or podium-like support structure for the wind rotor forms.

Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass eine erdgedeckte bzw. unterirdische Aufstellung des Wärmespeichers zwar hinsichtlich der erreichbaren Wärmeisolation besonders günstig ist, dass aber auf der anderen Seite ein erheblicher Aufwand für den Aushub des Erdreiches und für die Errichtung der separaten Tragkonstruktion für den Windrotor erforderlich ist. Erfindungsgemäß bildet nunmehr der Wärmespeicherbehälter selber den Turm bzw. das Podest für den Rotor. Ein großvolumiger Erdaushub am Aufstellungsort ist damit nicht mehr notwendig. Vielmehr genügt ein eher kleinvolumiger Aushub für ein vergleichsweise flaches Fundament, auf dem der Speicherbehälter oberirdisch platziert wird. Des Weiteren muss kein separater Turm oder Gittermast für den Windrotor errichtet werden.The Invention is based on the consideration that a groundcovered or underground installation of the heat accumulator though especially regarding the achievable heat insulation is favorable, but that on the other hand a considerable Expenditure for the excavation of the soil and for the construction of the separate support structure for the wind rotor is required. According to the invention forms now the heat storage tank itself the tower or the pedestal for the rotor. A large-scale excavation at the Site is no longer necessary. Rather, it is enough a rather small-volume excavation for a comparatively flat foundation on which the storage tank above ground is placed. Furthermore, no separate tower or lattice tower be erected for the wind rotor.

Die Aufstellungshöhe des Windrotors ist ein entscheidender Faktor für den Ertrag einer Windkraftanlage, da in höheren Luftschichten die durch Bodenrauigkeit (Bebauung und Flora) hervorgerufenen Turbulenzen wesentlich verringert sind und der Wind gleichmäßiger und stärker weht. Andererseits sollte bei der Höhenauslegung des Wärmespeichers der mit steigender Behältergröße und -höhe überproportional steigende konstruktive Aufwand zur Ableitung der statischen und dynamischen Kräfte nicht außer Acht gelassen und das in energetischer Hinsicht sinnvolle Speichervolumen nicht überschritten werden. Aus diesem Grunde beträgt die Höhe des Wärmespeichers über Grund vorteilhafterweise etwa 3 m bis etwa 20 m. Dazu korrespondieren bei einer im Wesentlichen zylindrischen Behälterform mit Durchmessern von etwa 1 m bis 3 m Speichervolumina von beispielsweise rund 5.000 L bis 50.000 L. Der Windrotor kann entsprechend für eine elektrische Äquivalentleistung (bei einem unterstellten Generatorbetrieb) von – je nach Windstärke – 1.000 W bis 15.000 W ausgelegt sein.The Erection altitude of the wind rotor is a crucial one Factor for the yield of a wind turbine, as in higher Air layers caused by roughness (building and flora) Turbulence is substantially reduced and the wind more even and stronger blowing. On the other hand, should be in the height design the heat accumulator the with increasing tank size and height disproportionately increasing constructive Effort to derive the static and dynamic forces not disregarded and in energy terms meaningful Storage volume should not be exceeded. For this Basically, the height of the heat storage is about Reason advantageously about 3 m to about 20 m. Correspond to this in a substantially cylindrical container shape with Diameters of about 1 m to 3 m storage volumes of, for example around 5,000 L to 50,000 L. The wind rotor can be used accordingly an electrical equivalent power (in an imputed Generator operation) of - depending on the wind force - 1,000 W be designed to 15,000W.

Vorteilhafterweise ist der Wärmespeicher ein vertikal aufgestellter Tank mit einer zylindrischen Mantelfläche aus druckfestem Stahl oder dergleichen, insbesondere Edelstahl, alternativ aus einem Kunststoff. An seinem unteren Ende weist der Tank in zweckmäßiger und bewährter Ausgestaltung einen kuppel- oder kalottenförmigen Boden auf, an seinem oberen Ende einen entsprechenden Deckel.advantageously, is the heat storage a vertically mounted tank with a cylindrical outer surface made of pressure-resistant steel or the like, in particular stainless steel, alternatively made of a plastic. At its lower end, the tank is more convenient and proven design a dome or dome-shaped Ground on, at its upper end a corresponding cover.

In einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst der Stahl- oder Kunststofftank am unteren Ende – gewissermaßen als Verlängerung der zylindrischen Umfassungswand – einen sich über den tiefsten Punkt des Bodens hinaus erstreckenden Auflagering oder Mantelabschnitt, über den sich der Tank auf dem Erdboden oder auf einem Fundament abstützt.In an advantageous development comprises the steel or plastic tank at the bottom - in a sense as an extension the cylindrical enclosure wall - a over the lowest point of the floor extending Auflagering or Sheath section, over which the tank is on the ground or supported on a foundation.

Weiterhin ist bevorzugt im Bereich des Auflageringes ein Ringflansch an den Mantel bzw. den Auflagering angeformt oder mit diesem verschweißt, über dessen Umfang eine Mehrzahl von Widerlagern für im Erdreich oder Fundament verankerte Ankerelemente ausgebildet ist. Beispielsweise können in dem Ringflansch Durchtrittsöffnungen vorgesehen sein, durch die der obere Teil der mit einem Schraubgewinde versehenen Ankerelemente hindurchgesteckt und mit einer Kontermutter oder dergleichen gesichert wird.Farther is preferably in the region of the support ring an annular flange to the Formed shell or the support ring or welded to this, about its circumference a plurality of abutments for in the ground or foundation anchored anchor elements is formed. For example can in the annular flange passages be provided through which the upper part of the screw thread provided anchor elements inserted through and with a lock nut or the like is secured.

Für eine besonders zuverlässige und belastbare Verankerung des Wärmespeichers auf dem Fundament ist der in das Erdreich oder Fundament hineinragende Teil des jeweiligen Ankerelementes zweckmäßigerweise U-förmig ausgebildet und vorteilhafterweise durch einen ins Erdreich oder Fundament eingelassenen Querbolzen gesichert.For a particularly reliable and reliable anchoring of the heat storage on the foundation of the projecting into the soil or foundation part of the respective anchor element expediently U-shaped and advantageously secured by a recessed into the ground or foundation cross bolt.

Zur Bewerkstelligung einer derartigen Verankerung werden zweckmäßigerweise bei noch nicht an seiner Bestimmungposition befindlichem Tankbehälter zunächst die Schraubbolzenabschnitte der Ankerelemente durch die ihnen zugeordneten Durchtrittsöffnungen des Ringflansches hindurch gesteckt und von oben mit jeweils einer Kontermutter provisorisch gesichert. Der so hergerichtete Tankbehälter wird dann beispielsweise mit einem Kran oder dergleichen auf ein vorbereitetes und ausgehärtetes Fundament herabgelassen, welches Aussparungen zur Auf nahme der Ankerelemente aufweist. Nach der Ausrichtung der Ankerelemente werden selbige bevorzugt mit jeweils einem Querbolzen gesichert. Schließlich werden die verbleibenden Zwischenräume in den Aussparungen mit Beton oder einem anderen aushärtenden Gießwerkstoff vergossen, wobei vorteilhafterweise eine innige Verbindung des Gießwerkstoffes mit dem restlichen Fundament erzielt wird. Nach dem Aushärten des Gießwerkstoffes können die Kontermuttern endgültig festgezogen werden.to Achievement of such anchoring will be expediently when not yet at its destination position tank container First, the bolt portions of the anchor elements through their associated openings of the annular flange stuck through and provisionally from the top, each with a lock nut secured. The thus prepared tank container is then for example, with a crane or the like on a prepared and hardened foundation lowered, which recesses for Has on acceptance of the anchor elements. After the alignment of the anchor elements selbige are preferably secured with a respective transverse pin. After all the remaining spaces are in the recesses with concrete or another hardening casting material potted, advantageously an intimate connection of the casting material achieved with the remaining foundation. After curing of the casting material, the lock nuts can finally be tightened.

In weiterer bevorzugter Ausgestaltung weist der Stahl- oder Kunststofftank einen sich über den höchsten Punkt des kuppelförmigen oder kalottenförmigen Deckels hinaus erstreckenden Befestigungsring bzw. Mantelabschnitt auf, der gewissermaßen eine Verlängerung der zylindrischen Umfassungswand des Tanks nach oben bildet, und der vorrangig zur Aufnahme und zur Befestigung des Windrotors und/oder des von ihm angetriebenen Wärmeerzeugers dient.In Another preferred embodiment, the steel or plastic tank one over the highest point of the dome-shaped or dome-shaped lid extending beyond mounting ring or shell section on, the extent of an extension the cylindrical peripheral wall of the tank forms upward, and the priority for receiving and fixing the wind rotor and / or the driven by him heat generator is used.

Vorteilhafterweise ist nämlich der Wärmeerzeuger in einem in seitlicher Richtung vom Befestigungsring und nach unten vom Deckel des Stahltanks begrenzten Aufnahmeraum angeordnet.advantageously, namely, the heat generator is in a lateral Direction from the mounting ring and down from the lid of the steel tank limited reception room arranged.

In einer alternativen Ausführungsform kann der Wärmeerzeuger allerdings auch im Innenraum des Wärmespeichers angeordnet sein. In diesem Fall kann die Höhe des Befestigungsrings gegebenenfalls entsprechend kleiner gewählt sein. Bei dieser Variante ist der Wärmeerzeuger zweckmäßigerweise über eine durch die Behälterwand hindurchgeführte Antriebswelle mit dem oben auf den Behälter angeordneten Windrotor verbunden. Die Wellendurchführung ist zweckmäßigerweise geeignet abgedichtet.In In an alternative embodiment, the heat generator However, also arranged in the interior of the heat accumulator be. In this case, the height of the mounting ring optionally be chosen correspondingly smaller. In this variant is the heat generator expediently over a guided through the container wall drive shaft connected to the top of the container arranged wind rotor. The shaft bushing is expediently suitably sealed.

Für eine gute Zugänglichkeit des Windrotors und des Wärmeerzeugers ist am Befestigungsring vorzugsweise eine begehbare Arbeitsbühne befestigt. Zum Erreichen der Arbeitsbühne ist zweckmäßigerweise an der Außenseite des Behältermantels eine Aufstiegsleiter montiert. Für eine gute Zugänglichkeit des Wärmeerzeugers können weiterhin im Befestigungsring geeignete Türen oder Fenster vorgesehen sein.For good accessibility of the wind rotor and the heat generator is preferably a walk-platform on the attachment ring attached. To reach the platform is expediently on the outside of the container shell a ladder assembled. For a good accessibility of the heat generator can continue in the mounting ring suitable doors or window provided.

In besonders geeigneter Ausgestaltung weist der Windrotor eine vertikale Rotationsachse auf und ist insbesondere als Savonius-Rotor oder als Darrieus-Rotor ausgebildet. Derartige Rotoren werden gelegentlich auch als Windturbine bezeichnet.In Particularly suitable embodiment, the wind rotor has a vertical Rotation axis and is in particular as a Savonius rotor or designed as a Darrieus rotor. Such rotors are occasionally also called a wind turbine.

Gerade dann, wenn der mechanische Wärmeerzeuger direkt oberhalb des Behälterdeckels angeordnet ist und eine vertikal nach oben weisende Antriebsachse besitzt, deren Verlängerung die Achse des Windrotors bildet, sind ein besonders einfacher Aufbau und eine einfache Montage des Gesamtsystems realisierbar.Just then, if the mechanical heat generator directly above the container lid is arranged and a vertical to has top facing drive axle, whose extension The axis of the wind rotor forms are a particularly simple structure and a simple installation of the entire system realized.

Weitere Vorteile eines Savonius-Rotors sind insbesondere die Unabhängigkeit von der Windrichtung, so dass keine Nachführung erforderlich ist, weitgehende Sturm- und Turbulenzsicherheit, Einsatzfähigkeit schon bei vergleichsweise geringen Windgeschwindigkeiten und vor allem die kaum wahrnehmbaren Laufgeräusche, so dass ein Einsatz auch in Wohngebieten ohne Weiteres möglich ist.Further Advantages of a Savonius rotor are in particular the independence from the wind direction, so no tracking required is, extensive storm and turbulence security, operational capability even at comparatively low wind speeds and before all the barely perceptible running noise, so a Use is also possible in residential areas without further ado.

Zur Glättung von Lastwechseln und zur Steigerung der Leistungsausbeute kann insbesondere eine mehrflügelige Schaufelanordnung und/oder eine Kopplung mehrerer übereinander angeordneter Rotoren oder Rotorsegmente vorgesehen sein. Des Weiteren können bei Bedarf an sich bekannte Leitelemente zur Strömungskonzentration zum Einsatz kommen.to Smoothing load changes and increasing the power output may in particular a multi-leaf blade arrangement and / or a coupling of a plurality of superimposed Rotors or rotor segments may be provided. Furthermore you can if necessary, known guide elements for flow concentration be used.

Für eine besonders effektive Umwandlung der Rotationsenergie des Windrotors in nutzbare Wärme ist der Wärmeerzeuger vorteilhafterweise als hydrodynamischer Retarder ausgestaltet, in dem ein rotierendes Schaufelrad (Rotor) zugeführtes Thermoöl oder ein anderes, vorzugsweise flüssiges, Wärmeträgermedium beschleunigt und gegen ein feststehendes Schaufelrad (Stator) drückt. Durch Reibung bzw. durch die Viskosität des Wärmeträgermediums wird dabei Bewegungsenergie in Wärme umgewandelt und der Rotor abgebremst. Wenn sich der Rotor und der Stator des Retarders dabei nicht direkt berühren, ist der Materialverschleiß gering gehalten. Zur geeigneten Abstimmung der Drehzahlen und der Drehmomente von Antriebsachse (Windrotor) und Retarder-Rotor kann der Re tarder oder das Bremsgetriebe auch mit einem Unter- oder Übersetzungsgetriebe versehen sein.For a particularly effective conversion of the rotational energy of the wind rotor in useful heat, the heat generator is advantageous designed as a hydrodynamic retarder in which a rotating Paddle wheel (rotor) supplied thermal oil or another, preferably liquid, heat transfer medium accelerates and presses against a fixed paddle wheel (stator). By friction or by the viscosity of the heat transfer medium This kinetic energy is converted into heat and the Rotor braked. When the rotor and the stator of the retarder do not touch directly, the material wear is low held. For suitable coordination of the speeds and the torques of drive axle (wind rotor) and retarder rotor, the re tarder or the brake gear with a lower or transmission gear be provided.

Das Thermoöl wird bevorzugt in einem Kreislauf vom Retarder zu einem auch als Wärmeübertrager bezeichneten Wärmetauscher und zurück zum Retarder geführt. Das im Retarder erhitzte Thermoöl gibt die aufgenommene Wärme im Wärmetauscher an das in einer Speise- oder Ladeleitung dem Wärmespeicher zugeführte Wärmespeichermedium, vorzugsweise Wasser, ab.The thermal oil is preferably conducted in a circuit from the retarder to a heat exchanger, also referred to as a heat exchanger, and back to the retarder. The heated in the retarder thermal oil gives the heat absorbed in the heat exchanger to the in a feed or charging line to the heat storage heat storage medium supplied, preferably water from.

Das Wärmespeichermedium des Wärmespeichers wird selber zweckmäßigerweise in einem Kreislauf vom Wärmespeicher zum Wärmetauscher und zurück zum Wärmespeicher geführt, so dass – von unvermeidlichen Verlusten abgesehen – kein Verbrauch des Wärmespeichermediums erfolgt.The Heat storage medium of the heat storage is itself expediently in a cycle from the heat storage to the heat exchanger and back to the heat storage led, so that - from inevitable losses apart - no consumption of the heat storage medium he follows.

Die Entnahme des abgekühlten Wärmespeichermediums erfolgt gemäß der sich im Wärmespeicher einstellenden Temperaturschichtung bevorzugt an dessen unteren Ende im Bereich des Bodens, die Rückführung des im Wärmetauscher erhitzten Wärmespeichermediums am oberen Ende in der Nähe des Deckels.The Removal of the cooled heat storage medium takes place according to the heat storage adjusting temperature stratification preferably at the lower end in the area of the soil, the repatriation of the im Heat exchangers heated heat storage medium at upper end near the lid.

Über die primären Lade- und Entnahmeanschlüsse hinaus weist der Wärmespeicher vorteilhafterweise eine Mehrzahl von in verschiedenen Höhen im Mantelbereich angebrachten Anschlussstutzen auf, an die entsprechend der im Wärmespeicher sich einstellenden Temperaturschichtung und entsprechend der gewünschten Entnahme- und Rücklauftemperaturen Entnahme- oder Rücklaufleitungen angeschlossen sind. Das im Wärmespeicher befindliche Wärmespeichermedium kann unmittelbar zu Heizungszwecken, etwa für eine statische Wohngebäudeheizung oder für eine Fußbodenheizung, genutzt werden und wird dazu in einem entsprechenden Heizkreislauf geführt. Falls eine Brauchwassererwärmung vorgesehen ist, so erfolgt diese zweckmäßigerweise mittels eines weiteren Wärmetauschers, der primärseitig vom warmen Wärmespeichermedium und sekundärseitig vom Brauchwasser durchströmt wird. Dieser weitere Wärmetauscher kann extern vom Windenergie- und Wärmespeichersystem aufgestellt sein.about the primary loading and unloading connections the heat storage advantageously has a plurality from mounted at different heights in the mantle area Connection piece, to the corresponding in the heat storage adjusting temperature stratification and according to the desired Withdrawal and return temperatures Discharge or return lines are connected. The heat storage medium located in the heat storage medium can be used directly for heating purposes, such as for a static Residential heating or underfloor heating, be used and is in a corresponding heating circuit guided. If a domestic water heating provided is, this is done by means of expediently another heat exchanger, the primary side from the warm heat storage medium and secondary side flows through the hot water. This further heat exchanger can be installed externally from the wind energy and heat storage system be.

Der zur Wärmeübertragung vom mechanischen Wärmeerzeuger (Retarder) auf das Wärmespeichermedium im Wärmespeicher vorgesehene Wärmetauscher ist vorteilhafterweise baulich in das Windenergie- und Wärmespeichersystem, insbesondere in den Wärmeerzeuger, integriert.Of the for heat transfer from the mechanical heat generator (Retarder) on the heat storage medium in the heat storage provided heat exchanger is advantageously structurally in the wind energy and heat storage system, in particular in the heat generator, integrated.

In dem alternativen Fall, dass der Wärmeerzeuger in Gestalt eines Retarders direkt in den Speicherbehälter integriert ist und das darin befindliche Wärmespeichermedium direkt aufheizt, ist der genannte Wärmetauscher selbstverständlich nicht erforderlich.In the alternative case that the heat generator in shape a retarder integrated directly into the storage container is and the heat storage medium located therein directly heats up, the said heat exchanger is natural not mandatory.

Weiterhin können optional zusätzliche Ladeanschlüsse vorgesehen werden. Über diese kann der Speicher mit Wärmeenergie aus anderen Prozessen als der Windkraft gespeist werden. Dies können z. B. Fotovoltaikanlagen, geothermische Prozesse (Wärmepumpen) usw. sein.Farther can optionally have additional charging ports be provided. Over this, the store can use thermal energy from other processes than wind power. This can z. B. Photovoltaic systems, geothermal processes (heat pumps) etc. be.

Zur Begrenzung der bei einer oberirdischen Außenaufstellung unvermeidlichen Wärmeverluste ist der Wärmespeicherbehälter möglichst allseitig, bevorzugt auch am Deckel und am Boden, von einem Wärmeisolationsmantel, vorzugsweise aus einem geschäumten Wärmeisolationsmaterial, umgeben. Das Wärmeisolationsmaterial kann insbesondere auch an der Außenseite des Befestigungsringes angebracht sein, um den im Inneren befindlichen Wärmeerzeuger bzw. Retarder vor unerwünschten Wärmeverlusten zu schützen.to Limitation of an above-ground outdoor installation unavoidable heat loss is the heat storage tank preferably on all sides, preferably also on the lid and on the floor, from a heat insulating jacket, preferably from a foamed Heat insulation material, surrounded. The thermal insulation material in particular, on the outside of the mounting ring be attached to the inside heat generator or retarder from unwanted heat loss to protect.

Zum Schutz vor sonnenscheinbedingter UV-Einstrahlung, die das Isolationsmaterial dauerhaft schädigen oder in seiner Wirkung beeinträchtigen könnte, weist der Wärmeisolationsmantel vorteilhafterweise eine UV-Strahlen absorbierende oder reflektierende Außenhaut auf.To the Protection against sunshine-induced UV radiation, which is the insulation material permanently damage or impair its effect could, advantageously, the heat-insulating jacket a UV-absorbing or reflecting outer skin on.

In Bezug auf den Wärmespeicher wird die eingangs genannte Aufgabe gelöst durch einen Wärmespeicher zur Aufnahme eines Wärmespeichermediums, der einen für eine vorzugsweise oberirdische Vertikalaufstellung ausgelegten Stahl- oder Kunststofftank mit einem zylindrischem Mantel, mit einem kuppelförmigen oder kalottenförmigen Boden und mit einem kuppelförmigen oder kalottenförmi gen Deckel aufweist, wobei der Mantel am unteren Ende einen sich über den tiefsten Punkt des Bodens hinaus erstreckenden Auflagering umfasst, über den sich der Tank bei der Aufstellung auf dem Erdboden oder auf einem Fundament abstützt, und wobei der Mantel am oberen Ende einen Befestigungsring mit Befestigungselementen für einen Energiewandler, insbesondere einen Windrotor, umfasst.In Reference to the heat storage is the aforementioned Task solved by a heat storage for recording a heat storage medium, the one for a preferably above-ground vertical installation designed steel or plastic tank with a cylindrical shell, with a dome-shaped or dome-shaped bottom and with a dome-shaped or kalottenförmi gene cover, wherein the jacket at the bottom of a low above the lowest point Bodens outward extending Auflagering includes, over the the tank when installed on the ground or on a Foundation supports, and wherein the jacket at the upper end a fastening ring with fasteners for a Energy converter, in particular a wind rotor comprises.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass durch die Verwendung eines als Wärmespeicher für ein Wärmespeichermedium dienen – den Stahltanks als Turm oder Podest für einen mit einem Wärmeerzeuger zur Erwärmung des Wärmespeichermediums wirkverbundenen Windrotor ein besonders kompaktes, mit geringem Materialaufwand zu errichtendes und mechanisch stabiles Windenergie- und Wärmespeichersystem hergestellt werden kann, welches sich insbesondere für den Einsatz im häuslichen oder kleingewerblichen Bereich eignet.The particular advantages of the invention are that by using a as a heat storage for a heat storage medium serve - the steel tanks as a tower or pedestal for one with a heat generator for the heating of the heat storage medium operatively connected Windrotor a particularly compact, with low material costs to be built and mechanically stable wind energy and heat storage system can be produced, which is particularly suitable for the use in the domestic or small commercial area suitable.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen in jeweils stark schematisierter und nicht maßstabsgerechter Form:One Embodiment of the invention will be described below a drawing explained in more detail. Show in it in each case highly schematized and not to scale Shape:

1 einen Längsschnitt durch ein Windenergie- und Wärmespeichersystem mit einem Windrotor, einem vom Windrotor angetriebenen Wärmeerzeuger und einem Wärmespeicher, 1 a longitudinal section through a wind energy and heat storage system with a wind rotor, a wind rotor driven by the heat generator and a heat storage,

2 eine vergrößerte Darstellung des Wärmespeichers alleine, 2 an enlarged view of the heat storage alone,

3 einen Querschnitt durch den Wärmespeicher gemäß 2, und 3 a cross section through the heat storage according to 2 , and

4 ein Detail aus 2, die Verankerung des Wärmespeichers betreffend. 4 a detail from 2 relating to the anchoring of the heat accumulator.

Gleiche Teile sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.Same Parts are provided with the same reference numerals in all figures.

Das in 1 in einem Längsschnitt dargestellte Windenergie- und Wärmespeichersystem 2 umfasst einen auch als Windturbine bezeichneten Windrotor 4, der einen auch als Reibungswärmeerzeuger bezeichneten mechanischen Wärmeerzeuger 6 antreibt. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die im Wärmeerzeuger 6 freigesetzte Wärme gemäß den Prinzipien des Wärmetausches auf ein Wärmespeichermedium, hier Wasser W, übertragen, welches in einem Wärmespeicher 8 im erwärmten Zustand gespeichert und zu einer späteren Verwendung als Heizmedium vorgehalten wird.This in 1 in a longitudinal section shown wind energy and heat storage system 2 includes a wind rotor, also referred to as a wind turbine 4 , a mechanical heat generator, also referred to as a friction heat generator 6 drives. In a preferred embodiment, that in the heat generator 6 released heat according to the principles of heat exchange to a heat storage medium, here water W, transfer, which in a heat storage 8th stored in the heated state and kept for later use as a heating medium.

Das Windenergie- und Wärmespeichersystem 2 gemäß 1 ist für eine besonders kompakte Bauweise und einfache Errichtung ausgelegt. Dazu ist der Windrotor 4 zusammen mit dem Wärmeerzeuger 6 unter Verzicht auf eine separate Tragkonstruktion, etwa einen Gittermast oder dergleichen, direkt auf dem oberirdisch aufgestellten Wärmespeicher 8 angeordnet. Der Wärmespeicher 8 dient vielmehr selbst als Tragkonstruktion bzw. als Turm oder Podest und sorgt für eine hinreichende und sinnvolle Betriebshöhe für den Windrotor 4.The wind energy and heat storage system 2 according to 1 is designed for a particularly compact design and easy installation. This is the wind rotor 4 together with the heat generator 6 waiving a separate support structure, such as a lattice mast or the like, directly on the above-ground heat storage 8th arranged. The heat storage 8th rather serves itself as a supporting structure or as a tower or pedestal and provides for a sufficient and meaningful operating height for the wind rotor 4 ,

In der Ausführungsform gemäß 1 ist der Wärmespeicher 8, der in 2 noch einmal vergrößert herausgegriffen und in 3 im Querschnitt dargestellt ist, ein oberirdisch auf einem Fundament 10 aufgestellter Stahltank 12 mit einer druckfesten Umfassungswand aus Edelstahl oder einem ähnlichen Werkstoff. Der Stahltank 12 besitzt als Teil seiner Umfassungswand einen zylindrischen Mantel 14, der nach oben bzw. unten durch einen kuppel- bzw. kalottenförmigen Deckel 16 bzw. Boden 18 abgeschlossen ist. Deckel 16 und Boden 18 sind jeweils mit dem Mantel 14 verschweißt. Der Stahltank 12 ist vertikal aufgestellt, das heißt seine Symmetrieachse A ist vertikal ausgerichtet. Zum Zwecke der Aufstellung auf dem Fundament 10, welches insbesondere ein Betonfundament ist, erstreckt sich der zylindrische Mantel 14 über die Verbindungsstelle (Schweißnaht) mit dem Boden 18 hinaus nach unten und bildet dort einen verlängerten Mantelabschnitt oder Auflagering 20. Der Stahltank stützt sich ausschließlich über den Auflagering 20 auf dem Fundament 10 ab, liegt also an der tiefsten Stelle des Bodens 18 nicht mit selbigem auf dem Fundament 10 auf.In the embodiment according to 1 is the heat storage 8th who in 2 once again magnified and selected in 3 shown in cross-section, one above ground on a foundation 10 mounted steel tank 12 with a flameproof enclosure made of stainless steel or a similar material. The steel tank 12 has as part of its surrounding wall a cylindrical shell 14 , the up or down by a dome-shaped or dome-shaped lid 16 or soil 18 is completed. cover 16 and soil 18 are each with the coat 14 welded. The steel tank 12 is vertically positioned, that is, its axis of symmetry A is vertically aligned. For the purpose of setting up on the foundation 10 , which is in particular a concrete foundation, extends the cylindrical shell 14 over the joint (weld) to the ground 18 out down and forms there an extended shell section or Auflagering 20 , The steel tank is supported exclusively by the support ring 20 on the foundation 10 from, so lies at the lowest point of the soil 18 not with it on the foundation 10 on.

Für eine sichere und standfeste Aufstellung, auch bei vergleichsweise hohen statischen und dynamischen Kräften, ist der Wärmespeicher 8 an mehreren Stellen seines Umfangs mit Hilfe von Ankerelementen 22 mit dem Erdboden bzw. dem Fundament 10 verankert. Wie aus der teilgeschnittenen Detaildarstellung gemäß 4 und der Querschnittsdarstellung gemäß 3 hervorgeht, sind in das Fundament 10 Ankerelemente 22 eingelassen, die jeweils einen U-förmig gebogenen Endabschnitt 24 aufweisen. Dieser Endabschnitt 24 ist durch einen ebenfalls in das Fundament 10 eingelassenen Querbolzen 26 bzw. eine Querstange zusätzlich gesichert. Das andere Ende des jeweiligen Ankerelementes 22 ragt senkrecht nach oben aus dem Fundament 10 heraus und ist in der Art eines Schraubbolzens mit endseitigem Außengewinde ausgeführt. Die aus dem Fundament 10 herausragenden Abschnitte der Ankerelemente 22 sind durch zugehörige Durchtrittsöffnungen 28 bzw. Durchführungen in einem Ringflansch 30 geführt, der außen an den Auflagering 20 des Wärmespeichers 8 angeschweißt ist. Das aus der Durchtrittsöffnung 28 herausragende Endstück des jeweiligen Ankerelementes 22 ist durch eine aufgeschraubte Kontermutter 32 gesichert.For a safe and stable installation, even with relatively high static and dynamic forces, is the heat storage 8th at several points of its circumference by means of anchor elements 22 with the ground or the foundation 10 anchored. As from the partially sectioned detail according to 4 and the cross-sectional view according to 3 indicates are in the foundation 10 anchor members 22 let in, each having a U-shaped bent end portion 24 exhibit. This end section 24 is by one also in the foundation 10 taken in cross bolt 26 or a crossbar additionally secured. The other end of the respective anchor element 22 protrudes vertically upwards from the foundation 10 out and is designed in the manner of a bolt with end-side external thread. The ones from the foundation 10 outstanding sections of the anchor elements 22 are through associated passages 28 or bushings in an annular flange 30 led, the outside of the support ring 20 the heat storage 8th is welded. That from the passage opening 28 outstanding end piece of the respective anchor element 22 is by a screwed lock nut 32 secured.

Anstelle eines Ringflansches 30, der den Auflagering 20 vollumfänglich umgibt, könnten auch einzelne Ausbuchtungen mit Durchtrittsöffnungen für die Ankerelemente 22 vorgesehen sein. Des Weiteren kann für eine verbesserte Standfestigkeit des Wärmespeichers 8 auf dem Fundament 10 ein verbreiterter ringförmiger Bodenflansch 34 zwischen dem Auflagering 20 und dem Fundament 10 vorgesehen sein, der beispielsweise an den Auflagering 20 angeformt oder mit diesem verschweißt ist.Instead of a ring flange 30 who the bearing ring 20 surrounds completely, could also individual bulges with openings for the anchor elements 22 be provided. Furthermore, for improved stability of the heat accumulator 8th on the foundation 10 a widened annular bottom flange 34 between the support ring 20 and the foundation 10 be provided, for example, to the support ring 20 molded or welded to this.

Am oberen Ende ist der zylindrische Mantel 14 des Stahltanks 12 über den höchsten Punkt des Deckels 16 hinaus verlängert und bildet dort eine zylindrische Manschette, im Folgenden auch als Befestigungsring 36 bezeichnet. Der von dem Befestigungsring 36 und dem Deckel 16 eingeschlossene Raumbereich dient bei der hier gezeigten Ausführungsvariante zur Aufnahme des Wärmeerzeugers 6, oberhalb dessen wiederum der Windrotor 4 angeordnet ist. Zur Befestigung des Wärmeerzeugers 6 und des Windrotors 4 können zusätzliche Verstrebungen und der gleichen am Befestigungsring 36 angebracht sein, die allerdings in 1 und 2 der Einfachheit halber nicht dargestellt sind.At the top is the cylindrical shell 14 of the steel tank 12 over the highest point of the lid 16 extended and forms there a cylindrical sleeve, hereinafter also as a mounting ring 36 designated. The one from the mounting ring 36 and the lid 16 enclosed space used in the embodiment shown here to accommodate the heat generator 6 , above which in turn the wind rotor 4 is arranged. For fastening the heat generator 6 and the wind rotor 4 can have extra braces and the same on the mounting ring 36 be appropriate, which, however, in 1 and 2 for the sake of simplicity are not shown.

Für eine gute Zugänglichkeit des Windrotors 4, etwa zu Inspektions- und Wartungszwecken, ist am Befestigungsring 36, beispielsweise an dessen oberem Ende, eine begehbare Arbeitsbühne 38 montiert, die über eine an der Außenseite des Wärmespeichers 8 montierte Aufstiegsleiter 40 erreichbar ist (nur in 2 dargestellt). Die Arbeitsbühne 38 und/oder die Aufstiegsleiter 40 können mit Sicherungselementen für den Benutzer, etwa einem Geländer oder dergleichen, versehen sein.For a good accessibility of the wind rotor 4 For inspection and maintenance purposes, for example, is on the mounting ring 36 , For example, at its upper end, a walk-in platform 38 mounted on the outside of the heat accumulator 8th mounted ascent ladder 40 is achievable (only in 2 shown). The work platform 38 and / or the ladder 40 can with Siche be provided for the user, such as a railing or the like.

Zur Minimierung von Wärmeverlusten ist der Wärmespeicher 8 allseitig mit einem Wärmeisolationsmantel 42, z. B. aus einem geschäumten Wärmeisolationsmaterial, versehen. Die Ummantelung erstreckt sich insbesondere auch auf den Boden 18 und den Deckel 16 des Stahltanks 12 sowie auf den den Wärmeerzeuger 6 aufnehmenden bzw. seitlich umschließenden Befestigungsring 36.To minimize heat loss is the heat storage 8th on all sides with a heat insulation jacket 42 , z. B. of a foamed heat insulation material provided. The sheath also extends in particular to the ground 18 and the lid 16 of the steel tank 12 as well as on the heat generator 6 receiving or laterally enclosing mounting ring 36 ,

Der Windrotor 4 ist bevorzugt als Savonius-Rotor ausgebildet, bei dem zwischen zwei waagerechten Deckplatten 44 zwei oder mehr – im Profil gesehen – im Wesentlichen halbkreisförmig gebogene Flügel oder Schaufeln 46 gegeneinander versetzt angeordnet sind, so dass der auf den Windrotor 4 einwirkende Wind die Schaufeln 46 in Rotation um die mit der Symmetrieachse A übereinstimmende vertikale Drehachse versetzt. Der Rotordurchmesser kann, je nach Dimensionierung des als Tragkonstruktion vorgesehenen Wärmespeichers, beispielsweise 1 m bis 5 m betragen, seine Höhe beispielsweise 1 m bis 10 m. Abweichend von der schematischen Darstellung in 1 können in an sich bekannter Bauweise auch mehrere derartige Rotormodule vertikal übereinander angeordnet bzw. geschichtet sein, welche bewegungsmäßig miteinander gekoppelt sind, und die gemeinsam die vertikal ausgerichtete Antriebswelle 48 antreiben.The wind rotor 4 is preferably designed as a Savonius rotor, in which between two horizontal cover plates 44 two or more - seen in profile - essentially semicircular curved wings or blades 46 offset from each other, so that the on the wind rotor 4 acting wind the blades 46 set in rotation about the vertical axis of rotation coinciding with the axis of symmetry A. Depending on the dimensioning of the heat accumulator provided as the supporting structure, the rotor diameter can be, for example, 1 m to 5 m, its height for example 1 m to 10 m. Notwithstanding the schematic representation in FIG 1 In a manner known per se, a plurality of such rotor modules can also be arranged or stacked vertically one above the other, which are coupled to one another in terms of movement, and which together drive the vertically aligned drive shaft 48 drive.

Die Antriebswelle 48 ist an ihrem unteren Ende wiederum mit dem Rotor 50 eines hydrodynamischen Retarders 52 verbunden, der hier als Wärmeerzeuger 6 fungiert. Der Rotor 50 ist einem Stator 64 gegenüberliegend in einem mit einem Wär metransportmedium, hier Thermoöl T, gefüllten Gehäuse 66 angeordnet. Durch die Rotation der Antriebswelle 48 wird der Rotor 50 in Rotation und damit auch das Thermoöl T in Bewegung versetzt und gewissermaßen „gequirlt”, so dass sich das Thermoöl T dabei in Folge seiner Viskosität aufheizt. Eine Teilmenge des so erhitzten Thermoöls T durchströmt, vorzugsweise angetrieben durch ein Ölförderpumpe 67, eine an das Gehäuse 66 des Retarders 52 angeschlossene Zirkulationsleitung 68. Über einen primärseitig in die Zirkulationsleitung 68 geschalteten Wärmetauscher 70, der abweichend von der in 1 gezeigten Darstellung auch baulich in das Gehäuse 66 des Retarders 52 integriert sein kann, gibt das Thermoöl T die aufgenommene Wärmeenergie zum größten Teil an ein dem Wärmespeicher 8 zugeführtes Wärmespeichermedium, hier Wasser W, ab.The drive shaft 48 is at its lower end turn with the rotor 50 a hydrodynamic retarder 52 connected, here as a heat generator 6 acts. The rotor 50 is a stator 64 opposite in one with a heat metransportmedium, here thermal oil T, filled housing 66 arranged. By the rotation of the drive shaft 48 becomes the rotor 50 in rotation and thus the thermal oil T in motion and to a certain extent "whisked", so that the thermal oil T heats up as a result of its viscosity. A subset of the thus heated thermal oil T flows through, preferably driven by an oil feed pump 67 , one to the housing 66 of the retarder 52 connected circulation line 68 , Via a primary side in the circulation line 68 switched heat exchanger 70 which deviates from the in 1 also shown structurally in the housing 66 of the retarder 52 can be integrated, the thermal oil T gives the absorbed heat energy for the most part to a heat storage 8th supplied heat storage medium, here water W, from.

Dazu wird, angetrieben z. B. durch eine elektrische Umwälzpumpe 72, über eine Entnahmeleitung 74 kaltes Wasser W mit einer Temperatur von beispielsweise 30°C aus dem unteren, bodennahen Bereich des Behältervolumens des Wärmespeichers 8 entnommen und bevorzugt im Gegenstrom zum primärseitig strömenden Thermoöl durch die sekundärseitigen Rohrbündel bzw. Leitungen des Wärmetauschers 70 geführt. Das aus dem Wärmetauscher 70 austretende erhitzte Wasser W wird über die Ladeleitung 76 dem Wärmespeicher 8 am oberen, deckelseitigen Ende zugeführt. Die Ausbildung einer stabilen Temperaturschichtung in z-Richtung sowie eine Temperaturhomogenisierung in lateraler Richtung (senkrecht zur z-Richtung) wird durch einen in Deckelnähe angeordneten, mit der Ladeleitung 76 verbundenen Ringverteiler 78 unterstützt. Entsprechend erfolgt die Entnahme des kalten Wassers W in Bodennähe über einen Ringeinlass 80.For this purpose, powered z. B. by an electric circulation pump 72 , via a sampling line 74 cold water W at a temperature of for example 30 ° C from the lower, near-ground region of the container volume of the heat accumulator 8th taken and preferably in countercurrent to the primary side flowing thermal oil through the secondary side tube bundles or lines of the heat exchanger 70 guided. That from the heat exchanger 70 exiting heated water W is via the charging line 76 the heat storage 8th supplied at the top, lid-side end. The formation of a stable temperature stratification in the z-direction and a temperature homogenization in the lateral direction (perpendicular to the z-direction) is arranged by a near the lid, with the charging line 76 connected ring distributor 78 supported. Accordingly, the removal of the cold water W takes place near the bottom via a ring inlet 80 ,

Die thermodynamische Auslegung des Systems ist bevorzugt so gewählt, dass die Temperatur des erhitzten Wassers W im Wärmespeicher 8 den Siedepunkt nicht überschreitet. Wie in 1 angedeutet, beträgt die Temperatur des gespeicherten Wassers im oberen Bereich des Wärmespeichers 8 beispielsweise 70°C bis 90°C, im mittleren Bereich rund 50°C bis 70°C und im unteren Bereich rund 30°C bis 50°C.The thermodynamic design of the system is preferably chosen so that the temperature of the heated water W in the heat storage 8th does not exceed the boiling point. As in 1 indicated, the temperature of the stored water is in the upper region of the heat accumulator 8th for example 70 ° C to 90 ° C, in the middle range around 50 ° C to 70 ° C and in the lower range around 30 ° C to 50 ° C.

Für eine geeignete Regulierung der in der Entnahmeleitung 74 und in der Ladeleitung 76 zirkulierenden Wassermenge kann beispielsweise ein Regelventil 82 in diesem Leitungsstrang angeordnet sein, welches beispielsweise in Abhängigkeit der Austrittstemperatur des Wassers W am Wärmetauscher 70, gemessen durch den Temperaturfühler 84, angesteuert wird (der Wirkzusammenhang ist in 1 durch eine gestrichelte Linie angedeutet). Alternativ oder zusätzlich könnte auch die Umwälzpumpe 72 über eine elektronische Steuereinrichtung auf der Grundlage des genannten Eingangswertes und/oder anderer Messparameter geeignet angesteuert werden.For appropriate regulation of the in the sampling line 74 and in the charging line 76 circulating amount of water, for example, a control valve 82 be arranged in this wiring harness, which, for example, depending on the outlet temperature of the water W at the heat exchanger 70 , measured by the temperature sensor 84 , is driven (the causal connection is in 1 indicated by a dashed line). Alternatively or additionally, the circulation pump could also 72 be suitably controlled via an electronic control device on the basis of said input value and / or other measurement parameters.

Im Mantelbereich des Wärmespeichers 8 befinden sich, hier nur schematisch angedeutet, weitere Anschlüsse bzw. Anschlussstutzen 86, 88 und 90 für Entnahme und Rücklauf des Wärmeträgermediums (Wasser W) aus verschiedenen Temperaturzonen. Die Rückspeisung des rücklaufenden Wassers W erfolgt bevorzugt in der temperaturmäßig zu seiner Rücklauftemperatur korrespondierenden Temperaturzone bzw. Höhe des Wärmespeichers 8. Das entnommene Wasser W wird beispielsweise genutzt zur Erwärmung von Trink- oder Brauchwasser (Anschluss 86), für die statische Heizung (Anschluss 88) sowie für die Fußbodenheizung (Anschluss 90) von z. B. Wohngebäuden. Das Trink- oder Brauchwasser wird allerdings nicht direkt dem Wärmespeicher 8 entnommen. Vielmehr wird das im Wärmespeicher 8 gespeicherte Warmwasser W genutzt, um über einen weiteren, hier nicht dargestellten Wärmetauscher das Trink- oder Brauchwasser zu erwärmen. Des weiteren können zusätzliche Anschlussstutzen vorgesehen sein, die z. B. Messstellen usw. bilden.In the jacket area of the heat accumulator 8th are here, only indicated schematically, more connections or connecting pieces 86 . 88 and 90 for removal and return of the heat transfer medium (water W) from different temperature zones. The return of the returning water W is preferably carried out in the temperature zone corresponding to its return temperature temperature zone or height of the heat accumulator 8th , The extracted water W is used, for example, for heating drinking or service water (connection 86 ), for static heating (connection 88 ) and for underfloor heating (connection 90 ) from Z. B. residential buildings. The drinking or service water, however, is not directly the heat storage 8th taken. Rather, this is in the heat storage 8th stored hot water W used to heat the drinking or service water via another, not shown here heat exchanger. Furthermore, additional connecting pieces may be present be seen, the z. B. measuring points, etc. form.

In einer von 1 abweichenden Ausführungsvariante, die hier nicht dargestellt ist, kann der Wärmeerzeuger 6 auch direkt im Innenraum des Wärmespeichers 8 angeordnet sein. In diesem Fall ist die den Wärmeerzeuger 6 mit dem Windrotor 4 verbindende Antriebswelle 48 beispielsweise durch eine geeignet abgedichtete Ausnehmung im Deckel 16 des Wärmespeichers 8 hindurchgeführt. Bei einer direkten Erhitzung des im Wärmespeicher 8 vorgehaltenen Wärmespeichermediums, ohne den „Umweg” über ein Thermoöl, kann dann auf den Wärmetauscher 70 gemäß 1 und die zugehörigen Anschlussleitungen verzichtet werden.In one of 1 variant embodiment, which is not shown here, the heat generator 6 also directly in the interior of the heat storage 8th be arranged. In this case, it is the heat generator 6 with the wind rotor 4 connecting drive shaft 48 for example, by a suitably sealed recess in the lid 16 the heat storage 8th passed. In a direct heating of the heat storage 8th held heat storage medium, without the "detour" via a thermal oil, can then on the heat exchanger 70 according to 1 and the associated connection lines are omitted.

In einer weiteren denkbaren Abwandlung, die hier nicht dargestellt ist, könnte der Wärmespeicher auch unterirdisch aufgestellt sein und an seinem oberen Ende einen Wärmeerzeuger tragen, der wiederum von einem über ihm angeordneten, oberirdisch in einem Strömungskanal oder Flusslauf angeordneten Wasserrad angetrieben wird.In another possible modification, not shown here is, the heat storage could also be underground be placed and at its upper end a heat generator carry, in turn, of a above him above ground arranged in a flow channel or river water wheel is driven.

22
Windenergie- und Wärmespeichersystemwind and heat storage system
44
Windrotorwind rotor
66
Wärmeerzeugerheat generator
88th
Wärmespeicherheat storage
1010
Fundamentfoundation
1212
Stahltanksteel tank
1414
Mantelcoat
1616
Deckelcover
1818
Bodenground
2020
AuflageringSupport ring
2222
Ankerelementanchor element
2424
Endabschnittend
2626
Querbolzencross bolt
2828
DurchtrittsöffnungThrough opening
3030
Ringflanschannular flange
3232
Kontermutterlocknut
3434
Bodenflanschbottom flange
3636
Befestigungsringfixing ring
3838
Arbeitsbühneplatform
4040
Aufstiegsleiterladder
4242
WärmeisolationsmantelHeat insulation jacket
4444
Deckplattecover plate
4646
Schaufelshovel
4848
Antriebswelledrive shaft
5050
Rotorrotor
5252
Retarderretarder
6464
Statorstator
6666
Gehäusecasing
6767
ÖlförderpumpeOil pump
6868
Zirkulationsleitungcirculation line
7070
Wärmetauscherheat exchangers
7272
Umwälzpumpecirculating pump
7474
Entnahmeleitungwithdrawal line
7676
Ladeleitungcharging cable
7878
Ringverteilerring distributor
8080
Ringeinlassring inlet
8282
Regelventilcontrol valve
8484
Temperaturfühlertemperature sensor
86, 88, 9086 88, 90
Anschlussconnection
AA
Symmetrieachseaxis of symmetry
TT
Thermoölthermal oil
WW
Wasserwater

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - DE 2931484 A [0002] - DE 2931484 A [0002]

Claims (19)

Kombiniertes Windenergie- und Wärmespeichersystem (2) mit einem Windrotor (4), einem mit einem Wärmespeichermedium, vorzugsweise Wasser (W), befüllbaren Wärmespeicher (8) und einem vom Windrotor (4) angetriebenen Wärmeerzeuger (6), wobei Mittel zur Übertragung der vom Wärmeerzeuger (6) freigesetzten Wärmeenergie auf das Wärmespeichermedium im Wärmespeicher (8) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmespeicher (8) oberirdisch aufgestellt ist und eine turmartige oder podestartige Tragkonstruktion für den Windrotor (4) bildet.Combined Wind Energy and Heat Storage System ( 2 ) with a wind rotor ( 4 ), with a heat storage medium, preferably water (W), can be filled heat storage ( 8th ) and one from the wind rotor ( 4 ) driven heat generator ( 6 ), means for transferring the heat from the generator ( 6 ) released heat energy to the heat storage medium in the heat storage ( 8th ) are provided, characterized in that the heat storage ( 8th ) is erected above ground and a tower-like or podium-like support structure for the wind rotor ( 4 ). Windenergie- und Wärmespeichersystem (2) nach Anspruch 1, wobei die Höhe des Wärmespeichers (8) über Grund etwa 5 m bis etwa 20 m beträgt.Wind energy and heat storage system ( 2 ) according to claim 1, wherein the height of the heat accumulator ( 8th ) above ground about 5 m to about 20 m. Windenergie- und Wärmespeichersystem (2) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Wärmespeicher (8) ein vertikal aufgestellter Stahltank (12) oder Kunststofftank mit einem zylindrischem Mantel (14) ist.Wind energy and heat storage system ( 2 ) according to claim 1 or 2, wherein the heat storage ( 8th ) a vertically mounted steel tank ( 12 ) or plastic tank with a cylindrical shell ( 14 ). Windenergie- und Wärmespeichersystem (2) nach Anspruch 3, wobei der Stahltank (12) oder Kunststofftank am unteren Ende einen kuppelförmigen oder kalottenförmigen Boden (18) aufweist, und wobei der Mantel (14) einen sich über den tiefsten Punkt des Bodens (18) hinaus erstreckenden Auflagering (20) umfasst, über den sich der Tank (12) auf dem Erdboden oder auf einem Fundament (10) abstützt.Wind energy and heat storage system ( 2 ) according to claim 3, wherein the steel tank ( 12 ) or plastic tank at the lower end of a dome-shaped or dome-shaped bottom ( 18 ), and wherein the jacket ( 14 ) one over the lowest point of the soil ( 18 ) extending support ring ( 20 ) over which the tank ( 12 ) on the ground or on a foundation ( 10 ) is supported. Windenergie- und Wärmespeichersystem (2) nach Anspruch 4, wobei im Bereich des Auflagerings (20) ein Ringflansch (30) an den Mantel (14) ange formt oder mit diesem verschweißt ist, über dessen Umfang eine Mehrzahl von Widerlagern für im Erdreich oder Fundament (10) verankerte Ankerelemente (22) ausgebildet ist.Wind energy and heat storage system ( 2 ) according to claim 4, wherein in the region of the support ring ( 20 ) an annular flange ( 30 ) to the coat ( 14 ) is formed or welded to this, on the circumference of a plurality of abutments for in soil or foundation ( 10 anchored anchor elements ( 22 ) is trained. Windenergie- und Wärmespeichersystem (2) nach Anspruch 5, wobei der ins Erdreich oder Fundament (10) hineinragende Teil des jeweiligen Ankerelementes (22) U-förmig ausgebildet ist und durch einen ins Erdreich oder Fundament (10) eingelassenen Querbolzen (26) gesichert ist.Wind energy and heat storage system ( 2 ) according to claim 5, wherein the soil or foundation ( 10 ) projecting part of the respective anchor element ( 22 ) Is U-shaped and penetrated by a ground or foundation ( 10 ) recessed cross pin ( 26 ) is secured. Windenergie- und Wärmespeichersystem (2) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei der Stahltank (12) oder Kunststofftank am oberen Ende einen kuppelförmigen oder kalottenförmigen Deckel (16) aufweist, und wobei der Mantel (14) einen sich über den höchsten Punkt des Deckels (16) hinaus erstreckenden Befestigungsring (36) umfasst, an dem der Windrotor (4) befestigt ist.Wind energy and heat storage system ( 2 ) according to one of claims 3 to 6, wherein the steel tank ( 12 ) or plastic tank at the upper end of a dome-shaped or dome-shaped lid ( 16 ), and wherein the jacket ( 14 ) one over the highest point of the lid ( 16 ) extending fastening ring ( 36 ), at which the wind rotor ( 4 ) is attached. Windenergie- und Wärmespeichersystem (2) nach Anspruch 7, wobei der Wärmeerzeuger (6) in einem in seitlicher Richtung vom Befestigungsring (36) und nach unten vom Deckel (16) des Stahltanks (12) begrenzten Aufnahmeraum angeordnet ist.Wind energy and heat storage system ( 2 ) according to claim 7, wherein the heat generator ( 6 ) in a laterally direction from the mounting ring ( 36 ) and down from the lid ( 16 ) of the steel tank ( 12 ) is arranged limited receiving space. Windenergie- und Wärmespeichersystem (2) nach Anspruch 7 oder 8, wobei am Befestigungsring (36) eine begehbare Arbeitsbühne (38) zur Inspektion des Windrotors (4) und/oder des Wärmeerzeugers (6) befestigt ist.Wind energy and heat storage system ( 2 ) according to claim 7 or 8, wherein on the fastening ring ( 36 ) a walk-in platform ( 38 ) for the inspection of the wind rotor ( 4 ) and / or the heat generator ( 6 ) is attached. Windenergie- und Wärmespeichersystem (2) nach Anspruch 9, wobei an der Außenseite des Mantels (14) eine Aufstiegsleiter (40) zum Erreichen der Arbeitsbühne (38) montiert ist.Wind energy and heat storage system ( 2 ) according to claim 9, wherein on the outside of the jacket ( 14 ) a ladder ( 40 ) to reach the working platform ( 38 ) is mounted. Windenergie- und Wärmespeichersystem (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Windrotor (4) eine vertikale Rotationsachse aufweist und insbesondere als Savonius-Rotor oder als Darrieus-Rotor ausgebildet ist.Wind energy and heat storage system ( 2 ) according to one of claims 1 to 10, wherein the wind rotor ( 4 ) has a vertical axis of rotation and is designed in particular as a Savonius rotor or as a Darrieus rotor. Windenergie- und Wärmespeichersystem (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der Wärmeerzeuger (6) ein hydrodynamischer Retarder (52) ist.Wind energy and heat storage system ( 2 ) according to one of claims 1 to 11, wherein the heat generator ( 6 ) a hydrodynamic retarder ( 52 ). Windenergie- und Wärmespeichersystem (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei dem der Wärmeerzeuger (6) zur Erwärmung eines Wärmetransportmediums, vorzugsweise Thermoöl (T), ausgelegt ist, und wobei zur Übertragung der Wärmeenergie vom Wärmetransportmedium auf das Wärmespeichermedium ein Wärmetauscher (70) vorgesehen ist.Wind energy and heat storage system ( 2 ) according to one of claims 1 to 12, in which the heat generator ( 6 ) for heating a heat transport medium, preferably thermal oil (T), is designed, and wherein for the transmission of heat energy from the heat transport medium to the heat storage medium, a heat exchanger ( 70 ) is provided. Windenergie- und Wärmespeichersystem (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei eine Ladeleitung (76) zur Zuführung von erhitztem Wärmespeichermedium im Bereich des oberen Endes an den Wärmespeicher (8) angeschlossen ist.Wind energy and heat storage system ( 2 ) according to one of claims 1 to 13, wherein a charging line ( 76 ) for supplying heated heat storage medium in the region of the upper end to the heat accumulator ( 8th ) connected. Windenergie- und Wärmespeichersystem (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, mit einer Mehrzahl von in verschiedenen Flöhen angebrachten Anschlussstutzen (86, 88, 90), an die entsprechend der im Wärmespeicher (8) sich einstellenden Temperaturschichtung und der gewünschten Entnahme- oder Rücklauftemperaturen Entnahme- oder Rücklaufleitungen angeschlossen sind.Wind energy and heat storage system ( 2 ) according to one of claims 1 to 14, having a plurality of connecting flanges ( 86 . 88 . 90 ), according to the in the heat storage ( 8th ) are adjusting temperature stratification and the desired withdrawal or return temperatures withdrawal or return lines are connected. Windenergie- und Wärmespeichersystem (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei der Wärmespeicher (8) von einem Wärmeisolationsmantel (42), vorzugsweise aus einem geschäumten Wärmeisolationsmaterial, umgeben ist.Wind energy and heat storage system ( 2 ) according to one of claims 1 to 15, wherein the heat accumulator ( 8th ) of a heat insulation jacket ( 42 ), preferably of a foamed heat insulating material, is surrounded. Windenergie- und Wärmespeichersystem (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei der Wärmeisolationsmantel (42) eine UV-Strahlen absorbierende oder reflektierende Außenhaut aufweist.Wind energy and heat storage system ( 2 ) according to one of claims 1 to 16, wherein the heat-insulating jacket ( 42 ) Absorb a UV rays having reflective or reflective outer skin. Wärmespeicher (8) zur Aufnahme eines Wärmespeichermediums, der einen für eine Vertikalaufstellung ausgelegten Stahltank (12) oder Kunststofftank mit einem zylindrischem Mantel (14), mit einem kuppelförmigen oder kalottenförmigen Boden (18) und mit einem kuppelförmigen oder kalottenförmigen Deckel (16) aufweist, wobei der Mantel (14) am unteren Ende einen sich über den tiefsten Punkt des Bodens (18) hinaus erstreckenden Auflagering (20) umfasst, über den sich der Tank (12) bei der Aufstellung auf dem Erdboden oder auf einem Fundament (10) abstützt, und wobei der Mantel (14) am oberen Ende einen Befestigungsring (36) mit Befestigungselementen für einen Energiewandler, insbesondere einen Windrotor (4), umfasst.Heat storage ( 8th ) for receiving a heat storage medium comprising a steel tank designed for vertical installation ( 12 ) or plastic tank with a cylindrical shell ( 14 ), with a dome-shaped or dome-shaped bottom ( 18 ) and with a dome-shaped or dome-shaped lid ( 16 ), wherein the jacket ( 14 ) at the lower end one over the lowest point of the soil ( 18 ) extending support ring ( 20 ) over which the tank ( 12 ) when installed on the ground or on a foundation ( 10 ) and wherein the jacket ( 14 ) at the upper end a fastening ring ( 36 ) with fastening elements for an energy converter, in particular a wind rotor ( 4 ). Verwendung eines als Wärmespeicher (8) für ein Wärmespeichermedium dienenden Stahltanks (12) oder Kunststofftanks als Turm oder Podest für einen mit einem Wärmeerzeuger (6) zur Erwärmung des Wärmespeichermediums wirkverbundenen Windrotor (4).Use of a heat storage ( 8th ) for a heat storage medium serving steel tanks ( 12 ) or plastic tanks as a tower or pedestal for one with a heat generator ( 6 ) for heating the heat storage medium operatively connected wind rotor ( 4 ).
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