DE102010010701A1 - Energy storage system for use as pump storage power station, has fluid line, which connects upper and lower liquid storage unit, where upper and lower liquid storage units with liquid line and fluid line form closed system - Google Patents

Energy storage system for use as pump storage power station, has fluid line, which connects upper and lower liquid storage unit, where upper and lower liquid storage units with liquid line and fluid line form closed system Download PDF

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Abstract

The energy storage system (1) has a fluid line (17), which connects an upper and a lower liquid storage unit (3,5). The upper and lower liquid storage units with a liquid line (7) and a fluid line form a closed system. A power machine unit (19) is arranged in the fluid line, which is driven by fluid flowing through the fluid line.

Description

Vorliegende Erfindung betrifft ein Energiespeichersystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The present invention relates to an energy storage system according to the preamble of claim 1.

Derartige Energiespeichersysteme sind beispielsweise in Form von Pumpspeicherkraftwerken bekannt.Such energy storage systems are known for example in the form of pumped storage power plants.

Pumpspeicherkraftwerke werden insbesondere dazu genutzt, Überlasten im Stromnetz aufzunehmen und zu speichern. Die überschüssige Energie wird dabei genutzt, um Wasser aus einem unteren Wasserspeicher in einen oberen Wasserspeicher zu pumpen. Bei Spitzenlasten, die beispielsweise in der Mittagszeit oder am Abend vorliegen, wird das Wasser aus dem oberen Wasserspeicher wieder in den unteren Wasserspeicher geleitet, wobei die durch die Gefällhöhe in dem Wasser enthaltene Energie in Strom umgewandelt wird.Pumped storage power plants are used in particular to absorb and store overloads in the power grid. The excess energy is used to pump water from a lower water reservoir into an upper water reservoir. At peak loads, for example, at lunchtime or in the evening, the water from the upper water reservoir is returned to the lower water reservoir, whereby the energy contained in the water by the height of the fall is converted into electricity.

Herkömmliche Pumpspeicherkraftwerke haben jedoch den Nachteil, dass diese oberirdisch angeordnet sind und dadurch einen sehr hohen Platzbedarf besitzen. Ferner wird als unterer Wasserspeicher häufig ein Fluss oder ein See genutzt, sodass durch das Pumpspeicherkraftwerk es zu starken Pegelschwankungen in dem Fluss oder dem See kommen kann, was sich negativ auf Flora und Fauna auswirken kann. Für die bekannte Pumpspeichertechnik wird neben dem natürlichen unteren Flüssigkeitsspeicher eine ausreichende Gefällhöhe sowie ausreichend Platz für den oberen Flüssigkeitsspeicher benötigt, sodass die Anzahl von geeigneten Standorten sehr gering ist. Häufig ist ein geeigneter Standort darüber hinaus weit von den die Grundlast erzeugenden Kraftwerken entfernt, sodass bereits bei der Zuleitung zu dem Pumpspeicherkraftwerk hohe Leitungsverlusten auftreten. Darüber hinaus ist der Wirkungsgrad der bekannten Pumpspeicherkraftwerke relativ gering.However, conventional pumped storage power plants have the disadvantage that they are arranged above ground and thus have a very high footprint. Furthermore, as a lower water reservoir often a river or a lake is used, so that through the pumped storage power plant, it can lead to large level fluctuations in the river or the lake, which can have a negative effect on flora and fauna. For the known pumped storage technology in addition to the natural lower liquid storage sufficient slope height and sufficient space for the upper liquid storage is needed, so that the number of suitable locations is very low. In addition, a suitable location is often far removed from the base load generating power plants, so that even at the supply to the pumped storage power plant high line losses occur. In addition, the efficiency of the known pumped storage power plants is relatively low.

Daher ist die Anzahl der Neubauten von Pumpspeicherkraftwerken in der letzten Zeit stark zurückgegangen und man ist dazu übergegangen, bei Auftreten von Überlast einen Teil der die Grundlast erzeugenden regenerativen Kraftwerke wie Windkraftwerke und Solarkraftwerke abzuschalten. Beim Auftreten von Spitzenlasten wird der notwendige Strom häufig aus dem Ausland zugekauft. Ein derartiges Vorgehen ist aus ökonomischer und ökologischer Sicht jedoch wenig sinnvoll.Therefore, the number of new-builds of pumped storage power plants has recently declined sharply, and it has been decided to shut off part of the base load generating regenerative power plants such as wind power plants and solar power plants when overload occurs. When peak loads occur, the necessary electricity is often purchased from abroad. However, such an approach makes little sense from an economic and ecological point of view.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Energiespeichersystem bereitzustellen, dass die oben genannten Probleme vermeidet, indem eine Anordnung des Energiespeichersystems in der Nähe von stromerzeugenden Kraftwerken möglich ist, wobei gleichzeitig ein geringer Platzbedarf benötigt wird und die Gefährdung von Flora und Fauna verringert wird. Darüber hinaus soll das Energiespeichersystem einen höheren Wirkungsgrad als bekannte Pumpspeicherkraftwerke besitzen.It is therefore an object of the present invention to provide an energy storage system which avoids the above-mentioned problems by allowing the energy storage system to be located near power-generating power plants, while requiring little space and reducing the risk to flora and fauna. In addition, the energy storage system should have a higher efficiency than known pumped storage power plants.

Die Aufgabe wird durch ein Energiespeichersystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.The object is achieved by an energy storage system having the features of claim 1.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Energiespeichersystem einen oberen Flüssigkeitsspeicher zum Aufnehmen einer Flüssigkeit und einen unteren Flüssigkeitsspeicher zum Aufnehmen einer Flüssigkeit besitzt. Ferner weist das Energiespeichersystem mindestens eine Flüssigkeitsleitung auf, die den oberen Flüssigkeitsspeicher und den unteren Flüssigkeitsspeicher verbindet, wobei in der mindestens einen Flüssigkeitsleitung mindestens eine Arbeitsmaschineneinheit zum Befördern der Flüssigkeit aus dem unteren Flüssigkeitsspeicher in den oberen Flüssigkeitsspeicher und mindestens eine erste Kraftmaschineneinheit, die von aus der oberen Flüssigkeitsspeicher durch die mindestens eine Flüssigkeitsleitung in den unteren Flüssigkeitsspeicher strömende Flüssigkeit antreibar ist, angeordnet ist. Das Energiespeichersystem weist ferner eine Fluidleitung auf, die den oberen und den unteren Flüssigkeitsspeicher verbindet, wobei der obere und der untere Flüssigkeitsspeicher zusammen mit der mindestens einen Flüssigkeitsleitung und der mindestens einen Fluidleitung ein geschlossenes System bilden. In der Fluidleitung ist eine zweite Kraftmaschineneinheit angeordnet, die von durch die mindestens eine Fluidleitung strömenden Fluid antreibar ist.According to the invention it is provided that the energy storage system has an upper liquid storage for receiving a liquid and a lower liquid storage for receiving a liquid. Furthermore, the energy storage system has at least one liquid line connecting the upper liquid storage and the lower liquid storage, wherein in the at least one liquid line at least one working machine unit for conveying the liquid from the lower liquid storage in the upper liquid storage and at least a first engine unit, the from upper liquid storage is driven by the at least one liquid line in the lower liquid storage liquid flowing, is arranged. The energy storage system further includes a fluid conduit connecting the upper and lower fluid reservoirs, the upper and lower fluid reservoirs forming a closed system together with the at least one fluid conduit and the at least one fluid conduit. In the fluid line, a second engine unit is arranged, which is driven by flowing through the at least one fluid line fluid.

Durch das Bilden eines geschlossenes Systems aus dem oberen und dem unteren Flüssigkeitsspeicher zusammen mit der Flüssigkeitsleitung und der Fluidleitung wird ermöglicht, dass beispielsweise beim Pumpen der Flüssigkeit aus dem unteren in den oberen Flüssigkeitsspeicher das zuvor in dem oberen Flüssigkeitsspeicher beispielsweise in Form von Luft enthaltene Fluid verdrängt wird und durch die Fluidleitung in den unteren Flüssigkeitsspeicher strömt. Dadurch kann die für die Verdrängung des Fluids durch die Arbeitsmaschineneinheit aufgewandte Energie teilweise zurückgewonnen werden, indem das Fluid die in der Fluidleitung angeordnete zweite Kraftmaschineneinheit antreibt. Um dies zu ermöglichen ist es selbstverständlich notwendig, dass der obere und der untere Flüssigkeitsspeicher im Wesentlichen geschlossen sind, d. h. dass lediglich Öffnungen für die Fluidleitung und die Flüssigkeitsleitung in den Flüssigkeitsspeichern vorhanden sind. Durch das Vorsehen eines geschlossenen Systems ist darüber hinaus die Gefährdung der Umwelt deutlich geringer, da keine Seen oder Flüsse als Flüssigkeitsspeicher verwendet werden.By forming a closed system from the upper and lower liquid storage together with the liquid line and the fluid line, it is possible, for example, when pumping the liquid from the lower to the upper liquid storage displaces the previously contained in the upper liquid storage, for example in the form of air fluid is and flows through the fluid line in the lower liquid reservoir. Thereby, the energy expended for the displacement of the fluid by the work machine unit can be partially recovered by the fluid driving the second power unit located in the fluid conduit. To make this possible, it is of course necessary that the upper and lower liquid storage are substantially closed, i. H. that only openings for the fluid line and the liquid line are present in the liquid reservoirs. In addition, the provision of a closed system significantly reduces the risk to the environment, as no lakes or rivers are used as liquid stores.

Durch das Bilden eines geschlossenen Systems ist es darüber hinaus möglich, das Energiespeichersystem oder zumindest Teile davon unterirdisch anzuordnen, sodass der überirdische Platzbedarf deutlich verringert ist.Moreover, by forming a closed system, it is possible to do that Energy storage system or at least to arrange parts of it underground, so that the space above ground space is significantly reduced.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Fluid eine geringere Dichte als die Flüssigkeit besitzt und vorzugsweise Luft oder ein Gas ist. Dadurch ist es möglich, Fluid und Flüssigkeit klar voneinander zu trennen, wobei beispielsweise die Fluidleitung jeweils in einem oberen Bereich des oberen und unteren Flüssigkeitsspeichers angeschlossen sein kann. Dadurch ist es auf besonders einfache Art und Weise möglich, das bei der Beförderung der Flüssigkeit aus dem unteren Flüssigkeitsspeicher in den oberen Flüssigkeitsspeicher oder aus dem oberen Flüssigkeitsspeichen in den unteren Flüssigkeitsspeicher verdrängte Fluid zur Erzeugung von Energie zu nutzen.In a preferred embodiment it is provided that the fluid has a lower density than the liquid and is preferably air or a gas. This makes it possible to clearly separate fluid and fluid from each other, for example, wherein the fluid line may be connected in each case in an upper region of the upper and lower liquid storage. This makes it possible in a particularly simple manner to use the displaced in the transport of the liquid from the lower liquid storage in the upper liquid storage or from the upper liquid spokes in the lower liquid storage fluid for generating energy.

Bei der Verwendung von Luft oder Gas als Fluid ist in vorteilhafter Weise vorgesehen, dass die zweite Kraftmaschineneinheit mindestens eine Luftturbine, vorzugsweise zwei gegenläufig angeordnete Luftturbinen aufweist. Durch die Nutzung von Luftturbinen ist die Erzeugung von Energie mit der verdrängten Luft oder dem verdrängten Gas in besonders vorteilhafter Weise möglich.When using air or gas as fluid, it is advantageously provided that the second engine unit has at least one air turbine, preferably two air turbines arranged in opposite directions. By using air turbines, the generation of energy with the displaced air or the displaced gas is possible in a particularly advantageous manner.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Arbeitsmaschineneinheit und die erste Kraftmaschineneinheit durch eine Pumpenturbine gebildet sind, vorzugsweise eine Francisturbine. Pumpenturbinen haben den Vorteil, dass diese in zwei Arbeitsrichtungen nutzbar sind, wobei die Pumpenturbine in der einen Arbeitsrichtung als Arbeitsmaschine funktioniert und somit die Flüssigkeit pumpt, während in der anderen Arbeitsrichtung die Pumpenturbine als Kraftmaschine funktioniert und somit von der Flüssigkeit angetrieben werden kann.In a particularly preferred embodiment it is provided that the working machine unit and the first engine unit are formed by a pump turbine, preferably a Francis turbine. Pump turbines have the advantage that they can be used in two directions, the pump turbine works in one direction as a working machine and thus pumps the liquid, while in the other direction of the pump turbine works as an engine and thus can be driven by the liquid.

Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass der obere und/oder der untere Flüssigkeitsspeicher tunnelförmig ausgebildet ist. Dabei ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Flüssigkeitsspeicher Ringtunnel sind.According to one embodiment of the invention it is provided that the upper and / or the lower liquid storage is formed tunnel-shaped. It is preferably provided that the liquid reservoirs are ring tunnels.

Das gesamte Energiespeichersystem und insbesondere der obere und/oder der untere Flüssigkeitsspeicher können unterirdisch angeordnet sein.The entire energy storage system and in particular the upper and / or the lower liquid storage can be arranged underground.

Dadurch wird ein äußerst geringer Platzbedarf an der Oberfläche für das erfindungsgemäße Energiespeichersystem benötigt. Darüber hinaus werden keine besonderen Anforderungen an den Standort, an dem das erfindungsgemäße Energiespeichersystem gebaut werden soll, gestellt, da das notwendige Gefälle dadurch erzeugt werden kann, indem der untere Flüssigkeitsspeicher tiefer in die Erde gebaut wird als der obere Flüssigkeitsspeicher. Auch besteht die Möglichkeit, ausgediente Abraumgebiete aus dem Bergbau für das erfindungsgemäße Energiespeichersystem zu nutzen, indem beispielsweise alte Stollen als unterer oder oberer Flüssigkeitsspeicher genutzt werden.As a result, an extremely small space requirement at the surface for the energy storage system according to the invention is required. In addition, no special requirements are placed on the location at which the energy storage system according to the invention is to be built, since the necessary slope can be generated by the lower liquid storage is built deeper into the earth than the upper liquid storage. It is also possible to use disused mining areas from mining for the energy storage system according to the invention, for example, by using old galleries as lower or upper liquid storage.

Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die einzige Figur die Erfindung näher erläutert.In the following, the invention will be explained in more detail with reference to the single FIGURE.

In der Figur ist ein erfindungsgemäßes Energiespeichersystem sehr schematisch dargestellt. Das Energiespeichersystem 1 besteht aus einem oberen Flüssigkeitsspeicher 3 und einem unteren Flüssigkeitsspeicher 5, die unterirdisch, beispielsweise in einem Berg 100 angeordnet sind. Der obere Flüssigkeitsspeicher 3 und der untere Flüssigkeitsspeicher 5 können dabei beispielsweise ausgediente Stollen aus dem Bergbau sein. Selbstverständlich ist es auch möglich, die Flüssigkeitsspeicher 3, 5 durch entsprechende Bohrungen zu schaffen. Dabei ist es zwischenzeitlich aufgrund der modernen Bohrtechnik möglich, die Flüssigkeitsspeicher 3, 5 relativ kostengünstig neu zu schaffen.In the figure, an inventive energy storage system is shown very schematically. The energy storage system 1 consists of an upper fluid reservoir 3 and a lower liquid reservoir 5 that are underground, for example in a mountain 100 are arranged. The upper liquid storage 3 and the lower liquid storage 5 may be, for example, disused clones from the mining industry. Of course it is also possible, the liquid storage 3 . 5 to create through appropriate holes. In the meantime, it is possible due to the modern drilling technology, the liquid storage 3 . 5 Relatively inexpensive to create new.

Der obere und der untere Flüssigkeitsspeicher 3, 5 können beispielsweise tunnelförmig ausgestaltet sein. Beispielsweise können mehrere miteinander verbundene parallele Tunnel als Flüssigkeitsspeicher 3, 5 dienen. Auch ist es möglich, die Flüssigkeitsspeicher als Ringtunnel auszugestalten.The upper and lower liquid storage 3 . 5 For example, they may be tunnelled. For example, several interconnected parallel tunnels can be used as liquid stores 3 . 5 serve. It is also possible to design the liquid storage as a ring tunnel.

In dem in der einzigen Figur dargestellten Ausführungsbeispiel ist der obere Flüssigkeitsspeicher 3 und der untere Flüssigkeitsspeicher 5 als große Aushöhlung dargestellt.In the embodiment shown in the single figure, the upper liquid storage 3 and the lower liquid storage 5 shown as a large excavation.

Der obere Flüssigkeitsspeicher 3 und der untere Flüssigkeitsspeicher 5 sind über eine Flüssigkeitsleitung 7 miteinander verbunden. Dabei ist die Flüssigkeitsleitung 7 jeweils im unteren Bereich der Flüssigkeitsspeicher 3, 5 angeschlossen. In der Flüssigkeitsleitung 7 sind eine erste Kraftmaschineneinheit 11 und eine Arbeitsmaschineneinheit 9 angeordnet. Die Arbeitsmaschineneinheit 9 kann dabei als Pumpe ausgestaltet sein, die als Antrieb einen Motor 13 aufweist, um aus dem unteren Flüssigkeitsspeicher 5 die Flüssigkeit 6 in den oberen Flüssigkeitsspeicher 3 zu pumpen. Die erste Kraftmaschineneinheit 11 kann beispielsweise als Wasserturbine ausgestaltet sein, die ein Generator 15 antreibt, wenn die Flüssigkeit 6 aus dem oberen Flüssigkeitsspeicher 3 durch die Flüssigkeitsleitung 7 in den unteren Flüssigkeitsspeicher 5 geleitet wird.The upper liquid storage 3 and the lower liquid storage 5 are over a fluid line 7 connected with each other. Here is the liquid line 7 each at the bottom of the liquid storage 3 . 5 connected. In the liquid line 7 are a first engine unit 11 and a work machine unit 9 arranged. The working machine unit 9 can be configured as a pump that drives a motor 13 to get out of the lower fluid reservoir 5 the liquid 6 in the upper fluid reservoir 3 to pump. The first engine unit 11 can be configured for example as a water turbine, which is a generator 15 drives when the liquid 6 from the upper liquid storage 3 through the fluid line 7 in the lower liquid storage 5 is directed.

Jeweils im oberen Bereich des oberen Flüssigkeitsspeichers 3 und des unteren Flüssigkeitsspeichers 5 ist eine Fluidleitung 17 angeschlossen, die den oberen Flüssigkeitsspeicher 3 ebenfalls mit dem unteren Flüssigkeitsspeicher 5 verbindet. In der Fluidleitung 17 ist eine zweite Kraftmaschineneinheit 19 mit einem Generator 19a angeordnet. In dem oberen Flüssigkeitsspeicher 3 und dem unteren Flüssigkeitsspeicher 5 ist neben der Flüssigkeit 6 ein Fluid 20 enthalten, das das nicht von der Flüssigkeit 6 ausgefüllte Volumen der Flüssigkeitsspeicher 3, 5 ausfüllt. Das Fluid 20 kann beispielsweise Luft sein.Each in the upper area of the upper liquid reservoir 3 and the lower liquid reservoir 5 is a fluid line 17 connected to the upper liquid storage 3 also with the lower liquid storage 5 combines. In the fluid line 17 is a second engine unit 19 with a generator 19a arranged. In the upper liquid storage 3 and the lower liquid reservoir 5 is next to the liquid 6 a fluid 20 that does not contain the liquid 6 filled volumes of liquid storage 3 . 5 fills. The fluid 20 For example, it can be air.

Der obere Flüssigkeitsspeicher 3 und der untere Flüssigkeitsspeicher 5 bilden zusammen mit der Flüssigkeitsleitung 7 und der Fluidleitung 17 ein geschlossenes System. Wird nun mit Hilfe der Arbeitsmaschineneinheit 9 die Flüssigkeit aus dem unteren Flüssigkeitsspeicher 5 in den oberen Flüssigkeitsspeicher 3 gepumpt, wird das in dem oberen Flüssigkeitsspeicher 3 enthaltene Fluid 20 verdrängt und strömt durch die Fluidleitung 17 in den unteren Flüssigkeitsspeicher 5. Dabei treibt die Strömung des Fluids 20 die zweite Kraftmaschineneinheit 19 an, die über den Generator 19a Strom erzeugt. Die Kraftmaschineneinheit 19 kann beispielsweise als Luftturbine ausgebildet sein. Vorzugsweise besteht die Kraftmaschineneinheit 19 aus zwei gegenläufig angeordneten Luftturbinen, sodass die Kraftmaschineneinheit 19 auch bei einer Strömung des Fluids 20 in umgekehrter Richtung angetrieben wird. Selbstverständlich ist es auch möglich, dass die zweite Kraftmaschineneinheit 19 aus einer Luftturbine besteht, die zwei Arbeitsrichtungen aufweist.The upper liquid storage 3 and the lower liquid storage 5 form together with the liquid line 7 and the fluid line 17 a closed system. Will now with the help of the working machine unit 9 the liquid from the lower liquid reservoir 5 in the upper fluid reservoir 3 pumped, that will be in the upper fluid reservoir 3 contained fluid 20 displaces and flows through the fluid line 17 in the lower liquid storage 5 , This drives the flow of the fluid 20 the second engine unit 19 on, over the generator 19a Electricity generated. The engine unit 19 can be configured for example as an air turbine. Preferably, the engine unit exists 19 from two counter-rotating air turbines, so that the engine unit 19 even with a flow of the fluid 20 is driven in the reverse direction. Of course, it is also possible that the second engine unit 19 consists of an air turbine, which has two working directions.

Wird die in dem oberen Flüssigkeitsspeicher 3 enthaltene Flüssigkeit 6 durch die Flüssigkeitsleitung 7 in den unteren Flüssigkeitsspeicher 5 geleitet, treibt diese die erste Kraftmaschineneinheit 11 an, sodass mit Hilfe des Generators 15 Strom erzeugt werden kann. Dabei strömt wiederum das in dem unteren Flüssigkeitsspeicher 5 enthaltene Fluid 20 durch die Fluidleitung 17 in den oberen Flüssigkeitsspeicher 3 und treibt die zweite Kraftmaschineneinheit 19 an, die über den Generator 19a Strom erzeugt.Will that be in the upper fluid reservoir 3 contained liquid 6 through the fluid line 7 in the lower liquid storage 5 Guided, this drives the first engine unit 11 so that with the help of the generator 15 power can be generated. In turn, this flows in the lower liquid storage 5 contained fluid 20 through the fluid line 17 in the upper fluid reservoir 3 and drives the second engine unit 19 on, over the generator 19a Electricity generated.

Die erste Kraftmaschineneinheit 9 und die Arbeitsmaschineneinheit 11 können beispielsweise auch gemeinsam durch eine Pumpenturbine, vorzugsweise eine Francisturbine gebildet sein. Auch ist es möglich, dass der Generator 15 und der Motor 13 durch einen Motorgenerator gebildet sind.The first engine unit 9 and the work machine unit 11 For example, they may also be formed together by a pump turbine, preferably a Francis turbine. It is also possible that the generator 15 and the engine 13 are formed by a motor generator.

In der Flüssigkeitsleitung 7 und der Fluidleitung 17 können nicht dargestellte Armaturen, wie beispielsweise Ventile vorgesehen sein, die zur Steuerung des erfindungsgemäßen Energiespeichersystems 1 dienen.In the liquid line 7 and the fluid line 17 not shown fittings, such as valves may be provided to control the energy storage system according to the invention 1 serve.

Ferner können die Flüssigkeitsleitung 7 und die Fluidleitung 17 mit verschließbaren Versorgungsleitungen 21, die von außen zugänglich sind, verbunden sein, um beispielsweise Leckageverluste der Flüssigkeit oder des Fluids auszugleichen.Furthermore, the liquid line 7 and the fluid line 17 with closable supply lines 21 , which are accessible from the outside, to be connected, for example, to compensate for leakage losses of the liquid or the fluid.

Dadurch, dass das erfindungsgemäße Energiespeichersystem 1 als geschlossenes System ausgebildet ist, ist es möglich, die für die Verdrängung des in dem oberen oder unteren Flüssigkeitsspeicher 3, 5 ebenfalls enthaltenen Fluids 20 notwendige Energie zumindest teilweise zurückzugewinnen. Dadurch wird der Wirkungsgrad des erfindungsgemäßen Energiespeichersystems gegenüber eines herkömmlichen Pumpspeicherwerks deutlich erhöht.Due to the fact that the energy storage system according to the invention 1 is designed as a closed system, it is possible that for the displacement of the upper or lower liquid storage 3 . 5 also contained fluids 20 to recover at least part of the necessary energy. As a result, the efficiency of the energy storage system according to the invention compared to a conventional pumped storage plant is significantly increased.

Durch die unterirdische Anordnung des erfindungsgemäßen Energiespeichersystems 1 kann das Energiespeichersystem 1 in der Nähe von energieerzeugenden Kraftwerken, wie beispielsweise Windkraftwerken 110, Solarkraftwerken 120 oder kleinen Kraftwerken, wie Blockheizkraftwerken 125 angeordnet sein. Die Kraftwerke sind über Stromleitungen 130 mit dem Motor 13 der Arbeitsmaschineneinheit 9 verbunden. Bei Überlast in dem Stromsystem kann über die Stromleitung 130 der überschüssige Strom zur Versorgung des Motors 13 genutzt werden, sodass die Flüssigkeit 6 über die Arbeitsmaschineneinheit 9 aus dem unteren Flüssigkeitsspeicher 5 in den oberen Flüssigkeitsspeicher 3 gepumpt wird. Dadurch ist es nicht mehr notwendig, die entsprechenden Kraftwerke bei Überlast abzuschalten.Due to the underground arrangement of the energy storage system according to the invention 1 can the energy storage system 1 in the vicinity of power generating plants, such as wind power plants 110 , Solar power plants 120 or small power plants, such as combined heat and power plants 125 be arranged. The power plants are over power lines 130 with the engine 13 the working machine unit 9 connected. In case of overload in the power system can be over the power line 130 the excess current to supply the motor 13 be used, so that the liquid 6 about the working machine unit 9 from the lower liquid storage 5 in the upper fluid reservoir 3 is pumped. As a result, it is no longer necessary to switch off the corresponding power plants in case of overload.

Der bei dem Pumpen der Flüssigkeit aus dem unteren Flüssigkeitsspeicher 5 in den oberen Flüssigkeitsspeicher 3 von dem verdrängten Fluid 20 durch die zweite Kraftmaschineneinheit 19 erzeugte Strom kann über eine Stromleitung 132 an den Motor der Arbeitsmaschineneinheit 9 geleitet werden, sodass diese Energie nutzbar zurückgewonnen wird. Bei der Erzeugung von Strom mit Hilfe der ersten Kraftmaschineneinheit 11 und der zweiten Kraftmaschineneinheit 19 sowie den jeweiligen Generatoren 15 und 19a kann der Strom über eine Stromleitung 134 in das öffentliche Netz eingespeist werden.The when pumping the liquid from the lower liquid reservoir 5 in the upper fluid reservoir 3 from the displaced fluid 20 through the second engine unit 19 generated electricity can be via a power line 132 to the engine of the working machine unit 9 be managed so that this energy can be recovered. In the generation of electricity by means of the first engine unit 11 and the second engine unit 19 as well as the respective generators 15 and 19a can the electricity through a power line 134 be fed into the public network.

Als Fluid 20 kann Luft oder ein Gas verwendet werden. Auch ist es möglich, dass das Fluid eine Flüssigkeit ist, die eine geringere Dichte als die Flüssigkeit 6 aufweist. Wenn das Fluid 20 als Flüssigkeit verwendet wird, muss die zweite Kraftmaschineneinheit 19 selbstverständlich entsprechend angepasst sein, sodass diese durch eine Flüssigkeit antreibbar ist.As a fluid 20 Air or a gas can be used. It is also possible that the fluid is a liquid that has a lower density than the liquid 6 having. If the fluid 20 is used as a liquid, the second engine unit 19 Of course, be adapted accordingly, so that it can be driven by a liquid.

Das erfindungsgemäße Energiespeichersystem hat den Vorteil, dass keine besonderen Anforderungen an den Standort notwendig sind, da das Energiespeichersystem unterirdisch gebaut werden kann. Darüber hinaus ist es möglich, dass erfindungsgemäße Energiespeichersystem dezentral in der Nähe von stromerzeugenden Kraftwerken anzuordnen, sodass nur geringere Leitungsverluste entstehen. Durch das Vorsehen einer zweiten Kraftmaschineneinheit und das Ausbilden eines geschlossenen Systems wird darüber hinaus ein hoher Wirkungsgrad des Energiespeichersystems erreicht.The energy storage system according to the invention has the advantage that no special requirements for the location are necessary because the energy storage system can be built underground. Moreover, it is possible to dispose the energy storage system according to the invention decentrally in the vicinity of power-generating power plants, so that only lower line losses occur. By providing a second engine unit and forming a closed system, a high efficiency of the energy storage system is also achieved.

Claims (6)

Energiespeichersystem (1) mit einem oberen Flüssigkeitsspeicher (3) zum Aufnehmen einer Flüssigkeit (6) und eines Fluids (20) und einem unteren Flüssigkeitsspeicher (5) zum Aufnehmen einer Flüssigkeit (6) und eines Fluids (20), mit – mindestens einer Flüssigkeitsleitung (7), die den oberen Flüssigkeitsspeicher (3) und den unteren Flüssigkeitsspeicher (5) verbindet, und mit einer in der mindestens einen Flüssigkeitsleitung (7) angeordneten Arbeitsmaschineneinheit (9) zum Befördern der Flüssigkeit (6) aus dem unteren Flüssigkeitsspeicher (5) in den oberen Flüssigkeitsspeicher (3) und – einer in der mindestens einen Flüssigkeitsleitung (7) angeordneten ersten Kraftmaschineneinheit (11), die von aus der oberen Flüssigkeitsspeicher (3) durch die mindestens eine Flüssigkeitsleitung (7) in den unteren Flüssigkeitsspeicher (15) strömende Flüssigkeit (6) antreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, – dass mindestens eine Fluidleitung (17) den oberen und den unteren Flüssigkeitsspeicher (3, 5) verbindet, wobei der obere und der untere Flüssigkeitsspeicher (3, 5) mit der mindestens einen Flüssigkeitsleitung (7) und der mindestens einen Fluidleitung (17) ein geschlossenes System bilden und – dass eine zweite Kraftmaschineneinheit (19) in der mindestens einen Fluidleitung (17) angeordnet ist, die von durch die mindestens eine Fluidleitung strömenden Fluid (20) antreibbar ist.Energy storage system ( 1 ) with an upper liquid storage ( 3 ) for receiving a liquid ( 6 ) and a fluid ( 20 ) and a lower liquid storage ( 5 ) for receiving a liquid ( 6 ) and a fluid ( 20 ), with - at least one liquid line ( 7 ), the upper liquid storage ( 3 ) and the lower liquid storage ( 5 ) and with one in the at least one fluid line ( 7 ) arranged working machine unit ( 9 ) for conveying the liquid ( 6 ) from the lower liquid storage ( 5 ) in the upper liquid storage ( 3 ) and - one in the at least one fluid line ( 7 ) arranged first engine unit ( 11 ) coming from the upper fluid reservoir ( 3 ) through the at least one fluid line ( 7 ) in the lower liquid storage ( 15 ) flowing liquid ( 6 ), characterized in that - at least one fluid line ( 17 ) the upper and the lower liquid storage ( 3 . 5 ), wherein the upper and the lower liquid storage ( 3 . 5 ) with the at least one fluid line ( 7 ) and the at least one fluid line ( 17 ) form a closed system and - that a second engine unit ( 19 ) in the at least one fluid line ( 17 ), which flows from fluid flowing through the at least one fluid conduit ( 20 ) is drivable. Energiespeichersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid (20) eine geringere Dichte als die Flüssigkeit (6) besitzt und vorzugsweise Luft oder ein Gas ist.Energy storage system according to claim 1, characterized in that the fluid ( 20 ) a lower density than the liquid ( 6 ) and is preferably air or a gas. Energiespeichersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Kraftmaschineneinheit (19) mindestens eine Luftturbine, vorzugsweise zwei gegenläufig angeordnete Luftturbinen, aufweist.Energy storage system according to claim 2, characterized in that the second engine unit ( 19 ) at least one air turbine, preferably two counter-rotating air turbines having. Energiespeichersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsmaschineneinheit (9) und die erste Kraftmaschineneinheit (11) durch eine Pumpenturbine gebildet sind, vorzugsweise eine Francisturbine.Energy storage system according to one of claims 1 to 3, characterized in that the working machine unit ( 9 ) and the first engine unit ( 11 ) are formed by a pump turbine, preferably a Francis turbine. Energiespeichersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der obere und/oder der untere Flüssigkeitsspeicher (3, 5) tunnelförmig, vorzugsweise ringtunnelförmig, ausgebildet ist.Energy storage system according to one of claims 1 to 4, characterized in that the upper and / or lower liquid storage ( 3 . 5 ) tunnel-shaped, preferably ring tunnel-shaped, is formed. Energiespeichersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der obere und/oder der untere Flüssigkeitsspeicher (3, 5) unterirdisch angeordnet ist.Energy storage system according to one of claims 1 to 5, characterized in that the upper and / or lower liquid storage ( 3 . 5 ) is arranged underground.
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