DE102010034174A1

DE102010034174A1 - Method and system for storing and dispensing electrical energy as needed

Info

Publication number: DE102010034174A1
Application number: DE102010034174A
Authority: DE
Inventors: Dr. Sanchez Vargas Jorge Luis
Original assignee: EOn SE
Current assignee: SANCHEZ VARGAS, JORGE LUIS, DR., DE
Priority date: 2010-08-13
Filing date: 2010-08-13
Publication date: 2012-02-16
Anticipated expiration: 2030-08-14
Also published as: WO2012019778A3; WO2012019778A8; DE102010034174B4; EP2603967A2; WO2012019778A2

Abstract

Bei einem Verfahren zum Speichern und bedarfsweisen Abgeben elektrischer Energie, das insbesondere gemäß der Funktionsweise der nach einem der vorstehenden Ansprüche ausgebildeten Anlage verfährt und bei dem ein dauermagnetisches Arbeitsmittel an einer vordefinierten Hochlage gelagert wird und das dauermagnetische Arbeitsmittel unter dem Einfluss der Schwerkraft an einem insbesondere ortsfesten elektrischen Leiter, wie einer Spulenanordnung, vorbei bewegt wird, wodurch in dem Leiter elektrische Abgabe-Energie induziert wird, wobei das dauermagnetisches Arbeitsmittel in einem geschlossenen Fördersystem zwischen der vordefinierten Hochlage und einer vordefinierten Tieflage zirkuliert, ist vorgesehen, dass das dauermagnetische Arbeitsmittel von der Tieflage insbesondere ausschließlich unter dem Einfluss von elektromagnetischer Kraft in die Hochlage befördert wird, in dem das dauermagnetische Arbeitsmittel einem elektromagnetischen Feld ausgesetzt wird.In a method for storing and outputting electrical energy as required, which proceeds in particular according to the mode of operation of the system designed according to one of the preceding claims and in which a permanently magnetic work medium is stored at a predefined elevated position and the permanently magnetic work medium is stored under the influence of gravity at a particularly stationary one electrical conductor, such as a coil arrangement, is moved past, whereby electrical output energy is induced in the conductor, wherein the permanent magnetic working medium circulates in a closed conveyor system between the predefined upper position and a predefined lower position, it is provided that the permanent magnetic working medium from the lower position in particular, is promoted to the high position exclusively under the influence of electromagnetic force, in which the permanently magnetic working medium is exposed to an electromagnetic field.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zum bedarfsweisen Speichern und Abgeben elektrischer Energie. Derartige Anlagen werden auch Energiespeicherkraftwerke genannt. Einige Energiespeicherkraftwerke können als Mikroanlagen, als Anlagen kleinerer und mittlerer Leistung bis zu Großanlagen zum Speichern und Abgeben elektrischer Energie von mehreren Megawatt ausgelegt sein.The invention relates to a method and a system for on-demand storage and delivery of electrical energy. Such plants are also called energy storage power plants. Some energy storage power plants can be designed as micro-systems, as small and medium-power plants to large-scale systems for storing and delivering several megawatts of electrical energy.

Üblicherweise ist ein Energiespeicherkraftwerk mit einem geschlossenen Förderkreis für ein Arbeitsmittel, wie Wasser, realisiert, bei dem Wasser bei einem im Stromnetz bestehenden Überschuss an elektrischer Energie mittels damit betriebener Pumpen in einen Bergsee gepumpt wird, um dem hoch gepumpten Wasser eine höhere potentielle Energie zuzuführen. Je nach Bedarf kann die potentielle Energie des Bergseewassers in Strömungsenergie und schließlich in elektrische Abgabe-Energie mittels Turbinen und Generatoren umgewandelt werden. Es ist bekannt, dass ein Wasserkraftwerk insbesondere bei deren Neubau erhebliche Eingriffe in die Natur, wie z. B. Überschwemmungen oder Trockenlegungen, Störung der Wasserflora oder -fauna, verursacht. Es sind aufgrund des hohen Energiespeicherbedarfs verhältnismäßig hohe Speichervolumina für Wasser sowohl im Bergspeicher- als auch im Talspeichersee erforderlich. Das Wasserkraftwerk eignet sich nur für Großanlagen und weniger bei Mittel-, Klein- oder Mikroanlagen. Außer dem Prinzip der Wasserkraftanlagen gibt es weitere Energiespeicherprinzipien, wie die thermische Speicherung oder die elektrochemische Speicherung mittels Wasserstoff.Typically, an energy storage power plant with a closed delivery circuit for a working fluid, such as water, is realized in which water is pumped into a mountain lake with an existing power surplus of electrical energy by means of pumps operated therewith to supply a high potential energy to the high-pumped water. Depending on requirements, the potential energy of the mountain lake water can be converted into flow energy and finally into electrical output energy by means of turbines and generators. It is known that a hydroelectric power plant, especially in their new construction significant interference with nature, such. As flooding or drainage, disturbance of aquatic flora or fauna caused. Due to the high energy storage requirements, relatively high storage volumes for water are required in both the reservoir and the reservoir. The hydropower plant is only suitable for large-scale plants and less for medium, small or micro plants. Apart from the principle of hydropower plants, there are other energy storage principles, such as the thermal storage or the electrochemical storage by means of hydrogen.

Die Erfindung betrifft im Besonderen ein Verfahren und eine Anlage zum Speichern elektrischer Energie, bei dem ein dauermagnetisches Arbeitsmittel, wie Dauermagnete, in einem geschlossenen Fördersystem zwischen einer vordefinierten Hochlage und einer vordefinierten Tieflage zirkulieren soll. Bei diesem Speicherungssystem kann vollständig auf die Verwendung von Wasser als Arbeitsmittel verzichtet werden. Ein derartiges Speichersystem ist in der belgischen Patentanmeldung 101 6363 A6 (Anmeldenummer: 2004/0610) angedeutet, bei dem elektrische Energie dadurch erzeugt wird, dass ein im Wesentlichen torpedoförmiger Dauermagnet unter dem Einfluss der Schwerkraft von der Hochlage in die Tieflage innerhalb einer Spule fällt, in der aufgrund der Vorbeibewegung des Dauermagneten elektrische Abgabe-Energie induziert wird. Die Dauermagneten werden mittels eines pneumatischen Strömungssystems zurück in die Hochlage geblasen, wozu aber ein hoher Energieeintrag notwendig ist. Zu jedem Zeitpunkt kann elektrische Abgabe-Energie generiert werden, wenn das dauermagnetische Arbeitsmittel von der Hochlage in die Tieflage an der Spule vorbei fallen gelassen wird. Es zeigte sich, dass ein derartiges bekanntes Speichersystem keinen zufrieden stellenden Wirkungsgrad wegen des hohen Energieeinsatzes für den Rücktransport des Dauermagneten in der Hochlage bieten kann.More particularly, the invention relates to a method and apparatus for storing electrical energy in which a permanent magnetic working means, such as permanent magnets, is intended to circulate in a closed conveyor system between a predefined high position and a predefined low position. In this storage system can be completely dispensed with the use of water as a working fluid. Such a memory system is in the Belgian patent application 101 6363 A6 (Application number: 2004/0610) indicated, in which electrical energy is generated by a substantially torpedo-shaped permanent magnet falls under the influence of gravity from the high position to the low position within a coil, in the due to the passage of the permanent magnet electrical output energy is induced. The permanent magnets are blown back into the high position by means of a pneumatic flow system, but for which a high energy input is necessary. At any point in time, electrical output energy can be generated when the permanent magnetic working fluid is dropped from the high level to the low level past the coil. It has been found that such a known memory system can not provide a satisfactory efficiency because of the high energy input for the return transport of the permanent magnet in the high position.

Es ist Aufgabe der Erfindung, die Nachteile des Stands der Technik zu überwinden, insbesondere ein Verfahren und eine Anlagen zum Speichern und Abgeben elektrischer Energie bereitzustellen, bei dem ein möglichst hoher Wirkungsgrad erreicht wird, wobei ein einfacher Aufbau gewährleistet werden kann und insbesondere Anlagen in jeder Größe, nämlich von Mikrostruktur bis zu Großanlagen, realisierbar sind.It is an object of the invention to overcome the disadvantages of the prior art, in particular to provide a method and a system for storing and dispensing electrical energy, in which the highest possible efficiency is achieved, with a simple structure can be ensured and in particular systems in each Size, namely from microstructure to large plants, are feasible.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche 1 und 5 gelöst.This object is solved by the features of independent claims 1 and 5.

Danach ist ein Verfahren zum bedarfsweisen Speichern und bedarfsweise Abgeben von elektrischer Energie vorgesehen, bei dem ein dauermagnetisches Arbeitsmittel an einer vordefinierten Hochlage gelagert wird und das dauermagnetische Arbeitsmittel unter dem Einfluss der Schwerkraft an einem insbesondere ortsfesten elektrischen Leiter, wie einer Spulenanordnung von wenigstens einer Spule, vorbeibewegt wird. Durch die kontaktlose Bewegung des dauermagnetischen Arbeitsmittels an dem elektrischen Leiter vorbei wird darin elektrische Abgabe-Energie gemäß dem Induktionsgesetz der Elektrotechnik induziert. Das dauermagnetische Arbeitsmittel wandert innerhalb eines geschlossenen Fördersystems zwischen der vordefinierten Hochlage und einer vordefinierten Rücklage hin und her. Dabei kann ein geschlossener Umlaufkreis gebildet sein. Ein identischer Förderweg, der beim Bewegen von der Hochlage in die Tieflage genutzt wird, wird auch für den Rücktransport von der Tieflage in die Hochlage innerhalb des geschlossenen Fördersystems genutzt. Erfindungsgemäß wird das dauermagnetische Arbeitsmittel von der Tieflage insbesondere ausschließlich unter dem Einfluss von elektro-magnetischer Kraft in die Hochlage befördert, indem das dauermagnetische Arbeitsmittel einem elektro-magnetischen Feld wenigstens eines Elektromagneten aussetzt wird, das insbesondere von einem elektrischen Leiter, wie der Spulenanordnung aus wenigstens einer Spule, mittels Stromeintrag von außen erzeugt wird. Aufgrund der Verwendung eines dauermagnetischen Arbeitsmittels höherer Dichte ist es möglich, das notwendige Speichervolumen des Arbeitsmittels in der Hochlage wie auch an der Tieflage deutlich zu reduzieren.Thereafter, a method for need-based storage and, if necessary, dispensing electrical energy is provided, in which a permanent magnetic working medium is stored at a predefined high position and the permanent magnetic working means under the influence of gravity on a particular stationary electrical conductor, such as a coil assembly of at least one coil, is moved past. Due to the contactless movement of the permanent-magnetic working medium past the electrical conductor, electrical discharge energy is induced therein in accordance with the law of induction of electrical engineering. The permanent magnetic working medium travels between the predefined high position and a predefined reserve within a closed conveyor system. In this case, a closed circulation circuit can be formed. An identical conveying path, which is used when moving from the high position to the low position, is also used for the return transport from the low level to the high position within the closed conveyor system. According to the invention, the permanent-magnetic working medium is conveyed from the lower position in particular exclusively under the influence of electro-magnetic force in the high position by the permanent-magnetic working means is exposed to an electro-magnetic field at least one electromagnet, in particular by an electrical conductor, such as the coil assembly of at least a coil is generated by means of current input from the outside. Due to the use of a permanently magnetic working medium of higher density, it is possible to significantly reduce the necessary storage volume of the working medium in the high position as well as on the low position.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird sowohl zur Erzeugung von elektrischer Abgabe Energie als auch beim Energieeintrag für die Speicherung lediglich eine einzige Energieumwandlung vorgenommen, nämlich potentielle Energie in elektrische Energie und umgekehrt, ohne aber einen Umwandlungszwischenschritt in kinetische Mechanik-Energie beispielsweise unter Mithilfe einer Turbine oder Pumpe machen zu müssen. Auf diese Weise sind deutlich höhere Wirkungsgrade für die Anlage erreichbar. Zudem kann das erfindungsgemäße Speichersystem weltweit eingesetzt werden, weil sowohl für die Speicherung als auch für die Energieumwandlung zwischen potentieller Energie und elektrischer Energie keine besonderen Umgebungs- oder Naturumstände notwendig sind. Gerade bei dem Einsatz von erneuerbaren Energien, ist aufgrund z. B. der schweren Hervorsage der Energie erzeugenden Naturkräfte oder Tag- und Nachtunterschiede die Befriedigung eines aktuellen elektrischen Energiebedarfs nur bei Bereitstellung hoher Enegiespeicherkapazitäten möglich. Das erfindungsgemäße Speichersystem kann sowohl an Ort und Stelle einer Großanlage als auch an verschiedensten separaten Stellen flächendeckend realisiert werden, um eine breite und individuelle Abdeckung des Energiebedarfs sicher zustellen.In the method according to the invention, only a single energy conversion is performed both for the generation of electrical energy and for the energy input for storage, namely potential energy into electrical energy and vice versa, but without To make conversion intermediate step in kinetic mechanic energy, for example with the help of a turbine or pump. In this way, significantly higher efficiencies for the system can be achieved. In addition, the storage system according to the invention can be used worldwide, because no special environmental or natural circumstances are necessary for both storage and energy conversion between potential energy and electrical energy. Especially with the use of renewable energy, due z. As the heavy emergence of energy-generating natural forces or day and night differences, the satisfaction of a current electrical energy demand only with the provision of high Enegiespeicherkapazitäten possible. The storage system according to the invention can be realized everywhere in place of a large-scale plant as well as on a variety of separate locations to ensure a broad and individual coverage of energy needs.

Die Spulenanordnung kann aus einer Vielzahl parallel übereinander angeordneten Spulen, wie Einzelspulen, realisiert sein, die jeweils an einem eigenen Stromkreis angeschlossen sind. Dabei ist der Hauptförderweg des dauermagnetischen Arbeitsmittels innerhalb des geschlossenen Fördersystems durch den von Windungen der jeweiligen Spule begrenzten insbesondere zylindrischen Innenkanal definiert. Es sei klar, dass auch Zwischenräume zwischen mehreren nebeneinander senkrecht angeordneten Spulen als Förderweg betrachtet werden können, sofern die gewünschte Induktion in den Spulen bei der Bewegung des dauermagnetischen Arbeitsmittels von der Hochlage in die Tieflage zu erwarten ist. Um das dauermagnetische Material des dauermagnetischen Arbeitsmittels in den insbesondere zylindrischen Innenkanal der jeweiligen Spule zu leiten, können hin zum Innenkanal leitende Führungstrichter am hochlagenseitigen Ende der Spule sowie am tieflagenseitigen Ende der Spule vorgesehen sein.The coil arrangement may be realized from a multiplicity of coils arranged in parallel, such as individual coils, which are each connected to a separate circuit. In this case, the main conveying path of the permanent-magnetic working means within the closed conveyor system is defined by the particular cylindrical inner channel bounded by turns of the respective coil. It is clear that even spaces between a plurality of juxtaposed vertically arranged coils can be regarded as a conveying path, provided that the desired induction in the coils is to be expected during the movement of the permanent-magnetic working medium from the high position into the low position. In order to guide the permanent-magnetic material of the permanent-magnetic working medium in the particular cylindrical inner channel of the respective coil, may be provided towards the inner channel conductive guide funnel at the high-side end of the coil and the low-side end of the coil.

Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird das elektro-magnetische Feld für den Transport des dauermagnetischen Arbeitsmittels in die Hochlage zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, von ein und demselben elektrischen Leiter erzeugt, in dem bereits die elektrische Abgabeenergie zumindest teilweise induziert wird, nämlich wenn das dauermagnetische Arbeitsmittel von der Hochlage in die Tieflage insbesondere frei herab fällt. Es sei klar, dass sich das dauermagnetische Arbeitsmittel bei der Bewegung von der Hochlage in die Tieflage sowie auch von der Tieflage in die Hochlage geführt, beispielsweise in einer geneigten Rinne, oder im freien Fall, also ohne eine geneigte Kanalführung insbesondere innerhalb der Spulenanordnung bewegen kann. Der Vorteil der Nutzung ein- und desselben Leiters sowohl für die Erzeugung der elektrischen Abgabe-Energie als auch für den Transport in die Hochlage lässt Investitionskosten zur Realisierung des Speicherverfahrens sowie der Speicheranlage deutlich sinken.In a preferred embodiment of the invention, the electro-magnetic field for the transport of the permanent magnetic working medium in the high position at least partially, preferably completely, generated by one and the same electrical conductor in which already the electrical output energy is at least partially induced, namely if the permanent magnetic Working means of the high position in the low position falls freely in particular. It is clear that the permanent-magnetic working means can be moved during the movement from the high position into the low position and also from the low position into the high position, for example in an inclined channel, or in free fall, ie without an inclined channel guide, in particular within the coil arrangement , The advantage of using one and the same conductor both for the generation of the electrical output energy as well as for the transport to the high position can significantly reduce investment costs for the realization of the storage method and the storage system.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung wird in dem geschlossenen Fördersystem ausschließlich ein dauermagnetisches Stückgut zwischen der Hochlage und der Tieflage hin- und her bewegt. Ein dauermagnetisches Stückgut kann einzeln (vorzugsweise ein Stabmagnet mit bis zu 100 bis 1000 kg) oder in Mehrzahl, insbesondere in einer Vielzahl von 10, 100, 1.000, 100.000, 1.000.000 und mehr Stabmagneten gebildet sein, die im Wesentlichen identisch oder ähnlich, was Form und/oder Material betrifft, realisiert sind. Vorzugsweise besteht das dauermagnetische Stückgut aus einer Vielzahl von Dauermagnetelementen, die eine Propellerform aufweisen, so dass insbesondere das propellerförmige Arbeitsmittel im freien Fall aus der Hochlage eine Drehbewegung der dauermagnetischen Pole ausführt, wodurch beispielsweise eine Wechselstromform in der Spulenanordnung induziert werden kann.In a further development of the invention, only a permanent magnetic piece goods between the high position and the low position is moved back and forth in the closed conveyor system. A permanent-magnetic piece good may be formed individually (preferably a bar magnet with up to 100 to 1000 kg) or in a plurality, in particular in a plurality of 10, 100, 1,000, 100,000, 1,000,000 and more bar magnets which are substantially identical or similar, in terms of form and / or material are realized. Preferably, the permanent magnetic piece goods from a plurality of permanent magnet elements having a propeller shape, so that in particular the propeller-shaped working means in free fall from the high position performs a rotational movement of the permanent magnetic poles, whereby for example an AC form can be induced in the coil assembly.

Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird das dauermagnetische Stückgut für die Beförderung desselben vorzugsweise identischer, insbesondere stabförmiger oder stapelfähiger Außengestalt in die Hochlage als eine im Wesentlichen sich senkrecht erstreckende Säule gestapelt, deren Höhe vorzugsweise etwa gleich der Höhendifferenz zwischen der Hoch- und Tieflage ist. Um nun das dauermagnetische Stückgut in die Hochlage mittels elektromagnetischer Kraft zu verlagern, wird die gesamte Säule um einen vorbestimmten Hubweg mittels der erzeugten elektro-magnetischen Hubkraft angehoben. Vorzugsweise entspricht der Hubweg etwa wenigstens einer Stückgutlänge. Nachdem der vorbestimmte Hubweg überwunden ist, wird wenigstens ein Stückgut vorzugsweise um den Hubweg von der Spitze der Säule vorzugsweise mittels eines horizontal oder quer passierenden Elektromagneten abgenommen, wobei am Fuße der Säule Stückgut insbesondere um die abgenommene Stückgutmenge wieder auffülend angesetzt wird, damit die Säule wieder etwa die ursprüngliche Höhe erhält. Diese Prozedur wird taktweise wiederholt, um das dauermagnetische Stückgut allmählich von der Tieflage in die Hochlage zu verschaffen.In a preferred embodiment of the invention the permanent magnetic piece goods for the same preferably identical, in particular rod-shaped or stackable outer shape is stacked in the high position as a substantially vertically extending column whose height is preferably approximately equal to the height difference between the high and low position. In order to shift the permanent magnetic general cargo in the high position by means of electromagnetic force, the entire column is raised by a predetermined stroke by means of the generated electro-magnetic lifting force. Preferably, the stroke corresponds to at least about a cargo length. After the predetermined stroke has been overcome, at least one cargo is preferably removed by the stroke from the top of the column, preferably by means of a horizontally or transversely passing electromagnet, at the foot of the column cargo in particular to the removed cargo quantity refilling is set, thus the column again about the original height receives. This procedure is repeated in cycles to gradually bring the permanent magnetic piece goods from the low position to the high position.

Es sei klar, dass für den gesamten erfindungsgemäßen Transportprozess ausschließlich elektrische Energie verwendet wird, die in Elektromagnete eingespeist wird.It is clear that exclusively electrical energy is used for the entire transport process according to the invention, which is fed into electromagnets.

Vorzugsweise wird eine elektro-magnetische Hubkraft mit Hilfe jeweils eines Elektromagneten oberhalb und/oder unterhalb der Säule erzeugt. Der untere Elektromagnet erzeugt eine elektro-magnetische Abstoßkraft, und der obere Elektromagnet erzeugt eine magnetische Anziehungskraft. Es sei klar, dass die Säule dauermagnetischen Stückguts durch Stabmagneten oder ähnliches realisiert ist, die in der Säulenposition bei entgegengesetzter Polung aneinander liegen, um eine steife Säulenstruktur zu erhalten. Insbesondere kann ein vorzugsweise bielektrischer Umgebungsmantel zur seitlichen Stützung der Säulen aus dauermagnetischen Stückgut vorgesehen sein.Preferably, an electro-magnetic lifting force is generated by means of a respective electromagnet above and / or below the column. The lower electromagnet generates an electro-magnetic repulsive force, and the upper electromagnet creates a magnetic attraction. It will be understood that the column of permanent magnetic packages is realized by bar magnets or the like which abut against each other in the column position with opposite polarity to obtain a rigid columnar structure. In particular, a preferably bielektrischer ambient sheath for lateral support of the columns may be provided from permanent magnetic cargo.

Alternativ oder zusätzlich kann in dem geschlossenen Fördersystem das Arbeitsmittel ausschließlich aus einer insbesondere fließfähigen Masse aus Dauermagnetteilchen zwischen der Hochlage und der Tieflage hin- und herbewegt werden. Die dauermagnetische Fließmasse besteht beispielsweise ausschließlich aus Dauermagnetteilchen, die insbesondere eine identische und/oder ähnliche Form aufweisen, wobei insbesondere die Dichte der Fließmasse größer als 2.000 g/dm³, vorzugsweise größer als 5.000 oder 6.000 g/dm³, insbesondere zwischen 7.000 bis 10.000 g/dm³, insbesondere größer als 9.000 g/dm³ ist. Es kann ein Fließfluid unterstützend hinzugefügt sein. Es zeigte sich, dass ein besonders hoher Wirkungsgrad dann erreicht werden kann, wenn für die fließfähige Masse aus Dauermagnetteilchen vorzugsweise dauermagnetisches Pulver, Sand oder Kies verwendet wird. Das Lagervolumen reduziert sich nicht nur aufgrund der geringeren Dichte sondern auch aufgrund der Reduzierung von den zwischen den Dauermagnetteilchen liegenden Hohlräumen, je kleiner die Dauermagnetteilchen sind.Alternatively or additionally, in the closed conveyor system, the working medium can be moved back and forth exclusively from a flowable mass of permanent magnet particles in particular between the high position and the low position. The permanent magnetic flow mass consists for example exclusively of permanent magnet particles, which in particular have an identical and / or similar shape, wherein in particular the density of the flow mass greater than 2,000 g / dm ³ , preferably greater than 5,000 or 6,000 g / dm ³ , in particular between 7,000 to 10,000 g / dm ³ , in particular greater than 9,000 g / dm ³ . There may be added a flow fluid assistive. It was found that a particularly high degree of efficiency can be achieved if preferably permanent-magnetic powder, sand or gravel is used for the flowable mass of permanent magnet particles. The storage volume is reduced not only due to the lower density but also due to the reduction of the cavities located between the permanent magnet particles, the smaller the permanent magnet particles are.

Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung liegt im Förderweg von der Hochlage in die Tieflage des dauermagnetischen Arbeitsmittels, insbesondere wie der oben definierte Fließmasse, eine Turbine eines Stromgenerators, der von dem herab fallenden Arbeitsmittel angetrieben wird. Auf diese Weise kann der Wirkungsgrad des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Anlage deutlich erhöht werden.In a preferred embodiment of the invention is in the conveying path from the high position in the low position of the permanent magnetic working fluid, in particular as the flow mass defined above, a turbine of a power generator, which is driven by the falling working fluid. In this way, the efficiency of the method and the system according to the invention can be significantly increased.

Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Anlage zum Speichern elektrischer Energie und zum bedarfsweisen Abgeben der elektrischen Energie. Die erfindungsgemäße Anlage umfasst ein geschlossenes Fördersystem aus dauermagnetischem Arbeitsmittel, das eine vordefinierte Hochlage und eine vordefinierte Tieflage aufweist. Des Weiteren umfasst die Anlage einen insbesondere ortfesten Leiter, wie eine Spulenanordnung, wobei bei der Bewegung des dauermagnetischen Arbeitsmittels von der Hochlage in die Tieflage unter dem Einfluss der Schwerkraft elektrische Abgabe-Energie in dem Leiter induzierbar ist. Des Weiteren hat die erfindungsgemäße Anlage einen Mechanismus zum Zurückführen des dauermagnetischen Arbeitsmittels von der Tieflage in die Hochlage. Der Mechanismus hat wenigstens eine Vorrichtung zum Erzeugen eines elektromagnetischen Feldes, wie eines Elektromagneten oder einer Anordnung aus einer oder mehreren Spulen. Dabei wird das elektro-magnetische Feld der Vorrichtung derart relativ zu dem dauermagnetischen Arbeitsmittel positioniert und/oder ausgerichtet, dass das dauermagnetische Arbeitsmittel insbesondere ausschließlich unter dem Einfluss der elektro-magnetischen Kraft in die Hochlage befördert wird. Es sei klar, dass die erfindungsgemäße Anlage entsprechend der Funktionsweise des oben genannten erfindungsgemäßen Verfahrens ausgeführt sein kann.Furthermore, the invention relates to a system for storing electrical energy and for dispensing the electrical energy as required. The system according to the invention comprises a closed conveyor system made of permanently magnetic working medium, which has a predefined high position and a predefined low position. Furthermore, the system comprises a particularly fixed conductor, such as a coil arrangement, wherein during the movement of the permanent-magnetic working medium from the high position to the low position under the influence of gravity electrical output energy in the conductor is inducible. Furthermore, the system of the invention has a mechanism for returning the permanent magnetic working fluid from the low position to the high position. The mechanism has at least one device for generating an electromagnetic field, such as an electromagnet or an arrangement of one or more coils. In this case, the electro-magnetic field of the device is positioned and / or aligned relative to the permanent-magnetic working means such that the permanent-magnetic working means is conveyed in particular exclusively under the influence of the electro-magnetic force in the high position. It is clear that the system according to the invention can be designed according to the mode of operation of the abovementioned method according to the invention.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist der elektrische Leiter, in dem die elektrische Abgabe-Energie induziert wird, zumindest ein Teil der Vorrichtung zum Erzeugen des elektro-magnetischen Feldes. Sollte der elektrische Leiter beispielsweise durch eine Spulenanordnung insbesondere aus wenigstens einer Spule realisiert sein, in der die elektrische Abgabe-Energie induziert wird, so ist es dieselbe Spulenanordnung, bei der das elektromagnetische Feld erzeugt wird, um das dauermagnetische Arbeitsmittel anzuheben. Dabei kann vorzugsweise derselbe Förderweg innerhalb der Spulenanordnung sowohl bei Hochtransport als auch bei der Bewegung von Hochlage in die Tieflage beschritten werden.In a preferred embodiment of the invention, the electrical conductor in which the electrical output energy is induced, at least part of the device for generating the electro-magnetic field. If the electrical conductor is to be realized, for example, by a coil arrangement, in particular of at least one coil in which the electrical output energy is induced, then it is the same coil arrangement in which the electromagnetic field is generated in order to lift the permanent-magnetic working means. In this case, preferably the same conveying path can be taken within the coil arrangement both during high transport and during the movement from high position to the low position.

Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die Vorrichtung zum Erzeugen des elektro-magnetischen Feldes in einem Abstand in Höhen- oder Gravitationsrichtung oberhalb der Tieflage des dauermagnetischen Arbeitsmittels angeordnet. Der Abstand und ein Betrag der elektrischen Eingabe-Energie ist derart eingestellt, geregelt und/oder gesteuert, dass die das dauermagnetische Arbeitmittel beschleunigende, magnetische Kraft ausreicht, das dauermagnetische Arbeitsmittel in die Hochlage zu befördern oder zumindest in eine zwischen der Tief- und Hochlage liegenden Zwischenlage zu befördern.In a preferred embodiment of the invention, the device for generating the electro-magnetic field is arranged at a distance in the height or gravitational direction above the lower position of the permanent-magnetic working means. The distance and an amount of electrical input energy is adjusted, regulated and / or controlled such that the magnetic force accelerating the permanent magnetic working means is sufficient to convey the permanent magnetic working medium into the high position or at least into a lying between the low and high position To transport liner.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung hat der Elektromagnet oder die Vorrichtung zum Erzeugen des elektro-magnetischen Feldes eine Anordnung von wenigstens einer Spule, insbesondere mehreren Spulen, aus mehreren Windungen. Die mehreren Windungen begrenzen insbesondere einen z. B. zylindrischen Spuleninnenkanal, wobei ein Transportweg des dauermagnetischen Arbeitsmittels von der Tieflage in die Hochlage und/oder von der Hochlage in die Tieflage zumindest größtenteils, vorzugsweise vollständig, durch den wenigstens einen Spuleninnenkanal hindurch festgelegt ist. Zwischen der Tieflage und der tieflagenseitigen Unterseite der wenigstens einen Spule kann eine Führung, insbesondere ein Trichter, zum Führen des dauermagnetischen Arbeitsmittels in den wenigstens einen Spuleninnenkanal angeordnet sein.In a further development of the invention, the electromagnet or the device for generating the electro-magnetic field has an arrangement of at least one coil, in particular a plurality of coils, of a plurality of turns. The several turns limit in particular a z. B. cylindrical coil inner channel, wherein a transport path of the permanent magnetic working medium from the low position in the high position and / or from the high position in the low position at least for the most part, preferably completely, is defined by the at least one coil inner channel. A guide, in particular a funnel, for guiding the permanent-magnetic working means into the at least one coil inner channel can be arranged between the lower layer and the lower side of the underside of the at least one coil.

Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird der Transport des dauermagnetischen Arbeitsmittels von der Tieflage in die Hochlage mittels elektro-magnetischer Kraft etappenweise in mehreren „Hubschritten” realisiert, indem das dauermagnetische Arbeitsmittel aufgrund von Erzeugung/Umpolung und Deaktivierung von elektro-magnetischen Feldern schrittweise in Zwischenlagen angehoben wird. In a preferred embodiment of the invention, the transport of the permanent magnetic working medium from the low position to the high position by means of electro-magnetic force is implemented step by step in several "strokes" by the permanent magnetic working means due to generation / reversal and deactivation of electro-magnetic fields gradually in intermediate layers is raised.

Vorzugsweise hat die Spulenanordnung mehrere übereinander angeordnete, unabhängig voneinander elektrisch ansteuerbare Spulen, deren Spuleninnenkanäle vorzugsweise in Höhenrichtung im Wesentlichen miteinander fluchten. Zwischen den Spulen ist ein bestimmter Abstand festgelegt, an dem vorzugsweise keine Spule vorgesehen ist. Die übereinander angeordneten Spulen sind derart angesteuert, dass sie für einen Transport des dauermagnetischen Arbeitsmittels in eine Hochlage abwechselnd bestromt, insbesondere umgepolt, werden, wobei insbesondere benachbarte Spulen unterschiedlich gepolt sein können.The coil arrangement preferably has a plurality of coils which are arranged one above the other and can be controlled independently of one another, the coil inner channels of which are preferably substantially aligned with one another in the vertical direction. Between the coils, a certain distance is fixed at which preferably no coil is provided. The superimposed coils are controlled such that they are alternately energized for a transport of the permanent magnetic working medium in a high position, in particular polar reversed, in particular adjacent coils can be poled differently.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung hat die Spulenanordnung mehrere übereinander angeordnete, unabhängig voneinander elektrisch ansteuerbare Spulen, deren Spuleninnenkanäle vorzugsweise in Höhenrichtung im Wesentlich miteinander fluchten. Die Spulen sind vorzugsweise in einem Höhenabstand zueinander angeordnet. Die Spulen können derart angesteuert werden, dass im ersten Förderschritt eine der Tieflage nahe liegende Proximalspule derart bestromt ist, dass aufgrund der elektro-magnetischen Kraft dauermagnetisches Arbeitsmittel in Höhenrichtung beschleunigt wird, so dass insbesondere dauermagnetisches Arbeitsmittel an der Proximalspule vorbei in einen zwischen der Proximalspule und einer darüber liegenden (ersten) Distalspule liegenden, spulenfreien Zwischenraum gelangt. Alternativ kann gemäß dem ersten Förderschritt die Proximalspule deaktiviert sein, wobei die oberhalb der Proximalspule liegende (erste) Distalspule derart bestromt ist, dass aufgrund der elektromagnetischen Kraft dauermagnetisches Arbeitsmittel in Höhenrichtung beschleunigt ist, so dass insbesondere dauermagnetisches Arbeitsmittel an der Proximalspule vorbei in den Zwischenraum zwischen der Proximalspule und der Distalspule gelangen kann.In a further development of the invention, the coil arrangement has a plurality of superimposed, independently electrically controllable coils whose coil inner channels are preferably substantially aligned with each other in the vertical direction. The coils are preferably arranged at a height distance from one another. The coils can be controlled in such a way that in the first conveying step, a proximal proximal coil is energized such that due to the electro-magnetic force permanent magnetic working means is accelerated in the height direction, so that in particular permanent magnetic working means past the proximal coil in one between the proximal coil and an overlying (first) distal coil lying, coil-free space passes. Alternatively, according to the first conveying step, the proximal coil can be deactivated, the (first) distal coil lying above the proximal coil being energized in such a way that due to the electromagnetic force permanent-magnetic working means is accelerated in the height direction, so that in particular permanent-magnetic working means passes the proximal coil into the intermediate space between the proximal coil and the distal coil can reach.

Bei einem zweiten Transportschritt wird die Proximalspule vorzugsweise vorzeitig umgepolt und entgegensetzt der Distalspule bestromt, so dass auf das dauermagnetische Mittel wirkende elektro-magnetische Abstoßkräfte der Proximalspule zumindest dabei unterstützen, das dauermagnetische Arbeitsmittel in dem Zwischenraum zwischen der Proximalspule und der Distalspule zu halten, insbesondere schwebend zu halten.In a second transport step, the proximal coil is preferably prematurely reversed and energized in opposition to the distal coil so that the permanent magnet means can at least assist in keeping the permanent magnet working means in the space between the proximal coil and the distal coil, especially floating to keep.

Für eine Weiterbeförderung des dauermagnetischen Arbeitsmittels wird die Distalspule entsprechend der Proximalspule gemäß dem ersten Förderschritt betrieben und eine oberhalb der ersten Förderspule liegende weitere Drittspule entsprechend der Distalspule gemäß dem ersten Förderschritt betrieben. Je nach Vorliegen von weiteren Spulen werden diese entsprechend dem ersten und zweiten Förderschritt betrieben.For further transport of the permanent-magnetic working means, the distal coil is operated in accordance with the proximal coil according to the first delivery step, and a further third coil located above the first delivery coil is operated according to the distal coil according to the first delivery step. Depending on the presence of further coils they are operated according to the first and second conveying step.

Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird die elektrische Energie, die beim Vorbeibewegen zu einer höher gelegenen Spule an einer (deaktivierten) Spule vorbei dort induziert wird, als elektrische Abgabe-Energie abgezogen, insbesondere abgegriffen.In a preferred embodiment of the invention, the electrical energy that is induced when moving past to a coil located higher there on a (disabled) coil, withdrawn as electrical output energy, in particular tapped.

Weitere Eigenschaften, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden durch die folgende Beschreibung bevorzugter Ausführungen der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen deutlich, in denen zeigen:Further characteristics, features and advantages of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments of the invention with reference to the accompanying drawings, in which:

1 eine schematische Seitenprinzipskizze des Funktionsprinzips des Rücktransports des dauermagnetischen Arbeitsmittels von der Tieflage in die Hochlage; 1 a schematic side-principle sketch of the functional principle of the return transport of the permanent magnetic working medium from the low position to the high position;

2 eine schematische Prinzipskizze einer erfindungsgemäßen Ausführung eines Rücktransportfördersystems; 2 a schematic diagram of an inventive embodiment of a return transport conveyor system;

3 eine schematische Seitenprinzipskizze, bei der ein unterschiedliche Arbeitsprinzip für den Fördertransport in die Hochlage dargestellt ist; 3 a schematic side-principle sketch, in which a different working principle for the conveying conveyor is shown in the high position;

4 eine schematische Prinzipskizze einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführung eines Rücktransportfördersystems; und 4 a schematic schematic diagram of another embodiment of a return transport conveyor system according to the invention; and

5a–c schematische Seitenansichten einer alternativen Rücktransportfördereinrichtung. 5a C schematic side views of an alternative return transport conveyor.

In 1 ist das Grundprinzip des elektro-magnetisch arbeitenden Mechanismus zum Zurückführen des dauer-magnetischen Arbeitsmittels von der Tieflage in die Hochlage prinzipiell dargestellt, wobei der erfindungsgemäße elektro-magnetische Mechanismus im Wesentlichen nur aus zwei Hauptbestandteilen besteht, nämlich einem geschlossenen Fördersystem 1, insbesondere einem geschlossenen Förderkreislauf, bestehend ausschließlich aus dauermagnetischen Stückgut 3, das vorzugsweise ausschließlich aus Stabmagneten 5 mit einer Nord- bzw. Südpolung gebildet ist, die schraffiert bzw. unschraffiert, ungedeutet sind, und einem elektro-magnetischen Rückführmechanismus umfassend eine Spulenanordnung 7, die der Einfachheit halber in 1 als Einzelspule dargestellt ist, an die ein elektrischer Gleichstrom oder Wechselstrom anlegbar ist, was durch das Symbol bei 11 angedeutet sein soll.In 1 is the basic principle of the electro-magnetically operating mechanism for returning the permanent-magnetic working means of the deep layer in the high position shown in principle, wherein the inventive electro-magnetic mechanism consists essentially only of two main components, namely a closed conveyor system 1 , in particular a closed conveyor circuit, consisting exclusively of permanent magnetic general cargo 3 , preferably exclusively of bar magnets 5 is formed with a north or south polarity, which are hatched or un-hatched, unreasonable, and an electro-magnetic return mechanism comprising a coil assembly 7 that in for simplicity 1 is shown as a single coil to which an electrical DC or AC can be applied, which is indicated by the symbol 11 should be indicated.

Es sei klar, dass für das elektro-magnetische Arbeitsmittel auch andere Formen, wie Klötze, Körner, Pulver, etc. oder auch elektro-magnetische Flüssigkeiten herangezogen werden können, die vorzugsweise eine höhere Dichte als Wasser aufweisen sollen.It is clear that other forms, such as blocks, grains, powders, etc., or even electro-magnetic liquids can be used for the electro-magnetic working means, which should preferably have a higher density than water.

Die Tieflage für das elektro-magnetische Arbeitsmittel der Energiespeicheranlage ist mit der Kennzeichnung H₀ versehen, wobei die Hochlage mit H₁ angedeutet ist. Die Höhendifferenz ist durch den Pfeil ΔH hervorgerufen.The low position for the electro-magnetic working fluid of the energy storage system is provided with the label H ₀ , wherein the high position is indicated by H ₁ . The height difference is caused by the arrow ΔH.

Wird das dauer-magnetische Arbeitsmittel an der Spulenanordnung 7 von der Hochlage H₁ in die Tieflage H₀, und zwar innerhalb der jeweiligen Spule fallen gelassen, wird elektrischer Strom in der Spulenanordnung 7 induziert, was als Abgabe-Energie bezeichnet ist.Will the permanent-magnetic working means on the coil assembly 7 from the high level H ₁ to the low level H ₀ , namely dropped within the respective coil, electric current is in the coil assembly 7 induces what is termed delivery energy.

Wie in 1 dargestellt ist, geht es darum, das elektro-magnetische Arbeitsmittel frei wieder zurück von der Tieflage H₀ in die Hochlage H₁ zu verschaffen. Wie in 1 ersichtlicht, ist das dauer-magnetische Arbeitsmittel, das durch den Stabmagneten 5 in der Tieflage H₁ repräsentiert ist, in einem Abstand von der untersten Windung der Spulenanordnung 7 angeordnet, wobei der Abstand derart bemessen ist, dass Beschleunigungskräfte auf den Stabmagneten 5 wirken können, wenn ein entsprechend gepolter Wechselstrom an der Spulenanordnung 7 anlegt ist.As in 1 is shown, it is about to free the electro-magnetic working fluid back from the low position H ₀ to the high position H ₁ to procure. As in 1 The permanent magnet is the permanent magnet that can be detected by the bar magnet 5 is represented in the low position H ₁ , at a distance from the lowermost turn of the coil assembly 7 arranged, wherein the distance is dimensioned such that acceleration forces on the bar magnet 5 can act when a correspondingly polarized alternating current to the coil assembly 7 is investing.

Zum Anheben des dauermagnetischen Arbeitsmittels von der Tierlage H₀ in die Hochlage H₁ wird taktweise die Spulenanordnung 7 bestromt, wobei die Taktzeit und die Stromstärke je nach Anlage optimal abgestimmt werden kann, um die notwendigen vertikalen Beschleunigungskräfte an dem Stabmagneten 5 zu erzeugen.To raise the permanent magnetic working means of the animal situation H ₀ in the high position H ₁ is cyclically the coil assembly 7 energized, the cycle time and the current can be optimally adjusted depending on the system to the necessary vertical acceleration forces on the bar magnet 5 to create.

In einem deaktivierten Betriebszustand befindet sich der Stabmagnet 5 in der Tieflage H₀ mit vielen anderen Stabmagneten. Wie auch immer die Stabmagneten 5 in der Tieflage H₀ positioniert sind, werden sie mit deren Gegenpol (entweder Nordpol oder Südpol) zur bestromten Spulenanordnung 7 (Elektromagnet) angezogen. In dem deaktivierten Betriebszustand ist die Spulenanordnung deaktiviert. Es fließt kein Strom in der Spulenanordnung 7.In a deactivated operating state, the bar magnet is located 5 in the low position H ₀ with many other bar magnets. Whatever the bar magnets 5 are positioned at the depth location H _0, they will with their opposite pole (north pole or south pole either) for the energized coil assembly 7 (Electromagnet) tightened. In the deactivated operating state, the coil arrangement is deactivated. There is no current flowing in the coil assembly 7 ,

In einem ersten Verfahrensschritt wird ein Stromfluss in der Spulenanordnung 7 veranlasst, wodurch Strom verbraucht wird. Dabei wird ein elektro-magnetisches Feld um die Spulenanordnung 7 herum erzeugt, wodurch dem Stabmagneten 5 in der Tieflage H₀ ein elektromagnetischer Beschleunigungsanziehungsimpuls mitgeteilt wird, der den Stabmagneten in Höhenrichtung hin zur Höhenlage H₁ beschleunigen lässt.In a first method step, a current flow in the coil arrangement 7 causing power to be consumed. This is an electro-magnetic field to the coil assembly 7 generated around, causing the bar magnet 5 in the low position H ₀ an electromagnetic acceleration attraction pulse is communicated, which accelerates the bar magnet in the height direction towards the altitude H ₁ .

In einem zweiten Verfahrensschritt wird die Spulenanordnung 7 entweder im Augenblick, wenn der Stabmagnet 5 den zylindrischen Innenkanal der Spulenanordnung 7 erreicht oder kurz davor oder zumindest kurz danach abgeschaltet, wodurch der beschleunigte Stabmagnet 5 abgebremst von der Gravitationsbeschleunigung innerhalb des zylindrischen Innenkanals der Spulenanordnung 7 weiter nach oben verläuft, allerdings allmählich seine nach oben gerichtete Geschwindigkeit verliert. Dabei ist der Stabmagnet 5 derart beschleunigt, dass er ohne Weiteres die gewünschte Hochlage H₁ erreicht.In a second method step, the coil arrangement 7 either at the moment, when the bar magnet 5 the cylindrical inner channel of the coil assembly 7 reached or shortly before or at least switched off shortly thereafter, causing the accelerated bar magnet 5 braked by the gravitational acceleration within the cylindrical inner channel of the coil assembly 7 continues upward, but gradually loses its upward velocity. Here is the bar magnet 5 accelerated so that he easily reaches the desired high position H ₁ .

In dem Augenblick, wenn also der beschleunigte Stabmagnet 5 den lichten Querschnitt des Innenkanals der Spulenanordnung 7 erreicht und dieser abgeschaltet, also stromlos gestellt, wird, wird innerhalb der Spulenanordnung aufgrund der Vertikalbewegung des Stabmagnets 5 an der Spulenanordnung 7 ein elektrischer Strom induziert, der als Abgabestrom wieder genutzt werden kann.At the moment, if so the accelerated bar magnet 5 the clear cross-section of the inner channel of the coil assembly 7 achieved and this is switched off, that is set without current, is within the coil assembly due to the vertical movement of the bar magnet 5 on the coil assembly 7 induces an electric current, which can be used as a discharge stream again.

Der Transport des dauermagnetischen Arbeitsmittels von der Tieflage H₀ zur Hochlage H₁ wird durch entsprechendes Aktivieren und Deaktivieren der Spulenanordnung 7 wiederholt, wodurch ein elektro-magnetischer Pumpmechanismus realisiert ist.The transport of the permanent-magnetic working medium from the low-level position H ₀ to the high-level position H ₁ is achieved by activating and deactivating the coil arrangement 7 repeatedly, whereby an electro-magnetic pumping mechanism is realized.

Es zeigte sich eine besonders vorteilhafte Energiebilanz, weil zum einen elektrische Energie direkt zur Rückführung des dauermagnetischen Arbeitsmittels verwendet wird und zum anderen auch durch die Bewegung des dauer-magnetischen Mittels elektrische Energie zurückführt wird nämlich dann, wenn der Stabmagnet 5 an der Spulenanordnung 7 vorbei in die Hochlage H₁ bewegt wird.It showed a particularly advantageous energy balance, because on the one hand electrical energy is used directly for the return of the permanent magnetic working fluid and on the other hand by the movement of the permanent-magnetic means electrical energy is returned namely namely when the bar magnet 5 on the coil assembly 7 is moved past the high position H ₁ .

In 2 ist eine mehrfach gestufte Anordnung des Grundprinzips nach 1 dargestellt, um insbesondere größere Höhendifferenzen H₀ bis H₄ zu überwinden. Dabei kann in folgenden Verfahrensschritten gearbeitet werden.In 2 is a multi-tiered arrangement of the basic principle 1 shown to overcome in particular larger height differences H ₀ to H ₄ . It can be worked in the following steps.

Wie in 2 ist das dauer-magnetische Arbeitsmittel ein Stabmagnet 5, der von der Tieflagenposition H₀ in die Hochlage H₄ bei Einnahme von mehreren Zwischenetappen H₁ bis H₃ befördert werden soll. Die Spulenanordnung 7 besteht aus vier übereinander fluchtenden Einzelspulen 13 bis 19. Diese werden taktweise bestromt, um eine elektro-magnetische Pumpfunktion zu realisieren. In einem deaktivierten Betriebszustand „0” befindet sich der Stabmagnet 5 in der Tieflagenposition H₀ in einem Abstand von der proximalen Spule 13. Sämtliche Spulen 13 bis 19 sind separat unabhängig von der jeweils anderen Spule 13 bis 19 ansteuerbar. In einem ersten Verfahrensschritt wird die proximale Spule 13 bestromt. Wie gemäß dem Grundprinzip nach 1 erläutert, erreicht der Stabmagnet 5 die erste Zwischenposition H₁, weil die elektro-magnetische Beschleunigungskraft derart groß ist, dass die entsprechende Höhe ΔH_0-1 überwunden wird. In einem zweiten Verfahrensschritt wird nun die erste distale Spule 15 bestromt, wodurch dem Stabmagnet 5 wieder Beschleunigungsanziehungskräfte mitgeteilt werden, um die nächste Höhendifferenz ΔH_1-2 zwischen den Zwischenpositionen H₂ und H₁ zu überwinden. In einem dritten Verfahrensschritt wird nunmehr die zweite distale Spule 17 aktiviert, um den Stabmagnet 5 in die nächste Zwischenposition H₃ zu verlagern. Diese Prozedur wird derart oft wiederholt, bis der Stabmagnet 5 die gewünschte Endhöhe H₄ erreicht hat.As in 2 is the permanent magnetic working means a bar magnet 5 which is to be transported from the low position H ₀ to the high position H ₄ when taking several intermediate stages H ₁ to H ₃ . The coil arrangement 7 consists of four aligned individual coils 13 to 19 , These are energized intermittently to realize an electro-magnetic pumping function. In a deactivated operating state "0" is the bar magnet 5 in the low position H ₀ at a distance from the proximal coil 13 , All coils 13 to 19 are separately independent of the other coil 13 to 19 controllable. In one The first procedural step is the proximal coil 13 energized. As according to the basic principle 1 explained, reaches the bar magnet 5 the first intermediate position H ₁ , because the electro-magnetic acceleration force is so large that the corresponding height .DELTA.H _{0-1 is} overcome. In a second method step, the first distal coil is now 15 energized, causing the bar magnet 5 again acceleration attracting forces are communicated to overcome the next height difference ΔH _1-2 between the intermediate positions H ₂ and H ₁ . In a third method step, the second distal coil now becomes 17 activated to the bar magnet 5 to move to the next intermediate position H ₃ . This procedure is repeated until the bar magnet 5 has reached the desired final height H ₄ .

Die Doppelpfeile links der Spulen 13 bis 19 deuten an, dass sowohl ein Energieeintrag zur Beschleunigung der Stabmagneten 5 in die nächste Zwischenposition benötigt wird, allerdings auch ein Energie-Abgabestrom erwirtschaftet wird, in dem Augenblick, wenn der Stabmagnet 5 die Spulenanordnung 7 passiert und dabei in der deaktivierten Spule Abgabe-Strom induziert wird.The double arrows to the left of the coils 13 to 19 suggest that both an energy input to accelerate the bar magnet 5 is needed in the next intermediate position, but also an energy output stream is generated at the moment when the bar magnet 5 the coil arrangement 7 happens while it is induced in the deactivated coil output current.

In 3 ist ein unterschiedliches Grundfunktionsprinzip des elektro-magnetischen Mechanismus dargestellt. Der elektro-magnetische Mechanismus besteht ebenfalls aus einem dauermagnetischen Arbeitsmittel bestehend aus Stabmagneten 5 und einer Spulenanordnung 7, wobei eine andere Bestromungstaktung der Spulenanordnung 7 zur Überwindung größerer Höhendifferenzen angedacht ist.In 3 a different basic principle of the electro-magnetic mechanism is shown. The electro-magnetic mechanism also consists of a permanent magnetic working medium consisting of bar magnets 5 and a coil assembly 7 , wherein another current timing of the coil assembly 7 To overcome larger differences in height is considered.

Bei diesem Funktionsprinzip wird nicht diejenige Spule bestromt, die dem darunter liegenden Stabmagneten 5 am nächsten liegt, sondern die dazu erste distale Spule, so dass auf dem Weg von der Tieflage H₀ in die erste Zwischenlage H₁ der Stabmagnet 5 an einer deaktivierten Spule vorbei bewegt wird, wodurch dort ein elektrischer Abgabestrom induziert wird, der durch den Pfeil 21 repräsentiert sei. Gelangt der Stabmagnet 5 dann in die unter der bestromten Spule liegenden Position bei H₁, wird die proximal darüber liegende Spule deaktiviert, und die erste Distalspule in Bezug auf die Zwischenposition H₁ wird aktiviert, so dass wieder eine Beschleunigung und gleichzeitige Induktion in der unmittelbar benachbarten Spule erreicht ist.In this operating principle, not that coil is energized, the underlying bar magnet 5 is closest, but the first distal coil, so that on the way from the low position H ₀ in the first intermediate layer H _{1 of} the bar magnet 5 is moved past a deactivated coil, whereby there is induced an electric discharge current, indicated by the arrow 21 is represented. If the bar magnet arrives 5 then in the lying under the energized coil position at H ₁ , the proximal overlying coil is deactivated, and the first distal coil with respect to the intermediate position H ₁ is activated, so that again an acceleration and simultaneous induction is achieved in the immediately adjacent coil ,

Das Funktionsprinzip ist am besten in 4 ersichtlich, in dem in einem ersten Arbeitsschritt die erste Distalspule 15 aktiviert wird, währenddessen die Proximalspule 13 deaktiviert bleibt. Die elektro-magnetischen Kräfte beschleunigen den Stabmagneten 5 von der Ho-Lage in die H₁-Lage. In einem zweiten Verfahrensschritt, wenn also der Stabmagnet 5 die erste Zwischenposition H₁ erreicht hat, wird die darunter liegende Proximalspule 13 aktiviert, wodurch elektro-magnetische Abstoßungskräfte an dem Stabmagneten 5 wirken und diesen unterstützend in die nächste Zwischenposition H₂ befördert, während dessen die erste distale Spule 15 deaktiviert bleibt und dort Strom induziert wird. Zusätzlich kann die zweite Distalspule 17 bei der Bewegung von der Zwischenlage H₁ in die Zwischenlage H₂ aktiviert sein, um elektro-magnetische Anziehungskräfte auszunützen.The working principle is best in 4 can be seen, in which in a first step, the first distal coil 15 while the proximal coil is activated 13 remains deactivated. The electro-magnetic forces accelerate the bar magnet 5 from the Ho position to the H ₁ position. In a second method step, that is, when the bar magnet 5 the first intermediate position H has reached _1, the underlying Proximalspule is 13 activated, causing electro-magnetic repulsion forces on the bar magnet 5 act and support this promoted to the next intermediate position H ₂ , during which the first distal coil 15 remains deactivated and there current is induced. In addition, the second distal coil 17 be activated in the movement of the intermediate layer H ₁ in the intermediate layer H ₂ to take advantage of magnetic attraction forces.

Gelangt der Stabmagnet 5 in die zweite Zwischenposition H₂, wird in einem dritten Verfahrenschritt die erste Distalspule 15 bestromt, um elektrische Abstoßungsbeschleunigungskräfte zu erzeugen, wodurch der Stabmagnet 5 an der zweiten Distalspule 17 vorbei, die währenddessen deaktiviert ist, in die dritte Zwischenposition H₃ zu verlagern. Währendessen könnte insbesondere die dritte Distalspule 19 aktiviert sein, um elektro-magnetische Anziehungskräfte auf den Stabmagneten 5 wirken zu lassen. Diese Schrittfolgen können natürlich fortgesetzt werden, um die gewünschte Höhe H_i zu erreichen.If the bar magnet arrives 5 in the second intermediate position H ₂ , in a third method step, the first distal coil 15 energized to generate electrical repulsion acceleration forces, whereby the bar magnet 5 at the second distal coil 17 Meanwhile, which is disabled in the meantime, to shift to the third intermediate position H ₃ . In the meantime, in particular, the third distal coil could 19 be activated to attract electro magnetic forces on the bar magnet 5 to let act. Of course, these steps can be continued to achieve the desired height H _i .

In einem alternativen elektro-magnetischen Rückführmechanismus, der in den 5a–c in unterschiedlichen Betriebszuständen und Verfahrensschritten dargestellt ist, wird mittels elektro-magnetischer Abstoßungs- und/oder Anziehungskräfte eine Stabmagnetsäule 23 allmählich angehoben, und Stabmagnete 5 werden jeweils an der Tieflage H₀ zur Bildung der Säule taktweise angesetzt. Es sei klar, dass die Hubkräfte sowohl mittels einer elektromagnetischen Spule, die oberhalb der Säule elektro-magnetische Anziehungskräfte erzeugt, als auch durch einem nicht näher dargestellten Elektromagneten am Fuße der Säule 23 realisiert sein können, die elektro-magnetische Abstoßkräfte erzeugen kann.In an alternative electro-magnetic feedback mechanism incorporated in the 5a C is shown in different operating states and process steps, by means of electro-magnetic repulsive and / or attractive forces is a bar magnet column 23 gradually raised, and bar magnets 5 are each set at the low position H ₀ to form the column intermittently. It is clear that the lifting forces both by means of an electromagnetic coil which generates above the column electro-magnetic attraction forces, as well as by an unspecified electromagnet at the foot of the column 23 can be realized, which can produce electro-magnetic repulsive forces.

Wird die gewünschte Höhe H₁ erreicht, wird zunächst ein Stabmagnet 5 an der vakanten unteren Position eingefügt, wonach die Spule 25 deaktiviert wird. Anschließend fährt eine zusätzliche kleinere Spule 27 an den obersten Stabmagneten 5 heran, wie in 5b angedeutet ist, und wird in dem Augenblick aktiviert, wenn er oberhalb des obersten Stabmagneten 5 liegt und nimmt diesen mit und verbringt ihn in die nicht geneigte Speicherstation für die Stabmagnete 5 in der Hochlage H₁. Anschließend werden die elektro-magnetische Spule 25 aktiviert, um die gesamte Säule 23 anzuheben.If the desired height H _{1 is} reached, first a bar magnet 5 inserted at the vacant lower position, after which the coil 25 is deactivated. Then drives an additional smaller coil 27 at the top bar magnet 5 approach, as in 5b is indicated, and is activated at the moment when it is above the uppermost bar magnet 5 lies and takes this with him and spends it in the non-inclined storage station for the bar magnets 5 in the high position H ₁ . Subsequently, the electro-magnetic coil 25 activated to the entire column 23 to raise.

Dieser Vorgang wird so oft wiederholt, bis die gewünschte Stückgutmenge an dauermagnetischen Arbeitmitteln in der Hochlage H₁ liegt.This process is repeated until the desired cargo quantity of permanent-magnetic work equipment is in the high position H ₁ .

Die in der vorstehenden Beschreibung, den Figuren und den Ansprüchen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Realisierung der Erfindung in den verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein.The features disclosed in the foregoing description, the figures and the claims may be of importance both individually and in any combination for the realization of the invention in the various embodiments.

Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Fördersystemconveyor system
33: magnetisches Stückgutmagnetic cargo
55: Stabmagnetbar magnet
77: Spulenanordnungcoil assembly
1111: Gleich- oder WechselstromDC or AC
13 bis 1913 to 19: Einzelspulenindividual coils
2121: Pfeilearrows
2323: StabmagnetsäuleBar magnet column
2525: Elektromagnetelectromagnet
2727: kleine Spulesmall coil
H₀ H ₀: Tieflagedepth of
H₁ H ₁: Hochlagehigh Location
H₂, H₃ H ₂ , H ₃: Zwischenpositionintermediate position
H₄ H ₄: Hochlagehigh Location
ΔHAH: Höhendifferenzheight difference

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

BE 1016363 A6 [0003]

Claims

Method for storing and dispensing as required electrical energy, which in particular according to the operation of the trained according to one of the preceding claims plant and in which a permanent magnetic working fluid at a predefined high position (H ₁ , H ₄ ) is stored and the permanent magnetic working means under the influence of Gravity on a particular stationary electrical conductor, such as a coil arrangement ( 7 ), whereby electric discharge energy is induced in the conductor, wherein the permanent-magnetic working means in a closed conveyor system ( 1 ) between the predefined high position (H ₁ , H ₄ ) and a predefined low position (H ₀ ), characterized in that the permanent magnetic working means of the low position (H ₀ ) in particular exclusively under the influence of electromagnetic force in the high position (H ₁ , H ₄ ), in which the permanent-magnetic working medium is exposed to an electromagnetic field.

A method according to claim 1, characterized in that the electromagnetic field for the transport of the permanent magnetic working medium in the high position is at least partially generated by the same electrical conductor in which electrical output energy is induced.

Method according to claim 1 or 2, characterized in that in the closed conveyor system ( 1 ) only permanent magnetic general cargo ( 3 ) and / or exclusively a particular flowable mass of permanent magnet particles as working medium between the high position and the low position is reciprocated, wherein the permanent magnetic flow mass consists exclusively of permanent magnet particles, which in particular has an identical and / or similar shape, in particular the density of the Flow mass greater than 2000 g / dm ³ , preferably greater than 5000 or 6000 g / dm ³ , in particular between 7000 to 10000 g / dm ³ , and / or wherein in particular the permanent magnetic general cargo ( 3 ) has a plurality of permanent magnet elements in a propeller shape, so that the working means in a free fall from the high position performs a rotational movement of the permanent-magnetic poles, and / or wherein in particular for conveying the permanent-magnetic piece goods ( 3 ) preferably identical in particular rod-shaped or stackable outer shape in the high position the permanent magnetic general cargo ( 3 ) is stacked to a column whose height is preferably approximately equal to the height difference between the high and low position, the column is raised in the height direction by means of electromagnetic lifting force by a stroke, which preferably corresponds to at least about a Stückgutlänge, and piece goods to the stroke of the top of the column is removed and at the foot of the column in particular by the amount removed, in particular the electromagnetic lifting force is generated by a respective electromagnet above and / or below the column, in particular the lower electromagnet an electromagnetic repulsive force and the upper electromagnet generate an electromagnetic attraction.

Method according to one. of the preceding claims, characterized in that for converting the potential gravitational energy, a flowable permanent magnetic working medium on the way to the low position drives a turbine of a power generator.

A system for storing electrical energy and, as required, delivering electrical energy, which is designed in particular for carrying out the method defined according to one of the preceding claims, the system comprising: a closed conveyor system ( 1 ) for a permanent magnetic working means having a predefined high position (H ₁ , H ₄ ) and a predefined low position (H ₀ ), - a particular stationary electrical conductor, such as a coil arrangement ( 7 ), in which in the movement of the permanent magnetic working fluid from the high position (H ₁ , H ₄ ) in the low position (H ₀ ) under the influence of gravity electrical output energy is inducible, and - a mechanism for returning the permanent magnetic working means of the Low level in the high position, characterized in that the mechanism comprises an apparatus for generating an electromagnetic field, such as an arrangement ( 7 ) of one or more coils, which is so positioned and / or aligned relative to the permanent-magnetic working means, that the permanent-magnetic working means in particular exclusively under the influence of the electromagnetic force in the high position (H ₁ , H ₄ ) is conveyed.

Installation according to claim 5, characterized in that the electrical conductor in which the electrical output energy is induced is at least part of the device for generating the electromagnetic field, in particular a coil arrangement in which the electrical output energy is induced Coil arrangement is with which the electromagnetic field is generated for lifting the permanent magnetic working means.

Installation according to claim 5 or 6, characterized in that the device for generating the electromagnetic field at a distance in Gravity direction is arranged above the low position of the permanent magnetic working means and the distance and an amount of electrical input energy are set such that the permanent magnetic working means accelerating electromagnetic force is sufficient to convey the permanent magnetic working fluid in the high position or at least in one between the deep and high-lying intermediate layer to convey.

Installation according to one of the preceding claims 5 to 7, characterized in that the device for generating the electromagnetic field comprises an arrangement of at least one coil of a plurality of turns defining a particular cylindrical coil inner channel, wherein a transport path of the permanent magnetic working means of the low position in the High position and / or from the high position in the low position at least for the most part, preferably completely, is defined by the at least one coil inner channel, wherein between the low position and a bottom of the at least one coil a guide, in particular a funnel, for guiding the permanent magnetic working means in the at least one coil inner channel is arranged.

Installation according to claim 8, characterized in that the coil arrangement comprises a plurality of superimposed, independently electrically controllable coils whose coil inner channels are preferably substantially aligned in height direction, in particular between the coils, a distance is arranged and / or the coils are driven in such a way that they are alternately energized, in particular reversed, for transporting the permanent-magnetic working medium into the high position, in particular adjacent coils being of different poles.

Installation according to claim 8 or 9, characterized in that the coil arrangement comprises a plurality of superimposed, independently controllable electrically coils whose coil inner channels are preferably substantially aligned with each other in the height direction, in particular between the coils, a distance is arranged and / or the coils driven in such a way in such a way that in a first conveying step, a proximal coil proximal to the deep layer is energized, that due to the electromagnetic force permanent magnetic working means is accelerated in the height direction, so that in particular permanent magnetic working means passes the proximal coil in a lying between the proximal coil and an overlying distal coil coil-free space, or the proximal coil is deactivated and the distal coil located above the proximal coil is energized so in that, due to the electromagnetic force, permanent-magnetic working means is accelerated in the vertical direction, so that, in particular, permanent-magnetic working means passes the proximal coil and passes into the intermediate space, and Preferably, in a second transport step, the proximal coil is preferably reversed for a short time and is energized opposite to the distal coil, so that the electromagnetic force of the proximal coil acting on the permanent-magnetic working medium at least helps to hold the permanent-magnetic working medium in the space between the proximal coil and the distal coil. wherein in particular for further conveying the distal coil is operated according to the proximal coil according to the first delivery step and a lying above the distal coil third coil is operated according to the distal coil according to the first delivery step, in particular continues accordingly, if a fourth coil, optionally fifth coil, etc. are provided.

Installation according to claim 9 or 10, characterized in that electrical energy, which is induced when moving past to a higher coil located in a coil, is tapped as electrical output energy.