DE102012000066B4

DE102012000066B4 - Energiespeicher

Info

Publication number: DE102012000066B4
Application number: DE102012000066.9A
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-01-04
Filing date: 2012-01-04
Publication date: 2020-10-15
Anticipated expiration: 2032-01-05
Also published as: DE102012000066A1

Abstract

Energiespeicher zur Speicherung von Energie in Form kinetischer Energie einer sich bewegenden Masse, dadurch gekennzeichnet, dass die sich bewegende Masse durch eine Flüssigkeit gebildet ist, die sich in einer Röhre (1) bewegt, die einen im Wesentlichen geschlossenen, kreisförmigen, waagerecht angeordneten Torus bildet.

Description

Auf Grund der Zunahme regenerativer Energieformen wächst die Notwendigkeit Speichermöglichkeiten für die zum Teil nur temporär verfügbaren Energien zur Verfügung zu stellen. Da Wind als auch Sonnenenergie nicht an jedem Standort und auch nicht zum selben Zeitpkt. verfügbar sind, ist es dringend notwendig Speicherkapazitäten zu schaffen, die große Mengen Energie zu jeder Zeit verfügbar machen.
Um Energie zu speichern gibt es z.B. Pumpspeicherkraftwerke. Diese verfügen über zwei Wasserbecken, die auf unterschiedlichen Höhenniveaus positioniert sind. Je größer der Höhenunterschied und die Wasserspeicher, umso größer ist auch die verfügbare Energie. Der Höhenunterschied wird genutzt, um die Fallgeschwindigkeit zu nutzen. Wenn Energie benötigt wird fließt das Wasser hinunter und treibt Turbinen an, die sich auf dem Niveau des unteren Wasserreservoirs befinden. Bei diesem Verfahren wird die potentielle Energie des Wassers genutzt. Um sich diese Energie erneut verfügbar zu machen, ist es erforderlich das abgelaufene Wasser mittels Energie auf das höhere Reservoir zu pumpen. Die hierfür benötigte Energie ist höher als die gewonnene.
Weiterhin sind rotierende Massen bekannt, die kinetische Energie speichern. Hier wird die kinetische Energie eines rotierenden Körpers genutzt. Durch die Festlegung auf eine Masse und die Erhöhung der Umdrehungsgeschwindigkeit lässt sich die zugeführte Energie bestimmen. Der Nachteil hierbei ist, dass die eingesetzte Masse nicht uneingeschränkt erhöht werden kann. Die Masse ist an einer Achse gelagert, die über Lager verfügen muss, die die Last der Masse aufnimmt, sehr hohe Rotationszahlen kompensieren muss und die Achse des Aufbau stabil führt. Hier sind vor allem die Reibungsverluste durch zusätzliche Energiezufuhr zu kompensieren.
Die Erfindung beschreibt den Aufbau eines Energiespeichers, der sehr große Energiemengen speichern kann und diese jederzeit abgeben kann.
Bei dem neuen Speichersystem handelt es sich um ein mit Wasser oder einem anderen fließfähigen Medium gefüllte große Röhre 1, 1, die unterhalb der Erdoberfläche waagerecht eingebracht wird. Die Röhre 1 ist ein geschlossenes System, das vorzugsweise Kreisförmig 3, 1,3 u. 4 aufgebaut ist. Innerhalb oder tangierend 26, 2 zur Röhre 1, befinden sich Turbinen oder ähnliche Bauten, die mit Generatoren ausgerüstet bzw. verbunden sind. Vom Prinzip her wird das Wasser innerhalb der Röhre in Bewegung gesetzt. Regenerative aber auch konventionelle Energie wird genutzt, um das Wasser permanent in Bewegung zu halten und zu beschleunigen. Über den Füllungsgrad der Röhren und die Fließgeschwindigkeit lassen sich unterschiedliche Energiemengen innerhalb dieses Systems einbringen und speichern. Je nach Turbinensystem und Position kann die eingebrachte kinetische Energie in elektrische Energie umgewandelt werden.
Die Röhre 1 ist soweit unterhalb der Erde untergebracht, dass kein Einfrieren des Wassers innerhalb der Röhre möglich ist. Um ein Einfrieren bei anderer Montage zu verhindern ist die Zugabe z.B. von Glykol o.ä. gefrierpunktreduzierenden Mitteln möglich. Der Speicherring verfügt über min. 1 Energieeinspeise- und Energieübertragungsvorrichtung 4, 2 . Eine Variante mit 2 oder mehr getrennten Vorrichtungen ist insofern vorteilhafter, als dass hierdurch eine optimale strömungstechnische Konstruktion für die Energieeinspeisevorrichtung und Energieübertragungsvorrichtung gewählt werden kann 3 . Der Wirkungsgrad für die Energieeinspeisevorrichtung 5 als auch für die Energieabgabevorrichtung 6. kann somit maximiert werden.
Die Einspeise- und Energieübertragungsvorrichtung 4,5,6 9 kann sowohl innerhalb der zentralen Röhre 1, als auch über eine in der Peripherie befindliche Vorrichtung 7, 7 erfolgen.
Für die Einspeise- und Energieübertragungsvorrichtung 4,5,6 können verschiedenen Systeme zum Einsatz kommen. Beispielhaft werden hier drei Varianten dargestellt, die eingesetzt werden können.
Variante 1, 5 ist beispielhaft ein in einem strömungsgünstigen Körper untergebrachter Generator 9, der über eine Schaufelanordnung 10 die in Fließrichtung des Wassers positioniert, angetrieben wird.
Variante 2, 6 zeigt eine ähnliche Anordnung, bei der der Generator 9 entweder im Grundkörper 11 untergebracht ist oder außerhalb 12 der Röhre 1.
Hier wird mit geeigneten Mitteln 13 eine Kraftübertragung zwischen der Welle 14 und der Antriebsachse des Generators 15, eingebracht, um die erzeugte Energie in einen Bereich außerhalb der Röhre 1 zu übertragen. Dies hat den Vorteil einer einfachen Drehzahlanpassung durch geeignete Übersetzungen und eine einfachere Wartung des elektrischen Teils.
Variante 3, 7 zeigt eine Variante, bei der die Schaufeln 25 nicht auf einem Achskörper untergebracht sind, sondern peripher um die Mittenachse rotieren. Hierzu ist mindestens eine Lagereinrichtung 16 oder eine aus einer Vielzahl einzelner Segmente gefertigte Lagereinrichtung 17 in oder an der Rohrwand 18 untergebracht. Diese sind so miteinander verbunden, das Sie einen Ring bilden, an dem geeignete Antriebselemente 19 z.B. Zahnräder, angebracht sind. Über ein Abtriebselement 20 wird ein Generator 9 angerieben.
Die hier dargestellten Übertragungselemente stellen nur einige Varianten dar, mit denen Primärenergieformen in kinetische Energie übertragen werden können und mit denen die kinetische Energie zurück in eine andere Energieform übertragen werden kann.
Die innere Auskleidung 21 sollte mit reibungsmindernden Oberflächen wie z.B. Kupfer oder Kunststoffe erfolgen. Mittlerweile gibt es auch strukturierte Oberflächen „Riblet Folien“, die der Haut von Haien nachempfunden wurde, um z.B. im Flugzeug oder Schiffsbau strömungstechnisch optimiert zur Reduzierung von Turbulenzen eine Kraftstoffreduzierung herbeizuführen.
Diese können ebenso genutzt werden, um die reibungsverlustbringenden turbulenten Strömungen auf eine höhere Fließgeschwindigkeit zu verändern. Je höher die mögliche Fließgeschwindigkeit, umso höher ist die speicherbare Energie.
Um noch mehr Energie zu speichern wären auch Zuschlagsstoffe, die dem Wasser beigefügt zu einer höheren spezifischen Dichte des Mediums, somit zu einer höheren Masse und somit zu höheren Speicherkapazitäten führen, denkbar.
Befinden sich stromerzeugende Anlagen 22, 23 in der Umgebung kann überschüssige Energie direkt über eine Energieeinspeisevorrichtung eingespeist werden.
Wenn sich entsprechende Windkraftanlagen 23 in unmittelbarer Nähe zur Röhre 1 befinden, ist es möglich die Windenergie direkt in kinetische Wasserenergie umzuwandeln. Somit können Generatoren auf den Windanlagen entfallen. Hier wären z.B. hydraulische Übertragungen 24 denkbar. Dies würde Gewicht (Generatoren) und Ressourcen (Kupfer, seltene Erden) einsparen.

Claims

Energiespeicher zur Speicherung von Energie in Form kinetischer Energie einer sich bewegenden Masse, dadurch gekennzeichnet, dass die sich bewegende Masse durch eine Flüssigkeit gebildet ist, die sich in einer Röhre (1) bewegt, die einen im Wesentlichen geschlossenen, kreisförmigen, waagerecht angeordneten Torus bildet.
Energiespeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit Wasser ist.
Energiespeicher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Wand der Röhre (1) mit einer reibungsmindernden Oberflächenflächenbeschichtung versehen ist.
Energiespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Röhre (1) mit zumindest einer Energieeinspeisevorrichtung und zumindest einer Energieabgabevorrichtung versehen ist.
Energiespeicher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieeinspeisevorrichtung und die Energieabgabevorrichtung zur Umwandlung zwischen elektrischer Energie und der kinetischen Energie der Flüssigkeit ausgebildet sind.
Energiespeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge der Flüssigkeit veränderbar ist.
Energiespeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Röhre (1) unter der Erdoberfläche befindet.