DE102012013654A1 - Energy tower used for storing solar-thermal energy for generation of electricity, has wind-power plant that is provided on base element for collection of solar-thermal energy and generation of thermal plant - Google Patents

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Abstract

The energy tower has upright storage container (1) that is coated with thermal insulation, and serves as storage medium for storing solar-thermal energy. Swingable frame structures (2,3) are configured to support base element (4) on storage container, and rotatable via respective vertical and horizontal axis (2a,3a). A wind-power plant (5) is provided on base element for collection of solar-thermal energy and generation of thermal plant.

Description

In Industrienationen wie Deutschland ist der größte Einzelanteil am Gesamtenergieverbrauch für die Wärme zur Beheizung von Gebäuden und Warmwasser aufzuwenden. Die ständig steigenden Energiepreise erfordern neue technische Lösungen. Die vielfältigen Möglichkeiten zur Beheizung von Räumen und Gebäuden sind im wesentlichen altbekannt und bewährt. Ein sehr großer Anteil der Anlagen basiert nach wie vor auf der Verbrennung von Brennstoffen aller Art. Die einzige brennstofffreie und wirtschaftliche Technik zur Wärmeerzeugung ist seit Jahrzehnten die Solarthermie.In industrialized nations such as Germany, the largest single share of the total energy consumption for heat is used to heat buildings and hot water. The ever increasing energy prices require new technical solutions. The many possibilities for heating rooms and buildings are essentially well-known and proven. A very large proportion of plants is still based on the burning of all types of fuel. The only fuel-free and cost-effective heat generation technology has been solar thermal for decades.

Dass die Solarthermie bisher nur in sehr geringem Umfang genutzt wird liegt an einem fatalen Wiederspruch: Ihre Leistungsfähigkeit ist im Winter am niedrigsten obwohl hier der größte Wärmebedarf herrscht. Dagegen ist die Leistung im Sommer sehr hoch wobei hier kaum Bedarf an Wärme ist. Daher muss eine Anlage für eine Vollversorgung im Winter ausreichend groß dimensioniert sein, welche aber im Sommer kaum genutzt werden kann. Die Entwicklung des Energieturmes soll diese Probleme lösen und völlig neue Perspektiven eröffnen.The fact that solar thermal energy is only used to a very limited extent is due to a fatal contradiction: its efficiency is lowest in winter although the greatest heat demand prevails here. In contrast, the power in the summer is very high with little need for heat here. Therefore, a system for a full supply in winter must be sufficiently large, which can hardly be used in summer. The development of the energy tower should solve these problems and open up completely new perspectives.

Die Schlüsselfunktionen des Energieturmes:The key features of the energy tower:

Der Energieturm emöglicht bei einer entsprechenden Auslegung und Dimensionierung eine bis zu 100% autarke Vollversorgung von Gebäuden oder anderen Energieverbrauchern mit bis zu 100% erneuerbarer Energie aus Sonne, Wind und Biomasse.With an appropriate design and dimensioning, the energy tower enables up to 100% self-sufficient full supply of buildings or other energy consumers with up to 100% renewable energy from the sun, wind and biomass.

Der Energieturm soll auch eine Versorgung von Objekten ermöglichen bei welchen die Installation der Komponenten einer Solarthermieanlage im und am Gebäude nicht oder kaum möglich ist.The energy tower should also provide a supply of objects in which the installation of the components of a solar thermal system in and on the building is not or hardly possible.

Der Energieturm ist durch die besondere Anordnung der Solarelemente vor allem im Winter immer Empfangs- und EinsatzbereitThe energy tower is always ready to receive and ready for use due to the special arrangement of the solar elements, especially in winter

Der Energieturm wird ganzjährig genutzt, da Überschusswärme vor allem im Sommer gespeichert und bedarfsgerecht zur Verstromung genutzt werden kann.The energy tower is used all year round because surplus heat can be stored, especially in summer, and used as needed for electricity generation.

Der Energieturm ist mit einer Windkraftanlage ausgestattet, wobei der damit erzeugte Strom bei Bedarf auch zur Erzeugung von Wärme genutzt wird.The energy tower is equipped with a wind turbine, whereby the electricity generated with it is used if necessary also for the production of heat.

Die Funktionsbeschreibung:The functional description:

Der Energieturm besteht im wesentlichen aus einem Behälter für flüssige Speichermedien, oder einem Körper aus festen Speichermedien 1, umhüllt mit einer thermischen Isolierung, zur Speicherung von thermischer Energie. Dieser Behälter oder Körper 1 ist bevorzugt in vertikaler Bauweise gestaltet um bei geringer Grundfläche möglichst viel Raum in der Höhe zu nutzen. Der Behälter oder Körper 1 dient als Basis zur Aufnahme einer Rahmenkonstruktion 2, welche tun eine im wesentlichen senkrechte Achse 2a schwenkbar angeordnet ist und zur Aufnahme von Elementen 4 zur Sammlung von solarthermischer Energie vorgesehen ist.The energy tower consists essentially of a container for liquid storage media, or a body of solid storage media 1 encased in thermal insulation to store thermal energy. This container or body 1 is preferably designed in a vertical design to use as much space in height with a small footprint. The container or body 1 serves as the basis for receiving a frame construction 2 which do a substantially vertical axis 2a is pivotally mounted and for receiving elements 4 intended for the collection of solar thermal energy.

An dieser schwenkbaren Rahmenkonstruktion 2 kann mindestens eine weitere Rahmenkonstruktion 3 angeordnet sein, welche um eine im wesentlichen waagrechte Achse 3a schwenkbar ausgeführt ist und alternativ ebenfalls zur Aufnahme von Elementen 4 zur Sammlung von solarthermischer Energie vorgesehen ist.On this swiveling frame construction 2 can be at least one more frame construction 3 be arranged, which about a substantially horizontal axis 3a is designed pivotable and, alternatively, also for receiving elements 4 intended for the collection of solar thermal energy.

Alle Tragkonstruktionenen 2–3 zusammen sind mit bekannter Antriebs und Steuerungstechnik ausgestattet um die Solarelemente 4 Ein- oder mehrachsig optimal der Sonneneinstrahlung nachzuführen. Ein weiterer sehr wichtiger Effekt dieser Trägeranlage 2–3 besteht in der Möglichkeit, die Solarelemente 4 z. B. bei Schneefall oder Unwetter in eine geschützte Position zu verfahren, um besonders im Winter eine hohe Verfügbarkeit sicherzustellen.All supporting structures 2 - 3 Together they are equipped with well-known drive and control technology around the solar elements 4 One or more axes optimally track the sun's rays. Another very important effect of this carrier system 2 - 3 consists in the possibility of the solar elements 4 z. B. in snowfall or storm to move into a sheltered position to ensure high availability, especially in winter.

Eine der wichtigsten Komponenten des Energieturmes ist die Koppelung mit einer Verstromungsanlage, welche aus überschüssiger Wärme vor allem im Sommer, Strom produziert. Die-Verstromungsanlage kann die Wärmeenergie direkt aus den Kollektoren 4 oder aus dem Speicher 1 nutzen. Dadurch ist eine bedarfsgerechte Stromproduktion, unabhängig von der Sonneneinstrahlung zu jeder Tages und Nachtzeit möglich. Die Verstromung der Überschusswärme verkürzt die Amortisationszeit der Energieturmanlage erheblich.One of the most important components of the energy tower is the coupling with a power plant, which produces electricity from excess heat, especially in summer. The power plant can heat energy directly from the collectors 4 or from the store 1 use. As a result, demand-driven electricity production, regardless of the sunlight at any time of the day or night is possible. The power generation of excess heat considerably shortens the amortization period of the energy tower plant.

Eine weiterer Einsatzbereich des Energieturms ist die Nutzung der Windkraft. Dazu ist der Behälter oder Körper 1 als Basis derart ausgeführt, dass er als Turm zur Aufnahme von Windkraftanlagen 5 bekannter Art dient. Der damit erzeugte Strom kann bei Bedarf mittels einer elektrischen Heizpatrone auch zur Erzeugung von Wärme genutzt werden und somit der Windstrom ebenfalls gespeichert werden.Another application of the energy tower is the use of wind power. This is the container or body 1 as a base designed such that it serves as a tower for receiving wind turbines 5 known type serves. If necessary, the electricity thus generated can also be used to generate heat by means of an electric heating cartridge, and thus the wind power can also be stored.

Mit einer zusätzlichen Ausstattung des Energieturmes mit einem Blockheizkraftwerkes (für Biogas, Pflanzenöl) oder eines Heizkessels (für Holz, Pellets) als Notversorgung ist eine vollständige autarke Versorgung eines Objektes mit Wärme und Strom möglich.With an additional equipment of the energy tower with a combined heat and power plant (for biogas, vegetable oil) or a boiler (for wood, pellets) as an emergency supply is a complete self-sufficient supply of an object with heat and electricity possible.

An der Rückseite, Schattenseite des Energieturmes ist eine Verkleidung 6 mit Mehrfachfunktion vorgesehen, welche als zusätzliche Isolierung für den Behälter oder Körper 1 gegen Abstrahlung von thermischer Energie dient,
welche auch als Werbefläche nutzbar ist, oder zur Verwendung für sportliche Zwecke ausgestaltet ist, z. B. als Kletterwand.At the back, the shadow side of the energy tower is a panel 6 provided with multiple function, which as additional insulation for the container or body 1 against radiation of thermal energy,
which is also usable as an advertising space, or designed for use for sporting purposes, for. B. as a climbing wall.

Die Vision des Energieturmes:The vision of the energy tower:

  • bis zu 100% autarke Vollversorgung von Objekten mit Wärme und Strom, mit bis zu 100% erneuerberer Energie aus Sonne, Wind und Biomasse, mit bis zu 100% Amortisation und damit im wesentlichen kostenfrei.up to 100% self-sufficient full supply of objects with heat and electricity, with up to 100% renewable energy from the sun, wind and biomass, with up to 100% amortization and thus essentially free of charge.

Claims (6)

Energieturm dadurch gekennzeichnet, dass ein im wesentlichen aufrecht stehender Behälter für flüssige Speichermedien, oder ein Körper 1 aus festen Speichermedien, umhüllt mit einer thermischen Isolierung, zur Speicherung von thermischer Energie vorgesehen ist, dass der Behälter oder Körper 1 mit wenigsten einer, um mindestens eine Achse schwenkbaren Vorrichtung 2/3 zur Aufnahme und Positionierung von Elementen zum sammeln von thermischer Solarenergie 4 ausgestattet ist, dass der Behälter oder Körper 1 als Trägerbasis für eine im oberen Bereich angeortnete herkömmliche Windkraftanlage 5 dient.Energy tower characterized in that a substantially upright container for liquid storage media, or a body 1 made of solid storage media, enveloped with a thermal insulation, designed to store thermal energy that is the container or body 1 with at least one, pivotable about at least one axis device 2 / 3 for receiving and positioning elements for collecting thermal solar energy 4 is equipped that the container or body 1 as a support base for a conventional high-altitude wind turbine 5 serves. Energieturm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Aufnahme von Solarelementen 2 aus einer im wesentlichen um eine senkrechte Achse 2a um den Behälter oder Körper 1 schwenkbare Basiskonstruktion 2 besteht, dass an der Basiskonstruktion 2 wenigstens eine weitere Vorrichtung 3 zur Aufnahme von Solarelementen 4 vorgesehen ist, welche um eine im wesentlichen waagrechte Achse 3a schwenkbar ist. dass mit beiden Vorrichtungen 2/3 die Solarelemente 4 mehrachsig mittels bekannter Antriebs- und Steuerungstechnik optimal der Sonne nachgeführt werden und bei Schneefall oder Sturm in eine vorteilhafte Parkposition verfahren werden.Energy tower according to claim 1, characterized in that the device for receiving solar elements 2 from a substantially about a vertical axis 2a around the container or body 1 swivel base construction 2 that exists at the base construction 2 at least one other device 3 for receiving solar elements 4 is provided, which about a substantially horizontal axis 3a is pivotable. that with both devices 2 / 3 the solar elements 4 multiaxial using known drive and control technology optimally track the sun and be moved in snowfall or storm in an advantageous parking position. Energieturm nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung 2 zur Aufnahme von Solarelementen 4 an ihrer Rückseite, Schattenseite mit einer Verkleidung 6 mit Mehrfachfunktion ausgestattet ist, dass diese Verkleidung 6 als zusätzliche Isolierung für den Behälter oder Körper 1 gegen Absstrahlung von thermischer Energie dient. dass diese Verkleidung 6 als Werbefläche verwendet wird. dass diese Verkleidung 6 zur Verwendung für sportliche Zwecke ausgestaltet ist, z. B. als Kletterwand.Energy tower according to claim 1 and 2, characterized in that the device 2 for receiving solar elements 4 at its back, shadow side with a panel 6 equipped with multiple function is that this panel 6 as additional insulation for the container or body 1 against radiation of thermal energy is used. that this disguise 6 used as advertising space. that this disguise 6 is designed for use for sporting purposes, for. B. as a climbing wall. Energieturm nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mit den Solarelementen 4 aufgenommene thermische Energie, welche nicht direkt genutzt wird in das Speichermedium eingebracht wird. dass der mit der Windkraftanlage 5 erzeugte Strom wenn er nicht direkt verbraucht wird, wahlweise ins Netz oder bei Bedarf mittels eines elektrischen Wärmeerzeugers ins Speichermedium eingespeist wird.Energy tower according to claim 1 and 2, characterized in that the with the solar elements 4 recorded thermal energy, which is not used directly is introduced into the storage medium. that with the wind turbine 5 generated electricity if it is not consumed directly, either into the grid or if necessary by means of an electric heat generator is fed into the storage medium. Energieturm nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass dieser mit einer Anlage zur Verstromung von Wärme gekoppelt ist, welche überschüssige Wärme insbesonders solare Wärme in Strom verwandelt. dass die Verstromungsanlage in der Weise installiert ist, dass sowohl Wärme direkt während der Erzeugung, als auch zeitversetzt zu jeder Tages- und Nachtzeit aus dem Speicher verstromt werden kann.Energy tower according to claim 1 to 4, characterized in that it is coupled to a plant for the generation of electricity from heat, which transforms excess heat in particular solar heat into electricity. that the power plant is installed in such a way that both heat directly during generation, as well as time-delayed at any time of day or night from the memory can be converted. Energieturm nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass dieser zur Notversorgung mit einem Blockheizkraftwerk zur Erzeugung von Strom und Wärme, oder mit einem Heizkessel für Öl-Gas-Holz- usw. zur Erzeugung von Wärme gekoppelt ist.Energy tower according to claim 1 to 5, characterized in that it is coupled to the emergency power supply with a combined heat and power plant for generating electricity and heat, or with a boiler for oil-gas-wood, etc. for generating heat.
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