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Die Erfindung betrifft ein Pumpspeicher-Kraftwerk, das auf der Anmeldeschrift
DE 10 2012 008 876.0 (
PCT/DE 2013/000237 ) basiert und nach Patentanspruch 1 und den folgenden Ansprüchen die spezifische Speicherfähigkeit durch die Gewichtung einer geregelten stationären oder dynamischen Taucheigenschaft des Archimedischen Speicherkraftwerks aus der Schwimmfähigkeitsphase heraus einstellbar macht und gegenüber dem Stand der Technik maßgeblich erhöht.
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Pumpspeicher-Kraftwerke auf dem Lande sind seit mehr als einem Jahrhundert als Stand der Technik bekannt, um Überschüsse der Stromerzeugung in potenzielle Energie mittels dem Medium Wasser für eine spätere Nutzung mit einem gewissen Wirkungsgradabschlag zu speichern. Das Wasser wird dazu durch Pumpen auf eine höhere geodätische Höhe in einen Speicher, bzw. in einen höher liegenden See gepumpt. Besteht ein hoher Strombedarf, der von den aktiven Kraftwerken nicht unmittelbar gedeckt werden kann, steht dem Verbraucher diese potenzielle Energie über die Fallhöhe des Wassers zur Umwandlung in den Wasserturbinen in mechanische Arbeit und den daran gekoppelten elektrischen Generatoren für einen schnellen Stromabruf zur Verfügung.
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Ein gewichtiger Nachteil der bekannten Pumpspeicher-Kraftwerke ist der erhebliche Platzbedarf, falls es sich um ein vollsynthetisch erstelltes Kraftwerk handelt. Des Weiteren korreliert die Realisierung eines Pumpspeicher-Kraftwerks häufig nicht mit den Interessen vieler Gruppierungen, insbesondere nicht mit den Belangen der Naturschutzverbände.
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Trotz dem wachsenden Strombedarf und dem geplanten Ersatz der Atomkraftwerke durch alternative Kraftwerke, insbesondere durch Wind- und Sonnenkraftwerke aller Art, gibt es aus politischer Sicht erhebliche Probleme die notwendigen Speichertechnologien für eine vorteilhafte Netzstabilisierung durchzusetzen.
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Auch besteht eine große Abhängigkeit der vorliegenden Wasser-Speicher-Kraftwerke vom Geschehen des Wetters, bzw. von den Ereignissen der Regenhäufigkeit. Da in heißen Wetterphasen eine nicht unerhebliche Verdampfungsrate vorliegt und die betreffenden Gewässer auch für die Trinkwasserversorgung meist eine wesentliche Rolle spielen, kann es zur ernsthaften Wasser-Knappheit kommen, die den Speicherprozess stören, bzw. sogar temporär unmöglich machen.
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Bewegen wir uns aus dem europäischen Raum in die Bereiche, die weiträumig um den Äquator liegen, finden wir riesige Land-Zonen, die ein hohes Potenzial an Wind- und Sonnenenergie für die Stromerzeugung aufweisen. Eine einfache Speicherung der Energie mittels der herkömmlichen Pumpspeicher-Technologien kann jedoch wegen dem fehlenden Wasser als Speichermedium und den fehlenden notwendigen Erhebungen in den wenigsten Fällen erfolgen.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Typ von Pumpspeicher-Kraftwerken zu konzipieren, der auf dem bekannten, einfachen und herkömmlichen physikalischen Prinzip basiert und weder Platzprobleme mit sich bringt noch in absehbarer Zeit Knappheit des Hauptmediums Wasser aufweisen wird. Ein Schwerpunkt der Erfindung betrifft hier die Erhöhung der spezifischen Speicherfähigkeit des Schwimm- und Tauchkraftwerks, in dem das Kraftwerk auch in sehr große Wassertiefen absinken kann. Hierdurch werden auch die nutzbaren Druckverhältnisse für die Wasserturbinen zur Erhöhung deren spezifischen Leistungen drastisch angehoben. In Folge werden die Volumenbedarfe für die projektierten Speicherenergie-Mengen mit deren Kosten mittels dieses Kraftwerktyps positiv beeinflusst.
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Neben den übersichtlichen physikalischen Gegebenheiten, dürften dann die politischen Bedingungen für die Umsetzungen des Speichertyps weltweit nicht ungünstig sein. Der Energieumwandlung mit alternativen Kraftwerken wird somit eine weitere Ausgangsbasis geboten, die mit dieser einfachen Speichertechnologie in Verbindung steht. Es ist zu erwarten, dass unter neuen günstigen Randbedingungen mit der Entwickelbarkeit der einfachen Speichertechnologie ein Durchbruch der alternativen Stromversorgung ohne größere politische Widerstände wahrscheinlicher wird.
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Die Aufgabenstellungen werden durch den erfindungsgemäßen Pumpspeicher-Kraftwerkstyp, genannt „Archimedisches Speicherkraftwerk”, mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, zusammen mit den nachfolgenden Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der alternativen Kraftwerke mit zweckmäßigen und nichttrivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen gegeben.
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Das wesentliche Merkmal der vertikal übereinander angeordneten Kammern, die durch Strömungskanäle verbunden sind, ist die Platzierbarkeit innerhalb von Gewässern, im Besonderen innerhalb von Meeren als Kern von Off-Shore-Speicher-Kraftwerken. Mittels der beiden übereinander liegenden Kammern besteht die Basis für die Erzeugung des Fallhöhen-Potenzials des dazu benötigten Wassers während der Schwimmphase des Kraftwerks. Da sich das Pumpspeicher-Kraftwerk vorzugsweise innerhalb des Meeres befindet, gibt es praktisch zu keinem Zeitpunkt Knappheit an dem zentralen Medium Wasser, das hier für die Energiespeicherung notwendig ist.
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Da die Meere die Möglichkeiten bieten große Tiefen für die Energiespeicherung, z. B. durch die Tauchfähigkeit des Archimedischen Speicherkraftwerks aus der Schwimmfähigkeit heraus zu nutzen, lässt sich durch die Druckerhöhung der Wassersäule, die sich dann über der unteren Kammer einstellt, enorme spezifische Energiespeicherraten erreichen.
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Die Örtlichkeit des Speicherkraftwerks würde man üblicherweise zur Kleinhaltung der Übertragungsverluste in der Nähe von alternativen Kraftwerken beheimaten, wo die Speicherung der überschüssigen Energie dann als Zwischen-Puffer wirkungsgradgünstig direkt erfolgen kann.
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In den unteren Kammern wird die Anordnung der Wasserpumpen mit den Elektromotoren getätigt, die mittels den von den betreffenden Kraftwerken gelieferten Überschussströmen angetrieben werden. Die Wasserpumpen fördern das Wasser aus den unteren Kammern über ihren Austrittskanal in die Meeresumgebung, um somit Platz zu schaffen für die Energieumwandlung des geodätisch höher liegenden Wassers aus der oberen Kammer.
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Die oberen Kammern würde man in der einen Version z. B. für die die Definition der Schwimmphase als Volumina geringerer Größe ausbilden, in dem die regelbaren Öffnungen und Strömungszuführungen und die -Verteilung zu den Fallkanälen, die mit den unteren großvolumigen Kammern verbunden sind, untergebracht sind. Somit könnte man bei dem wichtigen Parameter der Fallhöhe in den Betriebsphasen, in denen man vom Speicherkraftwerk Energie in Form von Strom abruft, auch in Schwimmphasen direkt von der Oberfläche des Gewässers, bzw. der Meeresoberfläche ausgehen. In den unteren großvolumigen Kammern steigt die Wasseroberfläche mit den Wassermengen an, die durch die Fallkanäle über die Wasserturbinen einströmen, wodurch sich eine Minderung der Fallhöhe während der Nutzung der Speicherenergie ergibt, was ein wesentlicher Parameter bei der Auslegung des Kraftwerkstyps bedeutet.
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Zum Schutz von Lebewesen, insbesondere der Fische, werden in den oberen Kammern und/oder zusätzlich auch in den Ansaugkanälen der Turbinen wasserdurchlässige Rückhaltevorrichtungen zu deren Schutz angebracht.
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Durch die sehr vorteilhafte Tauchfähigkeit in große Meerestiefen wird die prozentuale Minderung der spezifischen Leistung, bzw. spezifische Speicherfähigkeit durch den Wasseranstieg in der unteren Kammer sehr stark reduziert.
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Die zu speichernden Überschussenergien, z. B. der Wind-Kraftwerke, betreffen also die Stromzuführungen zu den Elektromotoren, die die Wasserpumpen in den unteren Kammern antreiben und dadurch zur Schaffung des Massen- und Höhenpotenzials des Wassers genutzt werden, das dann aus dem Meer durch von Schiebern oder Ventilen kontrollierten Öffnungen auf dem geodätisch höheren Niveau in die oberen Kammern einströmt.
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In der Tauchphase wirkt die Wassersäule entsprechend der Tauchtiefe zusätzlich über den oberen offenen Kammern zur Erhöhung der Druckdifferenz zwischen den wirksamen Oberflächen für die maßgebende Fallhöhe der Wasserturbinen. Dadurch ergibt sich die vorteilhafte Steigerung des Energieinhalts pro Volumen, wodurch auch mit relativ kleinen Kraftwerksabmessungen sehr große absolute Energiemengen speicherbar werden.
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Die Auslegung des Kraftwerks auf die entsprechenden Tauchtiefen erfordert den Einsatz bestimmter Werkstoffe, wie z. B. Stahlbeton, wobei die Stärken der Wandungen den Wasserdrücken in den angestrebten Tiefen angepasst werden müssen, da auch das permanente zyklische Ab- und Auftauchen neben dem maximalen Druckniveau der Belastungen auch mit nicht zu vernachlässigenden Low Cycle Fatigue Beanspruchungen in Verbindung steht.
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Findet nun die Anforderung statt, dass der Speicher Energie in Form einer Stromlieferung abgeben soll, werden die Wasserturbinen, die ebenfalls in den unteren Kammern positioniert sind, durch das Wasser der oberen Kammer über die Verbindungskanäle bei der aktuell vorliegenden Fallhöhe, ggf. mit einem hohen Vordruck der betreffenden Tauchtiefe, beaufschlagt. Die Wasserturbinen sind an die elektrischen Generatoren gekoppelt, die die mechanische Leistung der Turbinen in elektrische Energie umwandeln. Der Transport der elektrischen Energie der Generatoren erfolgt über Leitungen und Kontaktschienen, die z. B. in den Führungspfeilern des Kraftwerks integriert sind, zu verschiedenen Wandlern in das oder die Netze, bzw. wird den Verbrauchern mit den gewünschten Spannungen zugeführt.
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Zur Beeinflussung des dynamischen Verhaltens des Pumpspeicherkraftwerks in den Abtauch- wie auch Auftauchphasen besitzt das Kraftwerk die entsprechenden Messgeräte, die jederzeit das augenblickliche dynamische Verhalten wie auch die Örtlichkeit feststellen können. Das dynamische und stationäre Verhalten des Kraftwerks an den betreffenden Soll-Örtlichkeiten, bzw. Tauchtiefen wird durch Regeleingriffe spezieller Regeleinrichtungen kontrolliert. Hierzu werden mindestens die Erfassung der Geschwindigkeit und deren Änderungen mit der Identifikation der Örtlichkeit des Kraftwerks bezüglich dem Gewässergrund und der Gewässeroberfläche getätigt. Mittels der Regelung wird der Turbinenbetrieb, wie auch der Pumpbetrieb, die in bestimmten Tauch- oder Schwimmphasen auch simultan ablaufen können, in Abhängigkeit der Forderungen hinsichtlich der Bewegungsdynamik und der Soll-Örtlichkeit, kontrolliert und beeinflusst.
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Hierzu sind auch Volumina, die mit Wasser gefüllt und entleert werden können, für die Feinabstimmung des Kraftwerksgewichts vorgesehen, die unabhängig und wasserdicht trennbar vom Speichervolumen der unteren und oberen Kammern in der Kraftwerkswandung untergebracht sind.
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Als eine Soll-Hauptführungsgröße der im allgemein gekoppelten Regelungen dient der aktuelle Quotient der global wirksamen Kraftwerksdichte zur lokalen Wasserdichte des Wassers um das Speicherkraftwerk herum, um die Regelung der Ventile, Motoren, Pumpen und Turbinen in gewünschter Form zielgerichtet zu beeinflussen.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Beschreibungen mehrerer Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren allein gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegeben Kombination sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Die Figuren zeigen:
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1 eine Prinzip Darstellung der Hauptkomponenten des Off-Shore-Pumpspeicher-Kraftwerks in der Schwimmphase, wobei die offene, obere Kammer relativ kleinvolumig gestaltet ist und die regelbaren Öffnungs- und Schließvorrichtungen für das ein/ausströmende Wasser enthält;
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2 eine Prinzip Darstellung des Off-Shore-Pumpspeicher-Kraftwerks in der Tauchphase, wobei die offene, obere Kammer vollständig mit Wasser gefüllt ist und mit dem Vordruck der darüber stehenden Wassersäule bis zur Wasseroberfläche zur Umgebung versehen ist;
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3 eine Prinzip Darstellung des Off-Shore-Pumpspeicher-Kraftwerks in der Tauchphase nahe dem Meeresboden, wobei die offene, obere Kammer vollständig mit Wasser gefüllt ist und mit dem fast maximalem Vordruck der darüber stehenden Wassersäule bis zur Wasseroberfläche zur Umgebung versehen ist und eine Be- und Entlüftungsvorrichtung zur Umgebung über der Wasseroberfläche besitzt;
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4 ein zeitliches Betriebsdiagramm über die Schwimm-, Schwebe- und Taucheigenschaft des Kraftwerks, das über den Quotient der global wirksamen Dichte des Kraftwerks zur örtlichen Dichte des Wassers charakterisierbar ist.
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Die 1 zeigt prinzipiell das Pumpspeicher-Kraftwerk 1 in der Schwimmphase mit den z. B. nach oben offenen Kammern 2, die die regelbaren Öffnungen 8 mit z. B. regelbaren Schiebern 9 beinhalten. Zum Schutz von Lebewesen wird über der Ansaugöffnung der Turbine des Kanals 4 eine wasserdurchlässige Rückhaltevorrichtung 34 angebracht. Die Kammern 2 haben die wesentliche Aufgabe ihre Wasser-Oberflächen 23 nahe zur geodätischen Höhe der Meeresoberfläche 22 als obere Potenzialfläche für die aktuelle Fallhöhe weitgehend gleich zu halten. Das bedeutet, dass der Wasserdurchsatz aus dem Meer durch die regelbaren Öffnungen 8, bzw. den Ventilen und Schiebern 9 in die offenen Kammern 2 nur geringe Abschläge an der Fallhöhe bewirken und somit die Wasseroberfläche 23 nur geringfügig von der Meeresoberfläche 22 abweicht.
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Wird das regelbare Ventil 7 des Verbindungskanals 4 geöffnet, findet die Beaufschlagung der Wasserturbinen 10 mit einer Fallhöhe 6 statt. Das Regelventil 7 ließe sich in der Schwimmphase einsparen, falls die Regelung für den Wasserturbinenbetrieb durch die regelbaren Öffnungen 8 der relativ kleinvolumigen Kammer 2 bewerkstelligt werden würde.
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Das Wasser der oberen Kammer 2 durchströmt also die Wasserturbine 10 und gelangt über den Turbinenaustritt in die untere großvolumige Kammer 3, die über deren Längen-Dimensionierungen im Wesentlichen die Speicherkapazität des Pumpspeicher-Kraftwerks 1 in der Schwimmphase festlegt.
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Möchte man in der Schwimmphase eine Speicherkapazität von z. B. 100 MWh realisieren, wird man bei einer vorgesehenen mittlere Fallhöhe 6 von z. B. 10 m und einer unteren Kammerhöhe von ebenfalls 10 m eine Fläche von über 3.7 × 105 m2 benötigen, was einer Quadratlänge von ca. 610 m entspricht. Sind die Randbedingungen für eine sehr große Fallhöhe 6 mit 100 m bei gleicher Kammerhöhe gegeben, lässt sich das Speichervolumen und der Flächenbedarf auf 3.7 × 104 m2 zehnteln, was dann einer Quadratlänge von weniger als 200 m für einen 100 MWh-Speicher entspricht.
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Die Aufwendungen pro MWh für das Pumpspeicher-Kraftwerk im Meer ist bei vorgegebenem Speichervolumen sehr stark abhängig von den Dimensionierungsmöglichkeiten der zu realisierenden Fallhöhen 6, die durch die Erstreckung von der Meeresoberfläche 22 bis zur mittleren Wasseroberfläche 24 in der unteren Kammer 3 gegeben ist.
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Je höher die spezifische Leistung der Wasserturbinen 10 über die erhöhte Fallhöhen sich darstellen, je geringer wird der Flächenbedarf des Kraftwerks 1 sein. Zum andern werden die tief angeordneten Speicherkammern 3 bis auf den Verbindungskanal 4 zum Zulauf in Kammer 2 dann kaum eine Störung für den Schiffsverkehr darstellen können.
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Wie schon erwähnt, wird die potenzielle Energie in den Wasserturbinen 10 mit den angekoppelten elektrischen Generatoren 11 unter Berücksichtigung der Komponentenwirkungsgrade in elektrische Energie umgewandelt. Der erzeugte Strom wird dann über die Leitungen 27 an das Netz für die Verteilung an die Verbraucher abgeführt.
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Besteht von den alternativen Kraftwerken oder über das Netz ein Stromüberschuss wird der Strom über die Leitungen 26 den Elektromotoren 13 der Wasserpumpen 12 in der unteren Kammer 3 zum „Füllen” des Energiespeichers durch ein Herauspumpen des Wassers aus der Kammer 3 bewerkstelligt.
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Da es sich um Stromübertragungen eines beweglichen Kraftwerks handelt, wird es sinnvoll sein, einen Stromfluss über Gleitkontakte 18, bzw. Gleitschienen 28 zu ermöglichen.
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Vorteilhafterweise wird man die Gleitkontakte 18 stationär in mindestens einem Führungspfeiler 20 vorsehen. Entgegen der Darstellung in 1, erbringt es für eine störungsfreie Vertikalbewegung und die sichere horizontale Führung Vorteile, wenn der Führungspfeiler 20 durch eine kraftwerksinnere Öffnung, die im Bereich des Kraftwerksschwerpunkts liegt, geführt wird und somit durch eine kraftwerkszentrale Führungsschacht örtlich mit definiert wird.
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Das Pumpspeicher-Kraftwerk 1 wird entsprechend der Bedürfnisse und Randbedingungen – „Energie Speichern”, „Strom in vorgegebener Menge liefen” und – weitere Prozessanforderungen, wie z. B. Ab- oder Auftauchen – die der Kraftwerksregelung 15, 25 über Signale mitgeteilt werden, die betreffenden Signale an die Vorrichtungen, bzw. Aktuatoren der maßgebenden Komponenten, wie z. B. Ventile 7, 9, 14, Pumpen und Elektromotoren 12, 13 oder Wasserturbinen und Generatoren 10, 11 aussenden.
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Der erfindungsgemäße Schwerpunkt der Aufgabenstellung, die Erhöhung der spezifischen Speicherfähigkeit des Kraftwerks, wird in den Figuren 2 und 3 behandelt. Hierzu wird die Tauchfähigkeit des Archimedischen Speicherkraftwerks in der Weise genutzt, dass die obere offene Kammer 2 bis zum Sperrventil 7 einen zusätzlichen Vordruck durch die darüber stehende Wassersäule, die sich bis zur Meeresoberfläche 22 erstreckt, verspürt. Die Turbine besitzt somit für die Umwandlung der potenziellen Energie eine Fallhöhe 6, die man von der Meeresoberfläche 22 bis zur Wasseroberfläche 24 der unteren Kammer misst.
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Zur Versorgung des Tauchkraftwerks mit Luft, werden nach Anspruch 9 Be- und Entlüftungsleitungen 5 von über der Meeresoberfläche bis zum Kraftwerk geführt, wobei der Atmosphärendruck der Umgebung durch diese Leitungen vorwiegend in die untere Kammer 3 oder in Räumlichkeiten, in denen sich Menschen aufhalten können, geführt werden. Hierdurch besteht ein definierter Gasdruck über der Wasseroberfläche 24. Falls keine Luft unter Umgebungsdruck benötigt wird, lassen sich diese Leitungen 5, wie in 2 angedeutet, einsparen.
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Die Leitungen 5, die je nach Speicherbedarf entsprechend der Tiefenauslegung, enorme Längen aufweisen und die Kraftwerksbewegung von den mechanischen Wechselbeanspruchungen des Auf- und Abtauchens über längere Lebenszyklen ertragen müssen, können als starre Kamine oder als flexible, druckstabile Schläuche, bzw. Schnorchel gestaltet sein.
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Die 3 zeigt das Kraftwerk 1 kurz vor dem Meeresboden 30, was im Allgemeinen bedeutet, dass in der Abtauchphase für das sichere, weiche Aufsetzen des Kraftwerks eine geregelte Bremsphase unter Nutzung der sicherheitsrelevanten momentanen Messwerte der Örtlichkeit, Geschwindigkeit und Verzögerung vorausgegangen ist, wobei die Pumpen 12 zur globalen Dichtereduktion des Kraftwerks 1 Wasser der unteren Kammer 3 in die Meeresumgebung ausgestoßen haben. Die Regelung erfolgt entsprechend dem Anspruch 8 auf einen Solldichtequotienten der beeinflussbaren globalen wirksamen Kraftwerksdichte zur örtlichen Wasserdichte um das Kraftwerk.
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In der 4 wird diese dynamische Regelungsphase des Abbremsens über der Zeitachse Z, durch die Auftragung der global wirksamen Dichten des Kraftwerks als Quotient (Q_RHO) zur Wasserdichte im Zeitbereich zwischen den Zeitpunkten Z2 bis Z5 gezeigt.
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Das Kraftwerk schwimmt oder taucht auf bei Quotienten Q_RHO < 1. Werden die Werte Q_RHO > 1 so wird das Kraftwerk abtauchen. Den stationären Schwebezustand erhält man bei dem Quotienten Q_RHO = 1.
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Läuft man vom Zeitpunkt Z1 los, so liefert das Speicherkraftwerk im Schwimmzustand den Verbrauchern Strom (St-L). Zum Zeitpunkt Z2 wird die global wirksame Dichte des Kraftwerks durch die über die Turbinen in die untere Kammer eingeströmten Wassermassen größer als 1, wodurch das Abtauchen des Kraftwerks beginnt und die obere Kammer 2 vollständig mit Wasser gefüllt wird. Schon vor dem Zeitpunkt Z3 erfolgen die Abschaltung der Turbinen und das Anschalten der Pumpen, die unter Stromaufwand (St-A) Wasser aus der unteren Kammer 3 in die Meeresumgebung zur globalen Dichterabsenkung des Kraftwerks 1 fördern. Im Zeitraum von Z3 bis Z4 gelingt es dann den Schwebezustand (keine Energieänderung im Kraftwerk, St-0) für die Phase Z4–Z5 zu erzeugen, wie das z. B. kurz für dem Aufsetzen am Meeresboden notwendig ist. Mit der globalen Dichteerhöhung des Kraftwerks könnte dann beim Zeitpunkt Z6 das sanfte Aufsetzen des Kraftwerks am Meeresgrund erfolgen und die Entleerung des Speichers (St-L) unter höchsten spezifischen Leistungen der Turbine bis zum Zeitpunkt Z7 durchgeführt werden.
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Der leere Speicher wird dann bei Überschussstrom, z. B. der Wind- und Sonnenkraftwerke, durch Betreiben der Pumpen (St-A) mit der Absenkung der globalen wirksamen Kraftwerksdichte wieder gefüllt. Ab dem Zeitpunkt Z8, an dem der Dichtequotient Q_RHO den Wert 1 erreicht hat, beginnt bei weiterem Auspumpen von Wasser aus der unteren Kammer 3 die Auftauchphase, die zum Zeitpunkt Z9 soweit abgeschlossen ist, dass nahezu ähnliche Zustände, jetzt wieder in der Schwimmphase, in der oberen und unteren Kammer 2, 3 im Kraftwerk 1 vorliegen, wie sie zum Startzeitpunkt Z1 waren.
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Zur Stabilisierung fest vorgegebener Kraftwerkstauchstrecken, wird, wie schon erwähnt, zumindest ein Führungspfeiler 20, der im Meeresboden verankert ist, Verwendung finden.
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Im Falle, dass das Archimedische Speicherkraftwerk keine Luft und/oder den Umgebungsdruck während der Tauchphasen benötigen würde, ließe sich das markante und aufwendige Kraftwerksmerkmal der Be- und Entlüftungsleitungen 5 einsparen. Die untere Kammer 3 hätte dann einen variablen Gasdruck, je nach Wasservolumenanteil, über der Wasseroberfläche 24. Die Schwimm- und Tauchfähigkeit des Archimedischen Kraftwerks wäre durch den variablen Unterdruck in der Kammer 3 prinzipiell nicht beeinträchtigt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Pumpspeicher-Kraftwerk
- 2
- Obere Kammern (ggf. zur Luftatmosphäre offen, bzw. keine Decke)
- 3
- Untere Kammern
- 4
- Verbindungskanäle
- 5
- Be- und Entlüftungskanäle der unteren Kammern, Schnorchel, optional
- 6
- Fallhöhe
- 7
- Regelbare Ventile der Verbindungskanäle
- 8
- Regelbare Öffnungen der oberen Kammern
- 9
- Verschließvorrichtungen, z. B. Schieber
- 10
- Wasserturbinen
- 11
- el. Generatoren mit Wasserturbinen verbunden
- 12
- Wasserpumpen
- 13
- Elektromotoren mit Wasserpumpen verbunden
- 14
- verschließbare Austrittskanäle stromab Wasserpumpen
- 15
- Kraftwerksregelung für dessen Bewegung und Stillstand
- 16
- Stromleitungen für el. Motoren der Wasserpumpen
- 17
- Stromleitungen der el. Generatoren
- 18
- Stromkontakt bewegliches Kraftwerk zum Führungspfeiler
- 19
- Kraftwerkswandungen
- 20
- Führungspfeiler: Anordnung vorzugsweise Verlauf im Bereich durch einen Kraftwerksschwerpunkt-Schacht (in Figuren nicht dargestellt)
- 21
- Dämpfungsvorrichtungen
- 22
- Gewässeroberfläche (Meeresoberfläche)
- 23
- Wasseroberfläche obere Kammer 2
- 24
- Wasseroberfläche untere Kammer 3
- 25
- Kraftwerksregelung zum Füllung und Entleerung des Speichers
- 26
- Stromzuführleitungen, z. B. von Wind- oder Photovoltaik-Kraftwerken
- 27
- Stromabführleitungen des Pumpspeicher-Kraftwerks
- 28
- Stromleitschiene
- 30
- Gewässerboden (Meeresboden)
- 31
- Geschwindigkeitsmesser, Beschleunigungsmesser, Verzögerungsmesser
- 32
- Tiefenmesser, Abstandsmesser zum Gewässerboden 30
- 33
- Vorrichtung zur Dichteabstimmung Kraftwerk/Gewässer: Volumen mit Pumpen und Ventilen zur Feinabstimmung des Kraftwerkgewichts
- 34
- Sicherheitssystem für Lebewesen in Kammer 2 oder im Turbinenansaugtrakt 4
- Q_RHO
- Dichtequotient: globale wirksame Gesamtdichte Kraftwerk mit Wasserinhalt zur Wasserdichte (Diagramm-Ordinate)
- Z
- Zeit (Diagramm-Abszisse)
- Z1–Z9
- Zeitpunkte von Speicherkraftwerksphasen (Schwimmen-Schweben-Tauchen auf/ab)
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012008876 [0001]
- DE 2013/000237 [0001]
