DE102013205475A1

DE102013205475A1 - Energy storage device for the temporary reversible storage of excess energy

Info

Publication number: DE102013205475A1
Application number: DE102013205475.0A
Authority: DE
Inventors: Ralf Christian
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2013-03-27
Filing date: 2013-03-27
Publication date: 2014-10-02

Abstract

Energiespeichereinrichtung zur temporären reversiblen Speicherung überschüssiger Energie, umfassend wenigstens einen unter Wasser anzuordnenden Auftriebskörper (4) sowie ein Antriebsmittel (5) mit einer Elektromaschine (6), die als Motor und als Generator betreibbar ist, wobei der Auftriebskörper (4) mittels der mit temporär vorhandener überschüssiger und der Speichereinrichtung (1) zugeführter Energie als Motor betriebenen Elektromaschine (6) in die Tiefe bewegbar ist, und der zur Energieerzeugung aufsteigt und dabei die als Generator betriebene Elektromaschine (6) antreibt.Energy storage device for the temporary reversible storage of excess energy, comprising at least one float (4) to be arranged under water and a drive means (5) with an electric machine (6) which can be operated as a motor and as a generator, the float (4) being temporarily by means of the Existing excess energy supplied to the storage device (1) as a motor-operated electric machine (6) can be moved into the depth, and which rises to generate energy and thereby drives the electric machine (6) operated as a generator.

Description

Die Erfindung betrifft eine Energiespeichereinrichtung zur temporären reversiblen Speicherung überschüssiger Energie. The invention relates to an energy storage device for the temporary reversible storage of excess energy.

Energie wird heutzutage auf unterschiedlichste Weisen erzeugt, wobei insbesondere alternative Energieerzeugungsformen immer stärker in den Fokus rücken. Hierunter sind neben Solaranlagen insbesondere Windenergieerzeugungsanlagen zu nennen, die sowohl an Land als auch Offshore aufgebaut werden. Diesen Energieerzeugungseinrichtungen, seien es Solaranlagen oder Windanlagen, gemein ist, dass der Umstand, ob sie Energie erzeugen oder nicht, letztlich davon abhängt, ob die erzeugenden Randbedingungen gegeben sind, ob also ausreichend Sonnenlicht zur Verfügung steht oder ob der Wind bläst. Dies führt wiederum dazu, dass mitunter Energie erzeugt wird und dem Energieversorgungsnetz zur Verfügung steht, wenn hinreichend Energie im Netz vorhanden ist, mithin also kein Bedarf an der beispielsweise über die Windkraftanlage erzeugten Energie besteht. Mitunter wird auch soviel Energie bereitgestellt, dass das Versorgungsnetz an seine Kapazitätsgrenze stößt. Letztlich sind also Situationen gegeben, in denen überschüssige Energie erzeugt wird, die also nicht benötigt wird. Um hier zumindest teilweise Abhilfe zu schaffen werden beispielsweise Windkraftanlagen zu Zeiten, in denen bekannt ist, dass weniger Energie benötigt wird, nicht betrieben, um nicht unnütz Energie zu erzeugen, bzw. werden stillgelegt, werden die Netzkapazität nahezu ausgeschöpft ist, um das Netz nicht über Gebühr zu belasten. Gleichwohl sind jedoch die Randbedingungen, die zum Betrieb einer alternativen Energieerzeugungsanlage wie beispielsweise einer Windkraftanlage benötigt werden, gegeben, werden jedoch nicht genutzt. Zweckmäßig wäre es, wenn die überschüssige Energie temporär gespeichert werden könnte, um sie dann, wenn sie benötigt wird, aus dem Speicher zu ziehen. Energy is generated today in many different ways, with particular emphasis on alternative forms of energy production. In addition to solar plants, these include, in particular, wind power generation plants that are constructed both on land and offshore. These power generation facilities, whether solar or wind turbines, have in common that the fact whether they generate energy or not, ultimately depends on whether the generating boundary conditions are given, ie if sufficient sunlight is available or if the wind blows. This in turn means that sometimes energy is generated and the power grid is available when sufficient energy is available in the network, so therefore there is no need for the example generated by the wind turbine energy. Sometimes enough energy is provided that the supply network reaches its capacity limit. Ultimately, there are situations in which excess energy is generated, which is not needed. In order to remedy this at least partially, for example, wind turbines are not operated at times when it is known that less energy is needed, so as not to unnecessarily generate energy, or are shut down, the network capacity is almost exhausted, not the network over charge. However, however, the constraints needed to operate an alternative power plant such as a wind turbine are given, but not utilized. It would be expedient if the surplus energy could be stored temporarily in order to remove it from the memory when it is needed.

Der Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, eine Möglichkeit zur reversiblen temporären Energiespeicherung überschüssiger Energie anzugeben. The invention is therefore based on the problem of specifying a possibility for reversible temporary energy storage of excess energy.

Zur Lösung dieses Problems ist erfindungsgemäß eine Energiespeichereinrichtung zur temporären reversiblen Speicherung überschüssiger Energie vorgesehen, umfassend wenigstens einen, vorzugsweise unter Wasser anzuordnenden, Auftriebskörper sowie ein Antriebsmittel mit einem Motor und einem Generator, wobei der Auftriebskörper mittels dem mit temporär vorhandener überschüssiger und der Speichereinrichtung zugeführter Energie betriebenen Motor in die Tiefe bewegbar ist, und der zur Energieerzeugung aufsteigt und dabei den antreibt. To solve this problem, an energy storage device for temporary reversible storage of excess energy is provided according to the invention, comprising at least one, preferably under water, buoyant body and a drive means with a motor and a generator, wherein the buoyant body by means of temporarily present with excess and the storage device supplied energy powered engine is in depth, and which rises to generate power while driving the.

Die erfindungsgemäße Energiespeichereinrichtung ermöglicht die Speicherung überschüssiger Energie, indem ein Auftriebskörper, beispielsweise ein Ballon oder ein nach unten offenes Gefäß oder ähnliches, der in einem Gewässer – sei es ein See oder Meer – unter Wasser vorgesehen ist, in eine größere Tiefe bewegt wird. Hierzu ist ein Antriebsmittel umfassend einen Motor und einen Generator vorgesehen. Wird nun der Energiespeichereinrichtung überschüssige Energie, die einzuspeichern ist, zugeführt, so wird der Motor angesteuert und mittels der überschüssigen Energie betrieben. Durch diesen Motorbetrieb wird der Auftriebskörper nach unten gezogen, das heißt, dass die dem Motor zugeführte elektrische Energie durch das Bewegen des Auftriebskörpers in eine größere Tiefe in „Lageenergie“ umgewandelt wird. Dies geschieht so lange, bis die einzuspeichernde Energiemenge entweder komplett abgebaut ist, oder bis der Auftriebskörper in die maximale Tiefe bewegt wurde. The energy storage device according to the invention allows the storage of excess energy by a buoyant body, such as a balloon or a downwardly open vessel or the like, which is provided in a body of water - be it a lake or sea - under water, is moved to a greater depth. For this purpose, a drive means comprising a motor and a generator is provided. Now, if the energy storage device excess energy to be stored, supplied, the motor is driven and operated by means of the excess energy. By this engine operation, the buoyant body is pulled down, that is, the electric energy supplied to the engine is converted into "attitude energy" by moving the buoyant body to a greater depth. This happens until the amount of energy to be stored is either completely degraded, or until the buoyant body has been moved to the maximum depth.

Die Antriebseinrichtung umfasst einen Generator. Soll nun dem Energiespeicher die in Form der „Lageenergie“ gespeicherte Energie wieder entzogen und in elektrische Energie umgewandelt werden, so wird der in seiner tiefen Position über ein geeignetes Bremsmittel gehaltene Auftriebskörper freigegeben, so dass er aufsteigen kann. Hierbei wird der Generator angetrieben, er erzeugt wiederum Energie, die sodann entweder in das Versorgungsnetz, aus dem die zuvor eingespeicherte Energie bezogen wurde, zurückgeführt wird oder zu anderen Zwecken genutzt wird. The drive device comprises a generator. If now the energy stored in the form of "potential energy" stored energy to be withdrawn and converted into electrical energy, the buoyancy body held in its low position via a suitable braking means is released so that he can ascend. In this case, the generator is driven, it in turn generates energy, which is then either in the supply network, from which the previously stored energy was obtained, is returned or used for other purposes.

Der Auftriebskörper kann, wenn er unter Wasser angeordnet wird, als Ballon oder als nach unten offenes Gefäß ausgeführt sein. Denkbar ist auch die Ausbildung als Vollmaterialkörper aus einem Material, das leichter als Wasser ist, z.B. einem Kunststoff oder Kunststoffschaum (z.B. Polystyrolschaum). Statt eines in einem Gewässer angeordneten Auftriebskörpers wäre grundsätzlich auch die Verwendung eines atmosphärischen Auftriebskörpers, z.B. eines mit Helium gefüllten Ballons, denkbar. Dieser wird über den Motor nach unten in die Tiefe gezogen, um Energie als Lageenergie zu speichern. Zur Rückgewinnung steigt der Heliumballon nach oben und treibt den Generator an. The buoyant body, when placed underwater, may be designed as a balloon or as a downwardly open vessel. Also conceivable is the formation as a solid material body of a material which is lighter than water, e.g. a plastic or plastic foam (e.g., polystyrene foam). Instead of a buoyant body arranged in a body of water, the use of an atmospheric buoyant body, e.g. a balloon filled with helium, conceivable. This is pulled down over the engine to store energy as potential energy. For recovery, the helium balloon rises and drives the generator.

Dabei kann die Energiespeichereinrichtung als „stand alone“-Anordnung extern zu einer entsprechenden Energieerzeugungseinrichtung positioniert sein, nachdem die überschüssige Energie ohne weiteres auch über längere Strecken über das Versorgungsnetz transportiert werden kann. Denkbar wäre beispielsweise eine Anordnung der Energiespeichereinrichtung zusammen mit mehreren Offshore-Energieerzeugungseinrichtungen in einer Art Windpark, wobei die einzelnen Energieerzeugungseinrichtungen über entsprechende Stromleitungen mit der Energiespeichereinrichtung verbunden sind. Liegt ein Energieüberschuss an, kann der von einer Energieerzeugungseinrichtung erzeugte überschüssige Strom über die Leitung der Energiespeichereinrichtung zugeführt und dort eingespeichert werden. In this case, the energy storage device can be positioned as a "stand alone" arrangement external to a corresponding energy generating device, after which the excess energy can easily be transported over longer distances over the supply network. It would be conceivable, for example, an arrangement of the energy storage device together with several offshore power generation facilities in a kind of wind farm, the individual power generation facilities via appropriate power lines with the Energy storage device are connected. If there is an energy surplus, the excess current generated by an energy generating device can be supplied via the line to the energy storage device and stored there.

Daneben kann die Energiespeichereinrichtung natürlich auch Teil einer solchen Offshore-Energieerzeugungseinrichtung sein. Sie kann also dortseits verbaut sein, so dass folglich die Energieerzeugungseinrichtung auch ihren eigenen Auftriebs-Energiespeicher besitzt, worauf nachfolgend noch eingegangen wird. In addition, of course, the energy storage device may also be part of such an offshore power generation facility. It can therefore be installed on the side, so that consequently the energy generating device also has its own buoyancy energy storage, which will be discussed below.

Die aus dem Energiespeicher zurückgewonnene elektrische Energie kann wie beschrieben beispielsweise dem Stromnetz zugeführt werden, wenn entsprechender Bedarf besteht. Sie kann aber auch bei verbauter Energiespeichereinrichtung entweder als zentraler Energiespeicher innerhalb z.B. eines Windparks oder als integraler Energiespeicher einer Windkraftanlage zum Starten einer solchen Windkraftanlage genutzt werden, wenn diese also andreht. Hierzu wird aus dem Energiespeicher durch Aufsteigen des Auftriebskörpers elektrisch Energie zurückgewonnen, worüber über einen als Motor geschalteten Antrieb der Rotor angedreht wird. Die zurückgewonnene elektrische Energie kann aber auch beispielsweise zur Verstellung der Rotorblattausrichtung genutzt werden und ähnliches. The recovered from the energy storage electrical energy can be supplied as described, for example, the power grid, if there is a corresponding need. However, it can also be used with a stored energy storage device either as a central energy store within e.g. a wind farm or as an integral energy storage of a wind turbine can be used to start such a wind turbine, so if this turns on. For this purpose, electrical energy is recovered from the energy storage by ascending the buoyant body, about which is turned on via a motor connected to the drive rotor. The recovered electrical energy can also be used for example to adjust the rotor blade orientation and the like.

In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Motor und der Generator von einer Elektromaschine, die als Motor und als Generator betreibbar ist, gebildet ist. Es kommt also eine Elektromaschine zum Einsatz, die über eine geeignete Steuerungseinrichtung wahlweise in den Motorbetrieb geschaltet und mittels der überschüssigen Energie betrieben werden kann, und die in den Generatorbetrieb geschaltet werden kann, wenn durch Aufsteigen des Auftriebskörpers Energie zurückgewonnen werden soll. Alternativ können natürlich auch ein separater Motor und ein separater Generator vorgesehen sein, die je nach Situation (Einspeichern oder Rückgewinnen) betrieben werden. In a development of the invention, it is provided that the motor and the generator are formed by an electric machine which can be operated as a motor and as a generator. Thus, an electric machine is used which can be selectively switched into the engine mode by means of a suitable control device and operated by means of the excess energy, and which can be switched into the generator mode if energy is to be recovered by ascending the buoyant body. Alternatively, of course, a separate motor and a separate generator can be provided, which are operated depending on the situation (storing or recovering).

Wie beschrieben dient der Motor oder die als Motor betriebene Elektromaschine dazu, den Auftriebskörper in eine größere Tiefe zu ziehen, wozu das Antriebsmittel neben dem Motor bzw. der Elektromaschine auch ein Zugmittel umfasst, mit dem der wenigstens eine Auftriebskörper verbunden ist. Der Motor bzw. die Elektromaschine, als Motor betrieben, bewegt das Zugmittel, das zweckmäßigerweise auf eine und von einer Rolle, mit der der Motor bzw. die Elektromaschine gekoppelt ist, wickelbar ist. Durch Ziehen respektive Aufwickeln des Zugmittels, beispielsweise ein hinreichend stabiles Stahlseil oder ähnliches, wird der Auftriebskörper aktiv nach unten gezogen. Über dieses Zugmittel wird im umgekehrten Fall natürlich auch der Generator bzw. die Elektromaschine als Stromgenerator betrieben, wenn der Auftriebskörper nach oben steigt. Hierbei wird das Zugmittel von der Rolle abgewickelt, wobei die Rolle wie beschrieben mit dem Generator bzw. der Elektromaschine gekoppelt ist und folglich die Rollenrotation zu einem Betrieb des Generators bzw. der Elektromaschine führt. As described, the motor or the electric machine operated as a motor serves to pull the buoyant body to a greater depth, for which purpose the drive means, in addition to the motor or the electric machine, also comprises a traction means with which the at least one buoyant body is connected. The motor or the electric machine, operated as a motor, moves the traction means, which is expediently windable on and off a roller with which the motor or the electric machine is coupled. By pulling or winding the traction device, for example, a sufficiently stable steel cable or the like, the buoyancy body is actively pulled down. In the opposite case, of course, the generator or the electric machine is also operated as a current generator via this traction means when the buoyant body rises. Here, the traction means is unwound from the roll, wherein the roller is coupled as described with the generator or the electric machine and consequently the roller rotation leads to an operation of the generator or the electric machine.

Zweckmäßigerweise sind mehrere Auftriebskörper zur gemeinsamen Bewegung mit einem gemeinsamen Zugmittel verbunden. Beispielsweise ist es denkbar, zwei, drei oder vier, bei Bedarf auch mehr einzelne Auftriebskörper wie Ballone oder ähnliches über jeweils einen eigenen Zugmittelabschnitt an ein zentrales Zugmittel anzubinden oder anzuhängen, welches zentrale Zugmittel sodann auf die Rolle gewickelt wird. Die Auftriebskörper werden gemeinsam in die Tiefe gezogen, steigen aber auch gemeinsam wieder auf, um Energie zurückzugewinnen. Je mehr Auftriebskörper vorgesehen sind, umso größer kann das „Speichervolumen“ ausgelegt werden, da die Maße des verdrängten Wassers dementsprechend größer wird. Conveniently, a plurality of buoyancy bodies are connected for common movement with a common traction means. For example, it is conceivable to attach or attach two, three or four, if necessary, more individual buoyant bodies such as balloons or the like via a respective own Zugmittelabschnitt to a central traction means, which central traction means is then wound on the roll. The buoyancy bodies are pulled together in the depth, but also rise together again to regain energy. The more floats are provided, the greater the "storage volume" can be designed, since the dimensions of the displaced water is correspondingly larger.

Zweckmäßigerweise ist zwischen die Rolle und den Motor und/oder den Generator bzw. die Elektromaschine ein Übersetzungsgetriebe geschaltet, was sowohl für den Einspeicher- als auch den Rückgewinnungsbetrieb von Vorteil ist, da eine Rotation der Elektromaschine zu einer entsprechenden Mehrfachrotation der Rolle und umgekehrt führt. Bei Einsatz eines separaten Generator kann dieser aber so ausgelegt werden, dass er hinreichend angetrieben wird und Energie erzeugt, ohne dass ein Getriebe zwischenzuschalten ist. Conveniently, a transmission gear is connected between the roller and the motor and / or the generator or the electric machine, which is advantageous for both the Einspeicher- and the recovery operation, since a rotation of the electric machine leads to a corresponding multiple rotation of the role and vice versa. When using a separate generator but this can be designed so that it is sufficiently driven and generates energy without a transmission is to be switched.

Zweckmäßigerweise ist der Rolle oder dem Zugmittel eine schaltbare Feststellbremse zugeordnet, die es ermöglicht, sie oder es festzubremsen, wenn der Einspeicher- oder der Rückgewinnungsbetrieb beendet ist, mithin also der Auftriebskörper in seiner Ist-Position gehalten werden soll. Conveniently, the roller or the traction means is associated with a switchable parking brake, which makes it possible to brak it or it when the Einspeicher- or the recovery operation is completed, therefore, the buoyancy body is to be kept in its actual position.

Das Zugmittel selbst wie auch seine entsprechenden Abschnitte, die bei Verwendung mehrer Auftriebskörper zu den einzelnen Auftriebskörpern führen, sind zweckmäßigerweise innerhalb eines Turms, der Teil der Energiespeichereinrichtung ist, geführt und im Bereich des unteren Turmendes am Gewässerboden verbaut ist, aus dem Turm zum Auftriebskörper läuft. Dabei kann das Zugmittel auch flaschenzugartig über mehrere Rollen geführt sein. Hier ist also ein turmartiger, kompakter Aufbau gegeben. The traction means itself, as well as its corresponding sections, which lead to the individual buoyant bodies when using a plurality of buoyancy bodies, are expediently guided within a tower, which is part of the energy storage device and installed in the area of the lower turret end on the water bottom, from the tower to the buoyant body , In this case, the traction means can also be guided in a flaschenzugartig over several roles. So here is a tower-like, compact structure.

Alternativ ist es denkbar, dass das Zugmittel frei oder zumindest abschnittsweise in einem Führungsrohr zum Auftriebskörper läuft. In diesem Fall kann z.B. der Motor/Generator bzw. die Elektromaschine nebst Rolle etc. am Ufer eines Gewässers, z.B. einem Maschinenhaus angeordnet sein, während das Zugmittel schräg in das Gewässer läuft und über eine oder mehrere Umlenkrollen geführt zum Auftriebskörper läuft. Das Zugmittel wird dann also seitlich bewegt, um den Auftriebskörper nachunten zu ziehen, bzw. wenn dieser aufsteigt. Alternatively, it is conceivable that the traction means runs freely or at least partially in a guide tube to the buoyant body. In this case, for example, the motor / generator or the electric machine and roll etc. on the shore of a body of water, For example, be arranged a nacelle, while the traction means runs obliquely into the water and guided over one or more pulleys led to the buoyancy body. The traction means is then moved laterally to pull the buoyancy body down, or when it rises.

Bei einem turmartigen Aufbau ist der Motor/Generator bzw. die Elektromaschine selbst nebst Rolle und gegebenenfalls Übersetzungsgetriebe bevorzugt im Inneren des Turms angeordnet, kann aber auch in einer auf dem Turm aufgesetzten Einhausung aufgenommen sein. Handelt es sich bei der Energiespeichereinrichtung um eine „stand alone“-Anordnung, so ist eine entsprechende Versorgungsleitung zum Versorgungsnetz oder zu der oder den benachbarten Energieerzeugungseinrichtungen vorgesehen. In a tower-like construction, the motor / generator or the electric machine itself, in addition to the roller and possibly the transmission gear, is preferably arranged in the interior of the tower, but can also be accommodated in a housing placed on the tower. If the energy storage device is a "stand alone" arrangement, then a corresponding supply line to the supply network or to the one or more neighboring energy generating devices is provided.

In einer weiteren respektive alternativen Ausbaustufe kann die Energiespeichereinrichtung wie beschrieben auch Teil einer Offshore-Energieerzeugungseinrichtung mit einer Windturbinenanordnung umfassend einen Rotor und einen über diesen antreibbaren Generator sowie mit einem die Windturbinenanordnung tragenden Turm sein. Die Elektromaschine wäre dann in der Windturbinenanordnung, die eine entsprechende oberseitig am Turm aufsitzende Gondel oder ähnliches umfasst, angeordnet, die Rolle nebst Zugmittel ist zum Beispiel turmseitig vorgesehen. As described, the energy storage device may also be part of an offshore power generation device with a wind turbine arrangement comprising a rotor and a generator which can be driven by the latter and with a tower carrying the wind turbine arrangement in a further respectively alternative expansion stage. The electric machine would then be arranged in the wind turbine arrangement, which comprises a corresponding upper side of the tower mounted on the gondola or the like, the role together with traction means is provided for example on the tower side.

Neben der Energiespeichereinrichtung selbst betrifft die Erfindung eine Offshore-Energieerzeugungseinrichtung, mit einer Vorrichtung zur Energieerzeugung, die durch Wind oder Wasser betrieben wird, z.B. eine Windturbinenanordnung oder ein Welle- oder Strömungskraftwerk o.dgl. Diese Offshore-Energieerzeugungseinrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass eine Energiespeichereinrichtung umfassend wenigstens einen, vorzugsweise unter Wasser anzuordnenden, Auftriebskörper vorgesehen ist, der über ein Antriebsmittel, das mittels temporär vorhandener überschüssiger, von der Energieerzeugungsvorrichtung erzeugter Energie betrieben wird, in die Tiefe bewegbar ist und der zur Energieerzeugung aufsteigt und dabei einen Generator antreibt. In addition to the energy storage device itself, the invention relates to an offshore power generation device comprising a power generation device powered by wind or water, e.g. a wind turbine assembly or a shaft or flow power plant or the like. This offshore power generation device is characterized in that an energy storage device comprising at least one, preferably to be arranged under water, buoyancy body is provided, which is operated by means of a drive means which is temporarily operated by means of excess, generated by the energy generating device, energy is in depth and which rises to generate energy while driving a generator.

Die Offshore-Energieerzeugungseinrichtung, also z.B. die Windkraftanlage, zeichnet sich durch eine beispielsweise integrierte Energiespeichereinrichtung, bevorzugt eine Energiespeichereinrichtung wie zuvor beschrieben, aus. Die Energiespeichereinrichtung umfasst ein Antriebsmittel, das wiederum bevorzugt eine Elektromaschine aufweist, die zum Bewegen des Auftriebskörpers in die Tiefe als Motor und zum Erzeugen von zurückzugewinnender Energie beim Aufsteigen des Auftriebskörper als Generator betreibbar ist. Alternativ kann auch ein separater Motor, über den der Auftriebskörper in die Tiefe gezogen wird, und ein separater Generator, der über den aufsteigenden Auftriebskörper angetrieben wird und Energie erzeugt, vorgesehen sein. Ferner wäre, worauf nachfolgend noch eingegangen wird, auch eine rein mechanische Antriebskopplung mit dem Auftriebskörper möglich, so dass dieser ohne Konvertierung der überschüssigen Energie, z.B. der Rotorrotation eines Windkraftanlagenrotors, zum Einspeichern der Energie in die Tiefe gezogen werden kann. Der Auftriebskörper kann dabei unter Wasser angeordnet sein, und als Ballon, als nach unten offenes Gefäß oder als aus einem Material, das leichter als Wasser ist, z.B. einem Kunststoff oder Kunststoffschaum (z.B. Polystyrolschaum), bestehender Körper ausgebildet sein. Er kann aber auch über Wasser angeordnet sein und als z.B. mit Helium gefüllter Ballon ausgeführt sein. Zum Speichern der Energie wird der Heliumballon nach unten gezogen, zur Rückgewinnung steigt der unter Antrieb des Generators auf. The offshore power plant, e.g. The wind turbine is characterized by an energy storage device which is for example integrated, preferably an energy storage device as described above. The energy storage device comprises a drive means, which in turn preferably comprises an electric machine, which is operable to move the buoyant body in the depth as a motor and for generating energy to be recovered when ascending the buoyant body as a generator. Alternatively, a separate motor, through which the buoyant body is pulled in depth, and a separate generator, which is driven via the ascending buoyant body and generates energy, may be provided. Further, as will be discussed below, a purely mechanical drive coupling with the buoyant body would be possible, so that this without conversion of excess energy, e.g. the rotor rotation of a wind turbine rotor, can be pulled to store the energy in the depth. The buoyant body may be placed under water, and as a balloon, as a downwardly open vessel or as a material lighter than water, e.g. a plastic or plastic foam (e.g., polystyrene foam), existing body. However, it can also be arranged above water and used as e.g. be carried out with helium filled balloon. To save the energy of the helium balloon is pulled down, for recovery increases under the drive of the generator.

Neben der Integration der Energiespeichereinrichtung als Teil der Offshore-Energieerzeugungseinrichtung (gleich ob Windkraftanlage, Wellen- oder Strömungskraftwerk o.dgl.) kann die Energiespeichereinrichtung auch extern dazu angeordnet sein, wenn das Antriebsmittel einen Motor oder eine Elektromaschine umfasst, die mittels der überschüssigen, elektrischen Energie gespeist wird. Hierzu ist lediglich eine Leitungsverbindung nötig, so dass beide Komponenten auch weiter voneinander entfernt sein können. Hierdurch ist beispielsweise eine Verbindung einer Energiespeichereinrichtung mit mehreren Erzeugungseinrichtungen, z.B. mehreren Windkraftanlagen, denkbar, die ihre überschüssige Energie in einer gemeinsamen Speichereinrichtung speichern können. In addition to the integration of the energy storage device as part of the offshore power generation device (whether wind turbine, wave or flow power plant or the like.), The energy storage device can also be arranged externally, if the drive means comprises a motor or an electric machine, which means the excess electrical Energy is fed. For this purpose, only one line connection is necessary, so that both components can be further apart. Thereby, for example, a connection of an energy storage device with a plurality of generating means, e.g. several wind turbines, conceivable that can store their excess energy in a common storage device.

In Weiterbildung der Erfindung kann bei Verwendung eines Motors als Teil der Antriebseinrichtung der Motor und der Generator von einer Elektromaschine, die als Motor und als Generator betreibbar ist, gebildet sein. Es kommt also eine Elektromaschine zum Einsatz, die über eine geeignete Steuerungseinrichtung wahlweise in den Motorbetrieb geschaltet und mittels der überschüssigen Energie betrieben werden kann, und die in den Generatorbetrieb geschaltet werden kann, wenn durch Aufsteigen des Auftriebskörpers Energie zurückgewonnen werden soll. Alternativ können natürlich auch ein separater Motor und ein separater Generator vorgesehen sein, die je nach Situation betrieben werden. Dies gilt unabhängig davon, od die Energiespeichereinrichtung in die Erzeugungseinrichtung integriert oder extern dazu vorgesehen ist. In a development of the invention, when using a motor as part of the drive device, the motor and the generator can be formed by an electric machine that can be operated as a motor and as a generator. Thus, an electric machine is used which can be selectively switched into the engine mode by means of a suitable control device and operated by means of the excess energy, and which can be switched into the generator mode if energy is to be recovered by ascending the buoyant body. Alternatively, of course, a separate motor and a separate generator can be provided, which are operated depending on the situation. This applies regardless of whether the energy storage device is integrated into the generating device or provided externally thereto.

Die Energieerzeugungseinrichtung kann eine Windturbinenanordnung sein, umfassend einen Rotor und einen über diesen antreibbaren weiteren Generator. Dabei kann nach einer oben bereits angesprochenen ersten Alternative der Rotor mit dem Antriebsmittel mechanisch gekoppelt sein, so dass der Rotor bei Drehung das Antriebsmittel, z.B. eine Rolle, auf die das Zugmittel aufgewickelt wird, antreibt und der Auftriebskörper nach unten gezogen wird. D.h., dass die Rotorrotation, also die rotative Bewegungsenergie, direkt in Lageenergie umgewandelt wird, ohne sie zuvor in elektrische Energie zu konvertieren. In diesem Fall ist also ein Motor nicht erforderlich. Natürlich ist der Rotor über eine schaltbare Kupplung mit dem Antriebsmittel verbunden, so dass bei Bedarf die Verbindung geschlossen oder geöffnet werden kann. Auch sind natürlich entsprechende mechanische Verbindungsmittel wie Wellen etc. vorgesehen, um den Rotor entsprechend zu koppeln. Alternativ kann natürlich auch die Energie als elektrische Energie von dem Generator, der über den Rotor angetrieben wird, bereitgestellt werden, über welche dann der Motor bzw. die Elektromaschine angetrieben wird. The energy generating device may be a wind turbine arrangement comprising a rotor and a further generator which can be driven by the latter. In this case, according to an above-mentioned first alternative, the rotor with the Drive means are mechanically coupled, so that the rotor when rotating the drive means, for example a roller on which the traction means is wound, drives and the buoyant body is pulled down. This means that the rotor rotation, ie the rotational kinetic energy, is converted directly into position energy without first converting it into electrical energy. In this case, so an engine is not required. Of course, the rotor is connected via a switchable coupling with the drive means, so that if necessary the connection can be closed or opened. Of course, corresponding mechanical connection means such as shafts, etc. are provided to couple the rotor accordingly. Alternatively, of course, the energy can be provided as electrical energy from the generator, which is driven via the rotor, via which then the motor or the electric machine is driven.

Bevorzugt handelt es sich bei der Vorrichtung zur Energieerzeugung um eine Windkraftanlage, umfassend eine Windturbinenanordnung. Der Motor/Generator bzw. die Elektromaschine ist vorzugsweise im Bereich der Windturbinenanordnung vorgesehen, mithin also im Bereich der auf dem Turm sitzenden Gondel. Weiterhin vorgesehen ist der wenigstens eine Auftriebskörper, der vorzugsweise wiederum über ein Zugmittel mit dem Motor/Generator bzw. der Elektromaschine gekoppelt ist und zum Speichern überschüssiger Energie, die hier bevorzugt unmittelbar vom Generator der Energieerzeugungseinrichtung, also der Windturbinenanordnung erzeugt wird, über die Elektromaschine respektive das Antriebsmittel in die Tiefe gezogen wird. Zur Rückgewinnung der eingespeicherten Energie wird der Auftriebskörper, der zuvor festgebremst war, freigegeben, er kann nach oben steigen, worüber ein weiterer Generator, vorzugsweise eben die dann als Generator geschaltete Elektromaschine der Energiespeichereinrichtung, zur Stromerzeugung betrieben wird. Die erzeugte Energie kann auf unterschiedliche Weise verwendet werden, entweder zum Andrehen der Windturbinenanordnung respektive des Motors, zur Rotorblattfeststellung oder zum Einspeisen in das Versorgungsnetz, das mit der Energieerzeugungseinrichtung gekoppelt ist. The device for generating energy is preferably a wind power plant, comprising a wind turbine arrangement. The motor / generator or the electric machine is preferably provided in the area of the wind turbine arrangement, that is to say in the area of the nacelle seated on the tower. Further provided is the at least one buoyancy body, which is preferably in turn coupled via a traction means with the motor / generator or the electric machine and for storing excess energy, which is preferably generated directly from the generator of the power generating device, ie the wind turbine assembly, via the electric machine respectively the drive means is pulled into the depth. To recover the stored energy of the buoyancy body, which was previously stalled, released, it can rise to the top, about which another generator, preferably just then connected as a generator electric machine of the energy storage device, is operated to generate electricity. The energy generated may be used in a variety of ways, either to crank the wind turbine assembly or motor, to detect rotor blades, or to feed into the utility grid coupled to the power plant.

Auch in diesem Fall dient folglich die Energiespeichereinrichtung zur Netzregulierung, mithin also zum Einspeichern von Energiespitzen, die temporär nicht benötigt werden, respektive zum Erzeugen oder Abziehen von Energie aus dem Speicher, wenn diese benötigt wird. Also in this case, therefore, the energy storage device is used for network regulation, so therefore for storing energy peaks that are temporarily not needed, respectively, for generating or subtracting energy from the memory when it is needed.

Wie beschrieben ist vorzugsweise eine Elektromaschine, die in einen Motorbetrieb und einen Generatorbetrieb geschaltet werden kann, als zusätzliches Betriebselement innerhalb der Einhausung der Windturbinenanordnung zum dortigen Generator respektive der sonstigen Leistungselektronik etc. vorgesehen. As described, an electric machine, which can be switched into a motor operation and a generator operation, is preferably provided as an additional operating element within the housing of the wind turbine arrangement for the local generator or the other power electronics, etc.

Das Antriebsmittel umfasst ein Zugmittel wie ein geeignetes Stahlseil oder Ketten, mit dem der wenigstens eine Auftriebskörper verbunden ist. Bevorzugt sind jedoch mehrere Auftriebskörper zur gemeinsamen Bewegung mit einem gemeinsamen Zugmittel gekoppelt. The drive means comprises a traction means such as a suitable steel cable or chains to which the at least one buoyant body is connected. Preferably, however, a plurality of buoyancy bodies are coupled for common movement with a common traction means.

Vorgesehen ist ferner bevorzugt eine Wickelrolle, die mit der der Rotor (bei rein mechanischem Antrieb des Zugmittels) oder der Motor/Generator bzw. die Elektromaschine, bevorzugt über ein zwischengeschaltetes Übersetzungsgetriebe, gekoppelt ist, und auf die respektive von der das Zugmittel gewickelt werden kann. Der Rotor oder der Motor bzw. die motorisch betriebene Elektromaschine treibt also die Rolle an, wenn Energie eingespeichert werden soll respektive der oder die Auftriebskörper nach unten gezogen werden sollen. Umgekehrt, wenn Energie zurückgewonnen werden soll, treibt der oder treiben die aufsteigenden Auftriebskörper über das Zugmittel, das wiederum von der Rolle abgewickelt wird, die Rolle an, die ihrerseits in Folge der mechanischen Kopplung den Generator bzw. die dann als Generator geschaltete Elektromaschine zur Stromerzeugung antreibt. Also provided is preferably a winding roll, which is coupled to the rotor (in purely mechanical drive of the traction means) or the motor / generator or the electric machine, preferably via an intermediate transmission gear, and can be wound on the respective of the traction means , The rotor or the motor or the motor-driven electric machine thus drives the role when energy is to be stored, respectively, or the buoyancy body (s) should be pulled down. Conversely, when energy is to be recovered, it drives or drives the ascending buoyancy bodies, via the traction means, which in turn is unwound from the reel, to the reel, which in turn, as a result of the mechanical coupling, drives the generator or the electric machine connected as a generator to generate electricity drives.

Das Zugmittel selbst ist bevorzugt innerhalb eines Turms oder, wenn als Erzeugungseinrichtung eine Windkraftanlage mit Windturbinenanordnung vorgesehen ist und die Energiespeichereinrichtung dort integriert ist, des anlagenseitigen Turms der Offshore-Energieerzeugungseinrichtung, welcher Turm bodenseitig am Meeresgrund verankert ist, geführt. Im Bereich des unteren Endes läuft das Zugmittel aus dem Turm zu dem respektive zu den Auftriebskörpern, wobei natürlich entsprechende Zugmittelführungen vorgesehen sind, die eine geführte Bewegung des Zugmittels innerhalb des Turms, insbesondere auch außerhalb des Turms sicherstellen. Alternativ kann das Zugmittel auch frei laufen oder zumindest abschnittsweis in einem Führungsrohr. Dies ermöglicht es, das Zugmittel nicht nur im wesentlichen vertikal im Turm laufen zu lassen, sondern auch in einer anderen Ebene. Z.B. kann der Motor/Generator bzw. die Elektromaschine uferseitig in einem Maschinenhaus angeordnet sein und mit einer oder mehreren zugeordneten Energieerzeugungsvorrichtungen über Stromleitungen verbunden sein. Das Zugmittel (Kette, Seil) läuft vom Ufer in das Meer und dort über eine Umlenkrolle zu dem oder den Auftriebskörpern laufen. Dabei kann das Zugmittel, z.B. flaschenzugartig, über mehrere Rollen geführt sein, um es definiert umzulenken respektive zu führen The traction means itself is preferably within a tower or, if a wind turbine with wind turbine arrangement is provided as a generating device and the energy storage device is integrated there, the plant-side tower of the offshore power generation device, which tower is anchored to the bottom of the sea bottom. In the region of the lower end of the traction means runs from the tower to the respective buoyancy bodies, of course, corresponding Zugmittelführungen are provided which ensure a guided movement of the traction means within the tower, especially outside the tower. Alternatively, the traction means can also run freely or at least in sections in a guide tube. This makes it possible not only to run the traction means substantially vertically in the tower, but also in another plane. For example, For example, the motor / generator or the electric machine may be arranged on the bank side in a machine house and connected to one or more associated energy generating devices via power lines. The traction means (chain, rope) runs from the shore into the sea and there via a pulley to run to the buoyancy or bodies. The traction means, e.g. be like a pulley, be guided over several roles, to redirect it defined respectively lead

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen, sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen: Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following described embodiments, and with reference to the drawings. Showing:

1 eine Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen turmartig ausgeführten Energiespeichereinrichtung nebst Stromerzeugungskomponenten einer Windenergieerzeugungseinrichtung, 1 a schematic diagram of a tower-like executed energy storage device according to the invention together with power generation components of a wind energy generator,

2 eine Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäße Offshore-Energieerzeugungseinrichtung mit integrierter Energiespeichereinrichtung, 2 a schematic diagram of an inventive offshore power generation device with integrated energy storage device,

3 eine Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen Energiespeichereinrichtung als „stand-alone“-Anordnung in Verbindung mit mehreren separat angeordneten Offshore-Energieerzeugungseinrichtungen. 3 a schematic diagram of an energy storage device according to the invention as a "stand-alone" arrangement in conjunction with several separately arranged offshore power generation facilities.

1 zeigt eine erfindungsgemäße Energiespeichereinrichtung 1, umfassend einen Turm 2, der in einem Gewässer 3, beispielsweise dem Meer oder einem See, auf Grund montiert ist. Die Energiespeichereinrichtung 1 umfasst einen Auftriebskörper 4, hier in Form eines nach unten offenen Gefäßes, alternativ auch als Ballon ausführbar, der über ein Antriebsmittel 5 aktiv vertikal nach unten bewegt werden kann, um durch Veränderung seiner Lage Energie einzuspeichern, der aber auch, wenn Energie zurückgewonnen werden soll, nach oben steigen kann, worüber das Antriebsmittel wiederum betätigt wird, um Energie zu erzeugen. 1 shows an energy storage device according to the invention 1 comprising a tower 2 who lives in a body of water 3 , for example, the sea or a lake, is mounted on the ground. The energy storage device 1 includes a buoyant body 4 , here in the form of a downwardly open vessel, alternatively as a balloon executable, via a drive means 5 can be actively moved vertically downwards to store energy by changing its position, but also, when energy is to be recovered, can rise to the top, whereupon the drive means is again actuated to generate energy.

Zu diesem Zweck verfügt das Antriebsmittel 5 über eine Elektromaschine 6, beispielsweise in Form einer üblichen Drehstromasynchronmaschine, die sowohl als Motor, als auch als Generator betrieben respektive geschaltet werden kann. Ihr nachgeschaltet ist ein Übersetzungsgetriebe 7, dem wiederum eine Rolle 8 folgt, auf die und von welcher ein Zugmittel 9, beispielsweise ein Stahlseil, gewickelt werden kann. Die Rolle 8 ist über eine Bremse 10 festbremsbar, um sie in ihrer Position zu halten. For this purpose, the drive means 5 via an electric machine 6 , For example, in the form of a conventional three-phase asynchronous machine, which can be operated both as a motor, as well as a generator or switched. Downstream is a transmission gear 7 which in turn has a role 8th follows, on and from which a traction means 9 , For example, a steel rope, can be wound. The role 8th is over a brake 10 braked to hold them in place.

Ersichtlich läuft das Zugmittel 9 im Inneren des Turms 2 zum Auftriebskörper 4, der am Zugmittel 9 hängt. Das Zugmittel 9 kann sich dabei in mehrere einzelne Abschnitte verzweigen, so dass mehrere Auftriebskörper 4, wie durch den zweiten, gestrichelt gezeigten Auftriebskörper dargestellt, über ein gemeinsames Zugmittel 9 bewegt werden können. Obviously the traction means is running 9 inside the tower 2 to the buoyancy body 4 , the traction means 9 hangs. The traction device 9 can branch into several individual sections, so that several buoyant bodies 4 , as represented by the second buoyant body shown in dashed lines, via a common traction means 9 can be moved.

Das Zugmittel 9 läuft über mehrere Rollen 11. Es kann über nicht näher gezeigte weitere Rollen im Inneren des Turms 2 auch flaschenzugartig mehrfach umgelenkt werden. The traction device 9 runs over several roles 11 , It can have not shown in detail other roles inside the tower 2 also be deflected several times like a pulley.

Wird die Elektromaschine 6 als Motor betrieben, so treibt sie über das Getriebe 7 die Wickelrolle 8 an. Das Zugmittel 9 wird aufgewickelt, mithin also aus dem Turm 2 nach oben gezogen, was dazu führt, dass der oder die Auftriebskörper 4 nach unten gezogen werden. Es wird also Energie in das System eingebracht und in Form der geänderten Position des Auftriebskörpers gespeichert. Nach Erreichen einer bestimmten Position wird die Rolle 8 über die Bremse arretiert. Will the electric machine 6 operated as a motor, it drives over the gearbox 7 the winding roll 8th at. The traction device 9 is wound up, so from the tower 2 Pulled up, which causes the or the buoyancy bodies 4 be pulled down. Energy is thus introduced into the system and stored in the form of the changed position of the buoyant body. After reaching a certain position becomes the role 8th locked over the brake.

Soll der Energiespeichereinrichtung 1 Energie entzogen und wieder in elektrische Energie umgewandelt werden, so wird die Elektromaschine 6 als Generator geschaltet. Die Bremse 10 wird gelöst. Der oder die Auftriebskörper 4 wandern nach oben und wickeln dabei das Zugmittel 9 von der Rolle 8 ab. Die Rollenrotation wird über das Getriebe 7 übersetzt, so dass es zu einer stark übersetzten Rotation des Rotors der als Generator geschalteten Elektromaschine 6 kommt, worüber wiederum elektrische Energie erzeugt wird. Should the energy storage device 1 Energy is withdrawn and converted back into electrical energy, so is the electric machine 6 switched as a generator. The brake 10 will be solved. The buoyancy body (s) 4 wander up and wind the traction device 9 from the role 8th from. The roller rotation is via the gearbox 7 translated, so that there is a strongly translated rotation of the rotor of the electric machine connected as a generator 6 comes, which in turn generates electrical energy.

Die Energiespeichereinrichtung 1 dient dazu, überschüssige Energie, die seitens eines Energieerzeugers wie einer Windkraftanlage oder ähnlichem bereitgestellt wird, oder die im Netz vorhanden ist, temporär zu speichern, um das Netz respektive die netzseitig vorhandene Energie zu regulieren. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind exemplarisch als Prinzipdarstellung die Komponenten einer Offshore-Energieerzeugungseinrichtung 12, also einer seeseitig zu verbauenden Windkraftanlage gezeigt. Dargestellt ist ein Rotor 13, der über ein Getriebe 14 einen Generator 15 antreibt. Bei diesem kann es sich beispielsweise um einen doppelt gepulsten Induktionsgenerator oder einen Vollumrichter oder ähnliches handeln. Ihm nachgeschaltet gezeigt sind lediglich exemplarisch einige Komponenten der Leistungselektronik 16, umfassend einen Gleichrichter 17 und einen Wechselrichter 18 sowie einen Konverter 19. Gezeigt ist ferner eine Übergabeschnittstelle 20 zum Energieversorgungsnetz 21, in das grundsätzlich die über den Generator 15 erzeugte Energie gespeist wird. The energy storage device 1 serves to temporarily store excess energy provided by a power generator such as a wind turbine or the like, or present in the grid, to regulate the grid or grid power. In the exemplary embodiment shown, the components of an offshore energy generation device are exemplary by way of example representation 12 , that is to say a wind turbine to be installed on the sea side. Shown is a rotor 13 that has a gearbox 14 a generator 15 drives. This may be, for example, a double-pulsed induction generator or a full converter or the like. Shown after it are merely exemplary some components of the power electronics 16 comprising a rectifier 17 and an inverter 18 as well as a converter 19 , Shown is also a transfer interface 20 to the power supply network 21 , in the principle of the generator 15 generated energy is fed.

Wie 1 zeigt, ist im gezeigten Ausführungsbeispiel die Elektromaschine 6 der Energiespeichereinrichtung 1 mit dem Konverter 19 verbunden, worüber dargestellt werden soll, dass ganz grundsätzlich die Möglichkeit besteht, die seitens der Energieerzeugungseinrichtung 12 erzeugte Energie auch der Energiespeichereinrichtung 1 zuzuführen. An dieser Stelle nochmals der Hinweis, dass es sich hierbei lediglich um eine reine Prinzip-Funktionsdarstellung handelt. Die konkrete technische sowie insbesondere elektronische Ausgestaltung ist selbstverständlich wesentlich komplexer. As 1 shows, in the embodiment shown, the electric machine 6 the energy storage device 1 with the converter 19 about what should be shown that quite fundamentally there is the possibility of the part of the power generation facility 12 Energy generated and the energy storage device 1 supply. At this point again the note that this is only a pure principle-function representation. The concrete technical as well as in particular electronic design is obviously much more complex.

Wird nun seitens der Energieerzeugungseinrichtung 12 Strom erzeugt, der überschüssig ist, mithin also momentan kein Bedarf für die erzeugte Energiemenge vorhanden ist, so wird diese nicht ins Netz 21 eingespeist, sondern wird über eine geeignete Umschalteinrichtung der Energiespeichereinrichtung 1 zugeführt. Innerhalb dieser ist – selbstverständlich über eine geeignete Steuerelektronik etc. – die Elektromaschine 6 in den Motorbetrieb geschaltet. Die zugeführte überschüssige Energie speist nun die Elektromaschine 6, die als Motor das Übersetzungsgetriebe 7 und über dieses die Rolle 8 antreibt. Auf die Rolle 8 wird nun das Zugmittel 9 aufgewickelt. Es wird also nach oben gezogen, die Auftriebskörper 4 werden nach unten gezogen. Dies geschieht so lange, bis die zugeführte überschüssige Energie abgebaut ist oder bis der Energiespeicher „voll“ ist, mithin also die Auftriebskörper 4 die tiefstmögliche Position erreicht haben. Die Rolle 8 wird festgebremst, der Speicher ist „geladen“. Will now be on the part of the power generation facility 12 Generated electricity that is excess, so therefore currently no need for the amount of energy generated, so this is not in the grid 21 fed, but will have a suitable Switching device of the energy storage device 1 fed. Within this is - of course, a suitable control electronics, etc. - the electric machine 6 switched to engine operation. The supplied excess energy now feeds the electric machine 6 , as the engine, the transmission gear 7 and about this the role 8th drives. On the roll 8th now becomes the traction means 9 wound. So it is pulled up, the buoyancy bodies 4 are pulled down. This happens until the excess energy supplied is reduced or until the energy store is "full", and therefore the buoyancy bodies 4 have reached the lowest possible position. The role 8th is stalled, the memory is "loaded".

Soll nun aus welchen Gründen auch immer der Speicher wieder „entladen“ werden, so wird die Elektromaschine auf Generatorbetrieb umgeschaltet und die Bremse 10 löst die Rolle 8. Dies führt dazu, dass die Auftriebskörper 4 nach oben streben, das Zugmittel 9 wird von der Rolle 8 abgewickelt. Die Rollendrehung wird über das Übersetzungsgetriebe übersetzt, es kommt zu einer Rotorrotation des Elektromaschinenrotors, so dass Strom erzeugt wird. If, for whatever reason, the accumulator is to be "discharged" again, then the electric machine is switched over to generator operation and the brake 10 solve the role 8th , This causes the buoyant bodies 4 strive upwards, the traction means 9 gets off the role 8th settled. The roller rotation is translated via the transmission gear, there is a rotor rotation of the electric machine rotor, so that electricity is generated.

Dieser kann nun unterschiedlich genutzt werden. Zum einen kann er je nach Verschaltung respektive Anbindung in das Versorgungsnetz 21 eingespeist werden. Denkbar ist es aber auch, ihn zum Unterstützungsbetrieb der Energieerzeugungseinrichtung 12 zu nutzen, beispielsweise um den Rotor 13 anzudrehen, wozu der Generator 15 beispielsweise kurzzeitig in einen Motorbetrieb geschaltet wird, oder wozu ein zusätzlicher Antriebsmotor vorgesehen ist, der hier nicht gezeigt ist. Denkbar wäre es auch, diese zurückgewonnene Energie zum Verstellen der einzelnen Blätter des Rotors 13 zu nutzen, also ihre Winkelposition zu variieren etc. This can now be used differently. On the one hand, depending on the interconnection, it can be connected to the supply network 21 be fed. It is also conceivable, however, for him to support operation of the power generation facility 12 to use, for example, the rotor 13 to turn on, what the generator 15 for example, is briefly switched to a motor operation, or for which an additional drive motor is provided, which is not shown here. It would also be conceivable, this recovered energy for adjusting the individual blades of the rotor 13 to use, so their angular position to vary etc.

Während 1 eine Funktionsdarstellung ist, die die Energiespeichereinrichtung 1 ohne konkrete bautechnische Anbindung darstellt, zeigt 2 eine Ausgestaltung, bei der die Energiespeichereinrichtung 1 Teil einer Offshore-Energieerzeugungseinrichtung 12 ist. Die Energieerzeugungseinrichtung 12 verfügt über eine Windturbinenanordnung 22 umfassend den bereits beschriebenen Rotor 13, das Getriebe 14, den Generator 15 etc., wobei in 2 nur einige der Komponenten gezeigt sind. In der Einhausung 23 der Windturbinenanordnung 22 befinden sich aber auch die wesentlichen Komponenten der Energiespeichereinrichtung 1, nämlich die Elektromaschine 6, das Übersetzungsgetriebe 7, die Rolle 8 sowie die Bremse 10. Über die Rolle 8 läuft auch hier das Zugseil 9 durch den Turm 2, der hier der zentrale Turm der Energieerzeugungseinrichtung 12 ist, nach unten und ist über Umlenkrollen 11 mit dem Auftriebskörper 4, hier in Form eines Ballons, verbunden. While 1 a functional representation is the energy storage device 1 shows no concrete structural connection shows 2 an embodiment in which the energy storage device 1 Part of an offshore power plant 12 is. The power generation facility 12 has a wind turbine arrangement 22 comprising the rotor already described 13 , The gear 14 , the generator 15 etc., where in 2 only some of the components are shown. In the enclosure 23 the wind turbine layout 22 but are also the essential components of the energy storage device 1 namely, the electric machine 6 , the transmission gear 7 , the role 8th as well as the brake 10 , About the role 8th the pull rope runs here, too 9 through the tower 2 , the central tower of the power plant here 12 is down and over pulleys 11 with the buoyancy body 4 , here in the form of a balloon, connected.

Bei dieser Erfindungsausgestaltung wird also die überschüssige, vom Generator 15 erzeugte Energie unmittelbar der Elektromaschine 6 zugeführt, nachdem diese quasi ein integraler Teil der Energieerzeugungseinrichtung 12 ist respektive in deren Windturbinenanordnung 22 aufgenommen ist. In umgekehrter Weise wird über die Elektromaschine 6 erzeugte Energie beim Entladen des Energiespeichers wiederum direkt seitens der Energieerzeugungseinrichtung 12 erzeugt und dort auch entweder unmittelbar genutzt oder über deren Netzanbindung (selbstverständlich ist die Energieerzeugungseinrichtung 12 mit einem Versorgungsnetz gekoppelt) eingespeist. Die grundsätzliche Funktion hinsichtlich der Energieeinspeicherung sowie der Energierückgewinnung ist die gleiche wie in Bezug auf 1 beschrieben. In this embodiment of the invention, therefore, the excess, from the generator 15 generated energy directly to the electric machine 6 fed, after these quasi an integral part of the power generation device 12 is respectively in their wind turbine layout 22 is included. In the opposite way is via the electric machine 6 generated energy when unloading the energy storage again directly from the power generation facility 12 generated there and also used either directly or through their network connection (of course, the power generation facility 12 coupled with a supply network) fed. The basic function regarding energy storage and energy recovery is the same as with respect to 1 described.

3 zeigt schließlich eine Ausgestaltung, bei der die Energiespeichereinrichtung 1 Teil eines mehrere, im gezeigten Beispiel exemplarisch vier separate Offshore-Energieerzeugungseinrichtungen 12 umfassenden Windparks ist. Die Energieerzeugungseinrichtungen 12 erzeugen jeweils separat Strom, der in das Energieversorgungsnetz 21 eingespeist werden kann. An diesem hängt auch die Energiespeichereinrichtung 1, die hier also dezentral zu den einzelnen Energieerzeugungseinrichtungen 12 ist. Soll nun zum „Glätten“ etwaiger Überkapazitäten die überschüssige Energie gespeichert werden, so entzieht die Energiespeichereinrichtung 1 die bereitgestellte überschüssige Energie quasi dem Versorgungsnetz 21 respektive, sofern die einzelnen Erzeugungseinrichtungen 12 zu einer windparkseitigen geschlossenen Gruppe geschaltet sind, dem internen Netz, das mit dem externen Energieversorgungsnetz natürlich gekoppelt ist. Durch entsprechendes Herunterziehen der einzelnen Auftriebskörper 4 wird die Energie wiederum gespeichert. In der bereits beschriebenen Weise kann sie der Energiespeichereinrichtung 1 auch wieder entzogen werden, wobei sie dann je nach Verschaltung einer oder mehreren der einzelnen Erzeugungseinrichtungen 12 zugeführt werden kann, oder wiederum in das Versorgungsnetz eingespeist werden kann. 3 Finally, shows an embodiment in which the energy storage device 1 Part of a multiple, in the example shown four separate offshore power generation facilities 12 comprehensive wind farms. The energy production facilities 12 each separately generate electricity that enters the power grid 21 can be fed. At this also depends the energy storage device 1 which are decentralized to the individual energy production facilities 12 is. If the surplus energy is now to be stored in order to "smooth out" any overcapacities, the energy storage device withdraws 1 the surplus energy provided, so to speak, to the supply network 21 respectively, provided the individual generating facilities 12 connected to a closed wind farm group, the internal network, which is naturally coupled to the external power grid. By appropriately pulling down the individual buoyancy bodies 4 the energy is stored again. In the manner already described, it can the energy storage device 1 be withdrawn again, and then depending on the interconnection of one or more of the individual generation facilities 12 can be supplied, or in turn can be fed into the supply network.

Abschließend nochmals der Hinweis, dass es sich bei den gezeichneten Beispielen lediglich um Funktionsskizzen, also um reine Prinzipdarstellungen handelt, in denen lediglich exemplarisch einige Elemente der jeweiligen Einrichtungen, sei es der Energiespeichereinrichtung, sei es die Erzeugungseinrichtungen gezeigt sind, insbesondere soweit Elemente der Leistungselektronik betroffen sind. Es versteht sich von selbst, dass eine entsprechende Einrichtung natürlich eine Reihe einrichtungs- und funktionsspezifischer Komponenten umfasst, was dem Fachmann jedoch hinreichend bekannt ist. Dies gilt sowohl hinsichtlich mechanischer Komponenten wie Wellen, Achsen, Kupplungen, Lager etc., z.B. als Teile des Antriebsmittels bzw. zur mechanischen Verbindung relevanter Elemente, als auch etwaiger hydraulischer, pneumatischer, elektrischer oder elektromechanischer Komponenten. Auch kann als Energieerzeugungseinrichtung statt einer oder mehrerer Windkraftanlagen z.B. ein Strömungs- oder Wellenkraftwerk vorgesehen sein, das ebenfalls temporär überschüssige Energie erzeugt, die mittels der Auftriebskörper-Speichereinrichtung temporär gespeichert werden kann. Ferner muss der Auftriebskörper nicht als Unter-Wasser-Körper ausgeführt bzw. angeordnet sein, es kann auch ein atmosphärischer Auftriebskörper, z.B. als Heliumballon sein. Auch muss kein Turm vorgesehen sein, vielmehr kann das Zugelement auch von einem uferseitig angeordneten Maschinenhaus, in dem Motor/Generator oder Elektromaschine etc. angeordnet ist, in ein benachbartes Gewässer laufen und um eine Umlenkrolle geführt zum Auftriebskörper (der grundsätzlich natürlich auch sowohl als Überwasser- als auch als Unterwasser-Körper in beiden Medien beim Einspeichern und Zurückgewinnen bewegt werden kann, was z.B. mit einem Heliumballon ohne weiteres möglich ist) laufen. Finally, again the note that it is the drawn examples only to functional sketches, so to pure schematic representations in which only some examples of elements of the respective facilities, be it the energy storage device, be it the generating facilities are shown, especially as far as elements of power electronics affected are. It goes without saying that a corresponding device of course comprises a number of device-specific and function-specific components, which is, however, well known to the person skilled in the art. This applies both to mechanical components such as shafts, axles, couplings, bearings, etc., e.g. as parts of the drive means or for the mechanical connection of relevant elements, as well as any hydraulic, pneumatic, electrical or electromechanical components. Also, as an energy generating device instead of one or more wind turbines, e.g. a flow or wave power plant can be provided, which also temporarily generates excess energy that can be temporarily stored by the buoyancy storage device. Further, the buoyant body need not be designed as a sub-water body, it may also be an atmospheric buoyancy body, e.g. to be a helium balloon. Also, no tower must be provided, but the tension element can also run from a shore side arranged engine house, in the motor / generator or electric machine, etc., run in an adjacent body of water and guided around a pulley to buoyancy (the principle, of course, both as above water - As well as underwater body in both media when storing and recovering can be moved, which is readily possible, for example, with a helium balloon) run.

Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Although the invention has been further illustrated and described in detail by the preferred embodiment, the invention is not limited by the disclosed examples, and other variations can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.

Claims

Energy storage device for the temporary reversible storage of excess energy, comprising at least one buoyancy body, preferably to be arranged under water ( 4 ) and a drive means ( 5 ) with a motor and a generator, wherein the buoyant body ( 4 ) by means of the temporarily existing excess and the memory device ( 1 ) supplied power operated motor is movable in the depth, and which rises to generate power while driving the.

Energy storage device according to claim 1, characterized in that the motor and the generator of an electric machine ( 6 ), which is operable as a motor and as a generator is formed.

Energy storage device according to claim 1 or 2, characterized in that the drive means ( 5 ) a traction means ( 9 ), with which the at least one buoyant body ( 4 ) connected is.

Energy storage device according to claim 3, characterized in that a plurality of buoyancy bodies ( 4 ) for common movement with a common traction means ( 9 ) are connected.

Energy storage device according to claim 3 or 4, characterized in that the traction means ( 9 ) on and off a roll ( 8th ), with which the engine and the generator, in particular the electric machine ( 6 ) is coupled, windable.

Energy storage device according to claim 5, characterized in that between roll ( 8th ) and motor and / or generator, in particular the electric machine ( 6 ) a transmission gear ( 7 ) is switched.

Energy storage device according to claim 5 or 6, characterized in that the roller ( 8th ) or the traction means ( 9 ) a switchable parking brake ( 10 ) assigned.

Energy storage device according to one of claims 3 to 7, characterized in that the traction means ( 9 ) within a tower ( 2 ) and in the region of the lower tower end of the tower to the buoyant body ( 4 ) running, or that the traction means free or at least partially in a guide tube to the buoyancy body ( 4 ) running.

Energy storage device according to one of claims 3 to 8, characterized in that the traction means ( 9 ), preferably in the form of a pulley, over several rollers ( 11 ) is guided.

Energy storage device according to claim 8 or 9, characterized in that the motor and the generator, in particular the electric machine ( 6 ) with roll ( 8th ) and, where appropriate, transmission gear ( 7 ) inside the tower ( 2 ) or in one on the tower ( 2 ) are housed attached housing.

Energy storage device according to one of the preceding claims, characterized in that it is part of an offshore power generation device ( 12 ) with a wind turbine arrangement ( 22 ) comprising a rotor ( 13 ) and via this drivable generator ( 15 ), as well as with a wind turbine arrangement ( 22 ) supporting tower ( 2 ).

Offshore power generation device, having a device for power generation, which is operated by wind or water, characterized in that an energy storage device ( 1 ) comprising at least one, preferably submerged, buoyancy body ( 4 ) is provided, which via a drive means ( 5 ), which is operated by means of temporarily existing, excess energy generated by the energy generating device, is movable in the depth, and which rises to generate energy and thereby a generator ( 6 ) drives.

An offshore power plant according to claim 12, characterized in that the power generating device is a wind turbine assembly comprising a rotor and a further generator drivable thereover, the rotor being mechanically coupled to the drive means to move the buoyant body (10). 4 ) or to move the further generator ( 15 ) generates the energy with which the drive means for moving the buoyant body ( 4 ) is operated in depth.

Offshore power generating device according to claim 12 or 13, characterized in that the drive means ( 5 ) an electric machine ( 6 ) for moving the buoyant body ( 4 ) in the depth as a motor and to generate energy when ascending the buoyant body ( 4 ) is operable as a generator, or that a separate motor for moving the buoyant body ( 4 ) and a separate generator actuated by the ascending buoyant body for generating energy.

Offshore power generating device according to one of claims 12 to 14, characterized in that the drive means ( 5 ) a traction means ( 9 ), with which the buoyant body ( 4 ) connected is.

Offshore power generation device according to claim 15, characterized in that a plurality of buoyancy bodies ( 4 ) for common movement with a common traction means ( 9 ) are connected.

Offshore power plant according to claim 14 and 15 or 16 , characterized in that the traction means ( 9 ) on and off a roll ( 8th ), with which the rotor or the motor and the generator, in particular the electric machine ( 6 ) is coupled, windable.

Offshore power generating device according to claim 17, characterized in that between the roller ( 8th ) and the rotor or the motor and / or the generator, in particular the electric machine ( 6 ) a transmission gear ( 7 ) is switched.

Offshore power generating device according to claim 17 or 18, characterized in that the roller ( 8th ) a switchable parking brake ( 10 ) assigned.

Offshore power generation device according to one of claims 15 to 19, characterized in that the traction means ( 9 ) within one or the tower ( 2 ) and in the area of the lower tower end of the tower ( 2 ) to the buoyancy body ( 4 ) running, or that the traction means free or at least partially in a guide tube to the buoyancy body ( 4 ) running.

Offshore power generation device according to one of claims 15 to 20, characterized in that the traction means ( 9 ), preferably in the form of a pulley, over several rollers ( 11 ) is guided.