DE102014015276A1

DE102014015276A1 - Storage and retrieval of energy

Info

Publication number: DE102014015276A1
Application number: DE102014015276.6A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-10-16
Filing date: 2014-10-16
Publication date: 2016-05-04

Abstract

Die Speicherung und Abrufung von Energie wird in Patentanspruch 1 erzielt durch eine, auf einer Bahn fortbewegte Kolonne von Gewichten. Die Bahn hat ein mittleres Teilstück, das die Gewichte in ihrem Höhenniveau deutlich verändert. Bei Abwärtsbewegung der Gewichte kann Energie gewonnen werden, gibt es Energieüberschuss, so wird auf Bergfahrt umgeschaltet. Die Kolonne ist erheblich länger als der Steigungsteil der Bahn. Dies ist erforderlich, damit auch bei langen Phasen der Energiespeicherung oder Abrufung, immer noch Gewichte von der jeweiligen Ebene nachrücken. Beide Kolonnenenden müssen also in jeder Arbeitsphase im horizontalen Bereich sein. In Anspruch 2 wird aus Gliederketten oder Seilen, ein dicker, schwerer Strang geschaffen, der von einem oberen Depot einen Abgrund hinab hängt und mit einem unteren Depot kommuniziert. Bei Energiebedarf, wird Strang abgesenkt und erzeugt dabei Strom. Bei Energieüberschuss muss der Generator zum E-Motor werden, um wieder Strang hoch zu winden. Solange auf beiden Ebenen noch Strang vorrätig ist, kann sowohl Energie eingelagert als auch abgerufen werden.The storage and retrieval of energy is achieved in claim 1 by a moving on a web column of weights. The track has a middle section, which changes the weights significantly in their height level. With downward movement of the weights energy can be gained, there is energy surplus, so is switched uphill. The column is considerably longer than the slope part of the web. This is necessary so that even with long periods of energy storage or retrieval, weights still move up from the respective level. Both ends of the column must therefore be horizontal in each working phase. In claim 2, a thicker, heavier strand is created from link chains or ropes hanging from an upper depot down an abyss and communicates with a lower depot. When energy is needed, strand is lowered, generating electricity. If there is excess energy, the generator must become an electric motor to wind up the strand again. As long as strand is still available on both levels, both energy can be stored and retrieved.

Description

Seit Verkündung der Energiewende ist die Speicherung von Energie ein zentrales Thema.Since the announcement of the energy transition, the storage of energy is a central issue.

Allerorts wird daran gearbeitet. In Mainz soll bis 2015 ein „Energiepark” entstehen, in dem mittels Elektrolyse Windenergie in Wasserstoff umgewandelt wird, der dann auch wieder rückverstromt werden könnte. In Baden-Württemberg arbeitet man daran, den durch Elektrolyse gewonnenen Wasserstoff zu methanisieren um ihn als Erdgas in Gasometer oder eines Tages unterirdisch in Kavernen oder Porenspeichern einzulagern. Ebenso will man aus solchen unterirdischen Räumen Pressluftspeicher machen. Ein anderer Bereich an dessen Verbesserung eifrig geforscht wird, sind Superkondensatoren und auch die so genannte Redox-Flow-Batterie.It is being worked on everywhere. In Mainz, an "energy park" is to be created by 2015, in which wind energy is converted into hydrogen by means of electrolysis, which could then be converted back into electricity. In Baden-Württemberg, people are working on methanizing the hydrogen produced by electrolysis in order to store it as gas in a gasometer or one day underground in caverns or pore reservoirs. Likewise, one wants to make compressed air storage from such underground rooms. Another area that is eagerly explored is supercapacitors and the so-called redox flow battery.

Chemische Wärmespeicherung ist ein weiteres Thema an dem gearbeitet wird, auch nach unkonventionellen Standorten für Pumpspeicherkraftwerke hält man Ausschau. Nicht zuletzt sei noch das gute alte Schwungrad erwähnt, dessen Effizienz man durch den Einsatz anderer Materialien (Faserverstärkte Kunststoffe) erhöhen wird. Der soeben angesprochen Stand der Technik wurde gefunden auf der Internetseite „forschung-energiespeicher.info (gefördert durch das Bundesforschungsministerium und das Bundeswirtschaftsministerium).Chemical heat storage is another topic that is being worked on, even after unconventional locations for pumped storage power plants, one is on the lookout for it. Last but not least, the good old flywheel is mentioned, the efficiency of which will be increased by the use of other materials (fiber-reinforced plastics). The just mentioned prior art was found on the website "research-energiespeicher.info (funded by the Federal Ministry of Research and the Federal Ministry of Economics).

Die hier beschriebene Erfindung ist nicht geeignet für den mobilen Einsatz. Das ist gegenüber manch anderen Ansätzen ein Nachteil. Jedoch wünscht die Bundesregierung die Entwicklung verschiedenster Speichertechniken, das alleine wäre schon Grund genug, sich mit der nachfolgenden Erfindung auseinanderzusetzen. Aber das ist noch nicht alles, die hier beschriebene Erfindung ist eine Ergänzung, weil sie so manche Lücke schließt. So zum Beispiel gibt es keine Ruheverluste, ein Pluspunkt der insbesondere im Vergleich mit Schwungrädern in den Vordergrund rückt, aber auch einige andere der vorgenannten Techniken haben solche Ruheverluste.The invention described here is not suitable for mobile use. This is a disadvantage compared to many other approaches. However, the Federal Government wishes the development of various storage techniques, that alone would be reason enough to deal with the following invention. But that's not all, the invention described here is a supplement, because it closes many gaps. For example, there is no loss of rest, a plus that comes especially in comparison with flywheels in the foreground, but also some other of the above techniques have such rest losses.

Weitere Vorteile sind:

– Verhältnismäßig geringer Investitionsaufwand
– Schnelle Realisierbarkeit
– Kurze Umschaltzeiten
– Schier unbegrenztes Speichervolumen
– Unbegrenzte Speicherdauer
– Keine Ruheverluste (wie oben bereits erwähnt)

Further advantages are:

- Relatively low capital expenditure
- Fast realizability
- Short switching times
- Almost unlimited storage volume
- Unlimited storage duration
- No rest losses (as mentioned above)

Energiespeichern – Großmutters gute alte Standuhr konnte es schon.Energy storage - Grandma's good old grandfather clock could do it already.

Mit ein wenig Muskelkraft wurde das Gewicht etwa einen Meter hochgezogen, also Energie gespeichert und damit tickte sie etwa vier Tage und Nächte. Stünde die Uhr über dem Förderschacht einer aufgelassenen Zeche und zöge man das Gewicht nun nicht wie sonst einen Meter auf, sondern aus der Tiefe des Schachtes tausend Meter, so würde die Uhr mit dieser Energie elf Jahre ticken. Zugegeben, das Gewicht von tausend Meter Kette erfordert Modifizierungen, wenn man diese Uhr laufen sehen möchte. Nachfolgend beschriebene Erfindung ist aus diesem und weiteren Gründen anders konzipiert, die Vorlage aber war Großmutters Standuhr.With a little muscle power, the weight was raised about a meter, so stored energy and thus it ticked about four days and nights. If the clock were above the conveyor shaft of an abandoned colliery and the weight was not increased by one meter as usual, but from the depth of the shaft a thousand meters, the clock would tick eleven years with this energy. Granted, the weight of a thousand feet of chain requires modifications if you want to see this watch running. The invention described below is designed differently for this and other reasons, but the template was Grandmother's grandfather clock.

Alleine durch das verinnerlichen der Patentansprüche und das Lesen der Zusammenfassung werden Ingenieure in der Lage sein, diese Erfindung nach zu vollziehen und aus dem Stand der Technik heraus zu verwirklichen. Dennoch kann es nicht schaden, mit weiteren Ausführungen einige Anregungen für die Umsetzung zu geben.By internalizing the claims and reading the summary, engineers will be able to make and use this invention as well as to the art. Nevertheless, it can not hurt to give further suggestions for implementation with further explanations.

Die Grundanordnung für Patentanspruch 1 besteht aus einer Kolonne von Gewichten, die auf einer Bahn, von einer Ebene auf eine andere Ebene, rollend, schwebend oder gleitend, bewegt werden. Die Höhendifferenz wird hierbei im mittleren Teilstück dieser Bahn, entweder senkrecht oder geneigt überwunden. Die Gesamtlänge dieser Kolonne sollte schon dreimal so lang sein, als der in der Steigung befindliche Kolonnenteil. Zudem muss auf jeder Ebene, die Bahnstrecke mindestens so lang sein wie die ganze Kolonne, abzüglich der Länge der Steigungsstrecke. Dies ist erforderlich, damit auch bei langen Phasen der Energieentnahme bzw. Energieeinspeisung immer noch Gewichte von der jeweiligen Ebene nachrücken. Beide Kolonnenenden müssen also in jeder Arbeitsphase im horizontalen Bereich sein. Bezieht man Unteranspruch a; mit ein, so kann das Speichervolumen schier unerschöpflich ausgebaut werden. Hierbei werden auf beiden Ebenen weitere Kolonnen solcher Gewichte auf Nebenbahnen abgestellt, die bei Bedarf integriert werden. So lassen sich auch jahreszeitliche Schwankungen kompensieren. Zum Beispiel können im Winter bei hohem Energiebedarf, Kolonnen dieser Gewichte von der oberen auf die untere Ebene verlagert werden, die dann im Sommer bei Energieüberangebot wieder mit hochgeholt werden.The basic arrangement for claim 1 consists of a column of weights which are moved on a web, from one level to another level, rolling, floating or sliding. The height difference is overcome here in the middle section of this path, either perpendicular or inclined. The total length of this column should already be three times as long as the column part located in the slope. In addition, on each level, the railway line must be at least as long as the entire column, minus the length of the slope section. This is necessary so that even with long phases of energy extraction or energy supply still move weights of the respective level. Both ends of the column must therefore be horizontal in each working phase. Refer to subclaim a; with, so the storage volume can be expanded almost inexhaustible. In this case, additional columns of such weights are placed on secondary lines on both levels, which are integrated if required. This also compensates for seasonal fluctuations. For example, in the winter with high energy demand, columns of these weights can be shifted from the upper to the lower level, which are then brought back in the summer in excess energy.

In der Planungsphase ist zu entscheiden, ob diese, in Kolonne angeordneten Gewichte zu einem Zug zusammengehängt werden können, oder als Einzeleinheiten voran kommen sollen.In the planning phase, it has to be decided whether these weights arranged in a column can be linked together to form a train, or whether they should advance as individual units.

Einzeleinheiten können sinn machen, wenn der Mittlere, höhenverädernde Streckenabschnitt, senkrecht oder sehr steil verlauft. Elektromagnetische oder Zahnradsysteme (stand der Technik), durch die, die einzelnen „Triebwagen” (also Gewichte), in dichter Folge, den steilen Bereich bewältigen, bieten sich hier an.Individual units can make sense if the middle, höhenverwerde route section, vertical or very steep. Electromagnetic or gear systems (state of the art), through which, the individual "railcars" (ie weights), in close succession, tackle the steep area, lend themselves here.

In vielen Fällen, insbesondere wenn z. B. aufgelassene Eisenbahnstrecken genutzt werden, wird man nahe liegender Weise einen, mit Steinen oder ähnlichem beladenen Güterzug wählen. In many cases, especially if z. B. abandoned railway lines are used, one will choose a close, one loaded with stones or the like freight train.

Dieser kann dann von einer besonders leistungsstarken Lokomotive, oder mehreren gleichgeschalteten Loks bewegt werden. Die verwendeten E-Motoren müssen durch Umschalten, auch als Generatoren nutzbar sein, was in gleicher Weise für die oben erwähnten Triebwagen gilt; alternativ hierzu kann natürlich die Treibende Einheit mit einem separaten Generator ausgestattet sein. Die Option, vorhandene Eisenbahnanlagen zu nutzen ermöglicht eine besonders schnelle und kostengünstige Realisierung der Erfindung. Die Strecke müsste von einer, in etwa ebenen Anfahrt, einen Berg hoch führen und oben wieder in einen ebenen Bereich übergehen. Wenn auf den beiden Ebenen, reichlich lange Züge mit dem am Berg befindlichen Zugteil verbunden sind und auch noch Nebengleise geschaffen werden, um weitere Züge durch ankoppeln oder abhängen in das System zu integrieren, hat man schon einen nachhaltigen Energiespeicher. Durch Tempoanpassung kann auf den wechselnden Bedarf bzw. das wechselnde Aufkommen reagiert werden. Das hinzufügen oder abhängen erfordert entweder auf beiden Ebenen eine Rangierlok, oder, in die Zugteile integrierte Triebwagen. Beide Ausführungsmöglichkeiten lassen sich nach heutigem stand der Technik automatisieren.This can then be moved by a particularly powerful locomotive, or several synchronized locomotives. The electric motors used must be usable by switching, as generators, which applies in the same way for the above-mentioned railcars; Alternatively, of course, the driving unit may be equipped with a separate generator. The option to use existing railway facilities allows a particularly fast and cost-effective implementation of the invention. The track would have to lead from a roughly flat approach up a mountain and at the top back into a flat area. If on the two levels, plenty of long trains are connected to the mountain on the train part and also side tracks are created to integrate more trains by docking or hanging in the system, you already have a sustainable energy storage. By tempo adjustment can be responded to the changing needs or the changing volume. Adding or hanging requires either a shunting locomotive on either level or railcars integrated into the train parts. Both design options can be automated by today's state of the art.

Bei großen Höhenunterschieden z. B. tausend Meter, senkrecht oder annähernd senkrecht, hat man zur alternative eine Ausführung nach Anspruch 2, wie sie im Folgenden beschrieben wird.For large height differences z. B. thousand meters, perpendicular or approximately perpendicular, one has to alternative an embodiment according to claim 2, as will be described below.

Hierbei werden Gliederketten oder Seile, zu dicken schweren Strängen gebündelt, oder einzeln aufgehängt. Bei Energiebedarf, werden diese von einem Depot auf einer oberen Ebene zu einem Depot auf einer unteren Ebene abgesenkt und erzeugen dabei Strom. Bei Energieüberschuss muss der Generator zum E-Motor werden, um den Strang wieder hoch zu winden. Solange auf beiden Ebenen noch Strang vorrätig ist, kann sowohl Energie eingelagert als auch abgerufen werden.Here, link chains or ropes, bundled to thick heavy strands, or suspended individually. When energy is needed, they are lowered from a depot on an upper level to a depot on a lower level, generating electricity. With excess energy, the generator must become the electric motor to wind up the strand again. As long as strand is still available on both levels, both energy can be stored and retrieved.

Anmerkung: Wenn es dem Verständnis nicht abträglich ist, wird in dieser Beschreibung der Ausdruck Strang auch dann benutzt, wenn es sich um mehrere Ketten oder Seile handelt die nicht gebündelt den gleichen Weg passieren. Das Wort „Gehänge” wird adäquat benutzt, wo es der Vorstellungskraft förderlich ist.Note: In this description, if it is not detrimental to understanding, the term strand is used even if there are several chains or ropes that do not go bundled the same way. The word "hanger" is used adequately where it is conducive to imagination.

Die Leistung ergibt sich im Wesentlichen aus folgenden Faktoren:

– Stranggewicht pro Meter
– Höhendifferenz
– Aufzugs- bzw. Absenkgeschwindigkeit
– Vorrat an Strang auf den Ebenen

The performance results essentially from the following factors:

- Weight per meter
- height difference
- Lifting or lowering speed
- Stock of strand on the plains

Ein weiteres Kriterium für die Leistungsfähigkeit, das auch für den Wirkungsgrad von Bedeutung ist, ergibt sich aus dem Reibungswiderstand. Wenn es möglich ist die Stränge senkrecht in die Tiefe hängen zu lassen, kann der Reibungswiderstand zur unbedeutenden Größe schrumpfen. Anders verhält es sich bei schiefem oder stufenartigem verlauf der Trasse, wie es im Gebirge denkbar ist. (Der Strang müsste in diesem Fall in einem Schacht oder Rohr gleiten, ähnlich einem Bautenzug). Auch wenn für ein gutes gleiten gesorgt ist, wird es bei zu geringem Gefälle unwirtschaftlich.Another criterion for the performance, which is also important for the efficiency, results from the frictional resistance. If it is possible to hang the strands vertically into the depth, the frictional resistance may shrink to insignificant size. The situation is different in the case of an oblique or gradual course of the route, as is conceivable in the mountains. (In this case, the strand would have to slide in a shaft or pipe, similar to a construction move). Even if a good glide is taken care of, it will be uneconomical if the gradient is too low.

Besonders für den Vorratsbetrieb (um mehrere Monate defizitären Energieaufkommens zu überbrücken), tritt ein weiterer Wirtschaftlichkeitsfaktor in den Vordergrund. Es ist der Preis pro Meter Strang, der sich wegen der enormen Längen, die möglicher weise realisiert werden, deutlich bemerkbar macht. Hier kann man sich damit helfen, die Anzahl der Ketten oder Seile im Strang drastisch zu verringern und die einhergehende Gewichtsreduktion durch integrieren billigerer Gewichte z. B. Betonkugeln (Unteranspruch g;), zu kompensieren. Damit währe es auch möglich, hochfeste Kunstfaserseile zu verwenden, an denen, einer gigantischen Perlenschnur ähnlich, Betonkugel an Betonkugel gereiht ist. Die einzelnen Betonkugeln dürfen sich nicht verschieben lassen, Knoten in den Seilen, oder einbetonierte Seilklemmen können das jeweils verhindern. Der hier beschriebene Unteranspruch g; eröffnet die Möglichkeit, einen Ganzen Strang von Ketten oder Seilen mit Betonkugeln zu ummanteln, von denen jede bis zu einer Tonne oder weit mehr auf die Wage bringt. Es ist nur eine Frage der statischen Balance.Especially for the storage operation (to bridge energy losses that are in deficit for several months), another profitability factor comes to the fore. It is the price per meter of strand that is clearly noticeable because of the enormous lengths that may be realized. Here one can help oneself drastically reduce the number of chains or ropes in the strand and the associated weight reduction by integrating cheaper weights z. B. concrete balls (Unteranspruch g;), to compensate. Thus it would also be possible to use high-strength synthetic fiber ropes on which, similar to a gigantic string of pearls, a concrete ball is placed on a concrete ball. The individual concrete balls must not be allowed to move, knots in the ropes, or embedded cable clamps can prevent this. The subclaim g described here; opens up the possibility to cover a whole strand of chains or ropes with concrete balls, each of which weighs up to a ton or more. It's just a matter of static balance.

Im Gegensatz zu Strängen, die nur aus Gliederketten bestehen, können sich Betonkugeln verheddern. Sowohl die Trommel, nach Unteranspruch b;, die seilwindenartig arbeitet und gleichzeitig als Zugvorrichtung fungiert, als auch die nachfolgend erklärte Behandlung einzulagernden Stranges nach Unteranspruch e;, können das verhindern.In contrast to strands, which consist only of link chains, concrete balls can get tangled. Both the drum, according to dependent claim b, which works like a winch and at the same time acts as a traction device, as well as the following explained treatment to be stored strand according to dependent claim e ;, can prevent this.

e; Karussellartig – das kann eine riesige, sich drehende Scheibe sein. Erheblich mehr an Speichervolumen hat man aber, durch Schaffung einer Gleisanlage auf einem Rundkurs. Dieser kann viele hundert Meter Durchmesser haben, es last sich auf diese Weise eine Art Endlosgüterzug im Kreis bewegen. Beim Hochbefördern von Strang, wird dieser vom unteren Karussellzug weggenommen und läuft nach passieren der Zugvorrichtung auf den oberen Karussellzug. Im Absenkmodus verhält es sich genau umgekehrt. Das Tempo des Zuges muss sich nach der Absenk, oder Aufzuggeschwindigkeit richten, die wiederum je nach Energieaufkommen bzw. Energiebedarf variieren kann. Die Ladefläche des Karussellzuges muss durchgängig konstruiert sein, insbesondere sollen Vorder- und Rückbordwände weggelassen werden.e; Carousel - this can be a huge, spinning disc. But you have a lot more storage volume, by creating a track system on a circuit. This can have many hundreds of meters in diameter, so it would be like moving a kind of endless freight train in a circle. When upraising from strand, this is taken away from the lower carousel train and runs after passing the pulling device on the upper carousel. In Absenkmodus it is exactly the opposite. The tempo of the train must be after the Lowering, or elevator speed, which in turn can vary depending on the energy or energy consumption. The loading area of the carousel train must be constructed consistently, in particular the front and rear side walls should be omitted.

Auch im Falle der Ausführung d), muss der Zug so präpariert sein, dass die Ladefläche durchgängig ist. Die Überbrückung von Waggon zu Waggon muss halbstarr erfolgen und es ist ein möglichst gerader oder gleichmäßiger Schienenverlauf zu realisieren. Sowohl diese, als auch eine Ausführung nach Unteranspruch c), eignen sich besonders gut für die Verwendung von Strängen, die alleine aus Gliederketten bestehen.Also in the case of execution d), the train must be prepared so that the loading area is continuous. The bridging from wagon to wagon must be semi-rigid and it should be as straight as possible or even rail track to realize. Both these, as well as an embodiment according to dependent claim c), are particularly well suited for the use of strands, which consist solely of link chains.

Die Zugvorrichtung, wie sie für die Unteransprüche c)–e) benötigt wird (b; ist oben bereits beschrieben), teilt sich im Wesentlichen in zwei Ausführungsarten. Beide basieren auf einer sich drehenden Zugtrommel großen Durchmessers, auf der der Strang nur umgelenkt, nicht aber aufgewickelt wird.

– Bei Strängen aus Gliederketten kann eine Technik genutzt werden, wie sie für den Antrieb von Rohrkettenförderanlagen zum Einsatz kommt. Natürlich muss alles entsprechend massiver ausgelegt sein. Die Stränge sind in diesem Falle nicht gebündelt und die losen Ketten schlüpfen schon etliche Meter vor der Zugtrommel einzeln in Rohre. Es ist also für jede Kette ein Rohr das die Kette zu einem Profilrad und über dieses hinweg führt. Die Zugtrommel setzt sich aus einer entsprechenden Anzahl von nebeneinander angeordneten, riesigen Profilräder zusammen, die so in die Ketten greifen, dass diese gezwungen sind, die Drehung der Zugtrommel mit zu machen. Auf der Zugtrommelrückseite, werden die Ketten, den Rohren folgend, von der Zugtrommel weggeführt und die Rohre enden danach, so dass die Ketten zu Lagerung frei werden. (Zum Absenken verläuft dieser Vorgang natürlich umgekehrt). Die Rohre haben nach einem leicht trichterförmigen Aufnahmebereich, ein Innenprofil das mit zunehmender Nähe zur Zugtrommel mehr und mehr Kontur annimmt. Dieses Innenprofil ist so gestaltet dass am Ende nur noch gekreuzte Schlitze verbleiben in denen die Kette läuft, während der übrige Teil des Rohres eine geeignete Füllung hat. Die Füllung gewährt eine Ausrichtung der Kette für das Profilrad und endet schon vor der Stelle an der das Profilrad in die Kette greift. Hier unterscheidet sich die Zugvorrichtung der Erfindung von den Zugvorrichtungen der Rohrkettenförderanlagen die ja platz für das fördergut haben müssen. Diese Änderung ist notwendig weil die Ketten nur in der Nähe der Zugvorrichtung in Rohre laufen, während sie sonst hängen bzw. liegen.
– Bei Gehängen mit Betonkugeln ist die Oberfläche der Zugtrommel so zu gestalten dass für jeden Strang, rund um die Zugtrommel, ein Ring von Einbuchtungen angelegt ist. Die Größe der Einbuchtungen und deren Form und Abstand müssen so gewählt sein, dass sich die Betonkugeln des Stranges annähernd zur Hälfte in die Zugtrommel einfügen und dann immer noch leicht auf Zug sind. Die muldenartigen Einbuchtungen in denen die Betonkugeln zu liegen kommen, sind mit Einkerbungen zu verbinden, in denen der eigentliche Strang platz findet. Um ein überspringen bzw. abrutschen des Stranges zu verhindern, befindet sich auf beiden Seiten der Zugtrommel, eine gegenläufige Trommel, mit einem Profil das ein Pendant zur Zugtrommel ist. Diese zwei gegenläufigen Trommeln benötigen keinen eigenen Antrieb, es ist aber darauf zu achten dass sie stabil genug gelagert sind, so dass ein zur Seite weichen nicht möglich ist. Der ganze Strang mit den Betonkugeln wird also auf beiden Seiten richtiggehend in die Zange genommen und ein Abrutschen wird zuverlässig verhindert. Bei Platzmangel kann, wenn die Statik es erlaubt, mit einer Einzigen gegenläufigen Trommel geplant werden, die dann direkt oberhalb der Zugtrommel angeordnet währe. Das aufnehmen bzw. abgeben von Strang auf der Rückseite der Zugtrommel passiert nicht auf Höhe der Zugtrommel, sondern etwas unterhalb. Der erforderliche Platz für An und Abtransport des Stranges muss entweder durch ein Tiefpartherr geschaffen werden, oder die Trommeln werden erhaben Positioniert. Die Form des Schachtes entscheidet, ob mit nur einem, und dafür ziemlich großen Betonkugelstrang gearbeitet wird, oder ob mehre kleinere Stränge auf einer länglichen Zugtrommel nebeneinander platziert werden.

The traction device as required for the subclaims c) -e) (b is already described above) is essentially divided into two embodiments. Both are based on a rotating drum of large diameter, on which the strand is only deflected, but not wound up.

- For strands made of link chains, a technique can be used that is used to drive tube chain conveyors. Of course, everything must be designed to be more massive. The strands are not bundled in this case and the loose chains slip several meters in front of the pulling drum individually in tubes. It is therefore a tube for each chain that leads the chain to a profile wheel and across it. The traction drum is composed of a corresponding number of juxtaposed, giant profile wheels which engage in the chains so that they are forced to make the rotation of the pulling drum with. On the pull drum back, the chains, following the tubes, are led away from the puller drum and the tubes end up thereafter, leaving the chains free for storage. (For lowering this process is of course reversed). The tubes have a slightly funnel-shaped receiving area, an inner profile which assumes more and more contour with increasing proximity to the pulling drum. This inner profile is designed so that only crossed slots remain in the end in which the chain runs, while the remaining part of the tube has a suitable filling. The filling ensures alignment of the chain for the profile wheel and ends before the point at which the profile wheel engages in the chain. Here, the traction device of the invention differs from the traction devices of the tube chain conveyors yes have to have space for the conveyed. This change is necessary because the chains run only in the vicinity of the pulling device in pipes, while otherwise hang or lie.
- For hangers with concrete balls, the surface of the pulling drum should be designed so that for each strand, around the pulling drum, a ring of indentations is created. The size of the indentations and their shape and distance must be chosen so that the concrete balls of the strand insert approximately half in the pull drum and then still slightly on train. The trough-like indentations in which the concrete balls come to lie, are to be connected with notches, in which the actual strand takes place. In order to prevent the strand from skipping or slipping, the pull drum, an opposite drum, is located on both sides, with a profile that is a counterweight to the pull drum. These two counter-rotating drums do not require their own drive, but it is important to ensure that they are stored stable enough, so that a soft to the side is not possible. The whole strand with the concrete balls is thus taken on both sides really in the pliers and slipping is reliably prevented. If space is at a premium, statics allow it to be planned with a single counter-rotating drum, which would then be located directly above the pull drum. The recording or release of strand on the back of the pulling drum does not happen at the height of the pulling drum, but slightly below. The required space for on and off transport of the strand must either be created by a low-pitched man, or the drums are positioned sublime. The shape of the shaft determines whether you are working with just one, and a rather large concrete ball string, or whether several smaller strands are placed next to each other on an elongated pulling drum.

Ein BespielAn example

Dieses Beispiel beschreibt eine Variante nach Anspruch 1 und befasst sich hierbei mit einer sehr kleinen Anlage für nur wenige Wohneinheiten die Solarstrom nutzen.This example describes a variant according to claim 1 and deals here with a very small system for only a few residential units using solar power.

Im Kellergeschoss eines Hauses ist entlang einer Längsmauer eine Rollenbahn errichtet. Diese steigt an einer Stirnmauer des Hauses in einem Viertelkreisbogen an und endet auf etwa zwei Meter Höhe, wo sie die Senkrechte erreicht. Die Rollenbahn ist hier etwas in die Mauer eingelassen, so dass sie mit ihrer letzten Rolle fast in die Senkrechte Wand übergeht. Zum hinteren Ende hin steigt diese Rollenbahn geringfügig an, so dass eine darauf liegende Kolonne von Gewichten selbst nachrollt, sobald der Senkrechte Kolonnenteil hochgezogen wird. Dort wo die Bahn in die Senkrechte mündet, sind, die Parterre Decke und die zwei Decken darüber für einen Schacht ausgespart. Die Abmessungen dieser Aussparungen orientieren sich zum einen an der Breite der Rollenbahn, bei uns also 100 cm, zum anderen – für die Parterre Decke und die im ersten Stock-, an der Höhe der Gewichtsblöcke, hier also 50 cm, plus jeweils einige Zentimeter für den erforderlichen Abstand auf beiden Seiten, also 60 cm. Die Aussparung für die obere Decke ist zusätzlich um zwei Meter zurückgenommen, beträgt also 100 cm × 260 cm.In the basement of a house a roller conveyor is built along a longitudinal wall. This rises on a front wall of the house in a quarter circle and ends at about two meters in height, where it reaches the vertical. The roller conveyor is here somewhat embedded in the wall, so that it almost merges with its last role in the vertical wall. Towards the rear end, this roller conveyor rises slightly so that a column of weights resting on it rolls itself up as soon as the vertical column section is raised. Where the course opens into the vertical, the parterre ceiling and the two ceilings above are recessed for a shaft. The dimensions of these recesses are based on the one hand on the width of the roller conveyor, in our case 100 cm, on the other - for the parterre ceiling and the first floor, at the height of the Weight blocks, here 50 cm, plus a few centimeters each for the required distance on both sides, so 60 cm. The recess for the upper ceiling is additionally reduced by two meters, so is 100 cm × 260 cm.

Oberhalb der obersten Decke, im Dachboden befindet sich eine weitere Rollenbahn, in gleicher geografischer Position also Senkrecht über der im Keller befindlichen Rollenbahn. Diese obere Rollenbahn ist ohne Gefälle, geht aber mit beginn der Deckenaussparung in einen nach unten orientierten Viertelkreis über, der den gleichen Krümmungsgrad aufweist, wie der beschriebene Untere. Er führt also die Rollenbahn nach unten bis zur Senkrechte, sie hat da 55 cm Abstand zur Stirnmauer des Hauses und ist dort wo sie endet um einige Zentimeter zurückgenommen, so dass es etwa 60 cm Abstand sind Die Rollenbahn im Viertelbogen wird von einer Stahlkonstruktion getragen. Am hinteren Ende dieser oberen Rollenbahn befindet sich, gut verankert eine Seilwinde die verschiedene, auch sehr langsame Übersetzungen wählbar macht. Das Seil an dieser Winde ist so lange wie der waagrechte verlauf der oberen Rollenbahn.Above the top ceiling, in the attic is another roller conveyor, in the same geographical position so vertically above the roller conveyor located in the basement. This upper roller conveyor is without gradient, but goes with the beginning of the ceiling recess in a downwardly oriented quadrant, which has the same degree of curvature, as the lower described. So he leads the roller conveyor down to the vertical, it has since 55 cm distance to the front wall of the house and is where it ends retracted by a few centimeters, so that there are about 60 cm distance The roller conveyor in the quarter arch is supported by a steel structure. At the rear end of this upper roller conveyor is, well anchored, a winch that makes various, even very slow, translations selectable. The rope on this winch is as long as the horizontal course of the upper roller conveyor.

Quer auf der Rollenbahn liegen in enger Folge, Betonblöcke. Diese haben eine Länge von 90 cm, sind also etwas kürzer als die breite der Rollenbahn. Ihre Höhe und Breite beträgt 50 cm, wobei sie zu beiden Seiten einen Bauch haben, also auf mittiger Höhe 70 cm breit sind. Auf 25 cm Höhe, das heißt an der breitesten Stelle ragen auf beiden Seiten ein par Ösen aus dem Beton die mittels Bolzen, mit den jeweiligen Nachbarblöcken scharnierartig verbunden sind. Die untere und die obere Flache der liegenden Blöcke ist sehr glatt und die Kanten sind leicht abgerundet, so dass die Blöcke mit möglichst wenig Widerstand rollen.Across the roller conveyor are in close succession, concrete blocks. These have a length of 90 cm, so they are slightly shorter than the width of the roller conveyor. Their height and width is 50 cm, they have a belly on both sides, so are 70 cm wide on a central height. At a height of 25 cm, that is to say at the widest point, a pair of loops project from the concrete on both sides, which are connected in a hinged manner by means of bolts to the respective neighboring blocks. The lower and upper surfaces of the lying blocks are very smooth and the edges are slightly rounded so that the blocks roll with as little resistance as possible.

Die Kolonne verfügt über 23 mit einander verbundene Betonblöcke, ist also 18 Meter lang. Dies ergibt sich aus der Länge des Hauses von 12 Meter und der Höhe vom Kellerboden bis zum Dachboden, wobei die Verkürzungen in den Bögen, die der Wechsel in die Senkrechte und oben wieder in die Wagrechte bedingt, abgezogen sind. Wenn die Kolonne also in einem Mittleren Arbeitszustand ist, beginnt sie im mittleren Teil der oberen Rollenbahn, um dann an der Stirnseite des Hauses abgerundet in die Senkrechte über zu gehen und nach einer weiteren Rundung auf der unteren Bahn wieder bis zur Mitte des Kellers zu reichen. Bei einem Bewegungsspielraum von insgesamt 12 Meter ist die Seilwinde in diesem Falle also halb ausgefahren. Neun Blöcke, von denen jeder eine gute halbe Tonne wiegt befinden sich im senkrechten Streckenabschnitt. Es ist also an der Seilwinde ein permanenter Zug von etwa 5 Tonnen angelegt. Zwischen der Seilwinde und dem Generator bzw. E-Motor fungiert ein Dynamisches Getriebe das erhebliche Unterstzungen ermöglicht. Dieses Getriebe wird elektronisch gesteuert, orientiert am Datenaufkommen der Messinstrumente. Ist also der Energieüberschuss zur betreffenden Stunde nur gering, so wird die Kolonne so langsam hochgezogen dass man es mit bloßem Auge gar nicht sieht. Umgekehrt wird man bei nur leichtem Defizit im Energieaufkommen auch die Abwärtsbewegung der Kolonne nicht bemerken und dennoch wird der Fehlbedarf ausgeglichen. Die tragenden Mauer und Deckenbereiche sind verstärkt ausgeführt wie es die statischen Berechnungen vorgegeben haben. Der Senkrechte Teil der Bahn ist mit einem Schacht verkleidet und auch der wagrechte Streckenteil unfallsicher gemacht.The column has 23 interconnected concrete blocks, so it is 18 meters long. This results from the length of the house of 12 meters and the height from the basement floor to the attic, whereby the shortenings in the arches, which are the change in the vertical and above again in the Wagrechte, deducted. So if the column is in a middle working condition, it begins in the middle part of the upper roller conveyor, then at the front of the house rounded in the vertical over and after another rounding on the lower track to reach back to the middle of the basement , With a range of motion of a total of 12 meters, the winch is so half extended in this case. Nine blocks, each weighing a good half ton, are located in the vertical section. So it is created on the winch a permanent train of about 5 tons. Between the winch and the generator or electric motor acts a dynamic transmission that allows significant support. This gearbox is controlled electronically, based on the data volume of the measuring instruments. So if the energy surplus at the hour in question is low, the column is pulled up so slowly that you can not see it with the naked eye. Conversely, you will not notice the downward movement of the column with only a slight deficit in energy and yet the lack of demand is compensated. The load-bearing wall and ceiling areas are reinforced as specified by the static calculations. The vertical part of the track is clad with a shaft and made even the wagrechte track part accident-proof.

Alleine dieses Beispiel bietet wiederum vielerlei Möglichkeiten der Modifikation. Es könnte sogar mit der soeben beschriebenen Anlage, im selben Haus, ein ganzes Dorf, mit mehreren Solardächern und einer Windkraftanlage versorgt werden.This example alone offers many possibilities for modification. It could even be supplied with the plant just described, in the same house, a whole village, with several solar roofs and a wind turbine.

Man stelle sich vor, die Anlage in diesem Haus ist nicht entlang einer Seitenmauer angebracht, sondern in gewissem Abstand von dieser. Der gerade Bereich der Rollenbahnen ist jeweils auf Schlitten montiert, die es erlaubten die Rollenbahnen seitlich zu verschieben. Es befinden sich sowohl im Keller als auch im Dachgeschoß mehrere verschiebbare Bahnen. Bei Bedarf wird die Rollenbahn zur Seite geschoben und durch eine benachbarte ersetzt. Wird also über einen langen Zeitraum weniger Energie gewonnen als verbraucht, kann in einem Moment wo sich das Energieaufkommen in etwa die Waage hält, im Keller, die Kolonne durch öffnen der Bolzen getrennt werden. Die ganze Rollenbahn mitsamt den 12 darauf liegenden Betonblöcken wird beiseite geschoben, eine benachbarte Rollenbahn, auf der noch keine Blöcke liegen, wird an diese Stelle geschoben und arretiert. Jetzt folgt der zweite Schritt dieser Aktion. Im Dachboden wird die leere Rollenbahn beiseite geschoben und durch eine ersetzt auf der 12 Betonblöcke liegen. Dieses aber ist der schwierigste Teil des ganzen Unterfangens. Das Seil der Winde ist nahezu ganz ausgefahren und es ziehen daran, wie beschrieben, etwa 5 Tonnen.Imagine, the plant in this house is not attached along a side wall, but at a certain distance from this. The straight area of the roller conveyors is mounted on carriages that allow the roller conveyors to be moved laterally. There are several movable tracks both in the basement and in the attic. If necessary, the roller conveyor is pushed aside and replaced by an adjacent one. So if less energy is gained over a long period of time than consumed, the column can be separated in the cellar by opening the bolts in a moment where the amount of energy is roughly in balance. The whole roller conveyor, together with the 12 concrete blocks lying on it, is pushed aside, an adjacent roller conveyor, on which no blocks are left, is pushed to this place and arrested. Now follows the second step of this action. In the attic, the empty roller conveyor is pushed aside and replaced by one on the 12 concrete blocks. But this is the hardest part of the whole endeavor. The rope of the winch is almost completely extended and pull it, as described, about 5 tons.

Ösen an den Verankerungen der Seilwinde werden genutzt um den Zug vom Seil der Winde zu nehmen. Ein, an der Öse befestigter Gurt wird unterhalb der Schlittenschienen hindurch gezogen, hinter dem ersten Betonblock hochgeschoben und oberhalb des Blockes wieder zu Seilwinde zurückgeführt, wo er an der oberen Öse befestigt wird. Somit ist also eine Schling um den letzten Block der Kolonne gelegt. Der Gurt braucht jetzt nur noch auf Zug gebracht werden und das Seil der Winde entspannt sich. Nun kann es von der Kolonne getrennt und von der Seilwinde eingezogen werden. Jetzt steht dem Wechsel der oberen Rollenbahnen auch nichts mehr im Wege. Die leere Rollenbahn beiseite schieben und die mit den 12 Betonklötzen, an ihre Stelle.Eyelets on the anchorages of the winch are used to take the train from the rope of the winch. A belt attached to the eyelet is pulled underneath the carriage rails, pushed up behind the first concrete block and returned above the block to winch where it is attached to the top eyelet. Thus, a loop is placed around the last block of the column. The belt now only needs to be put on train and the rope of the winch relaxes. Now it can be separated from the column and fed by the winch. Now there's nothing to stand in the way of changing the upper roller conveyors. Push the empty roller conveyor aside and the 12 concrete blocks in its place.

Die Kolonne wieder mit den Bolzen zusammenfügen und die Seilwinde am neuen Ende der Kolonne befestigen, Gurt entspannen und abnehmen, fertig. Bei langen Zeiten des Energieüberschusses verläuft die Prozedur genau umgekehrt, weil ja nun im Speicher eingelagert wird und der Keller sich langsam leert.Reassemble the column with the bolts and attach the winch to the new end of the column, relax the belt and remove it, ready. For long periods of energy surplus, the procedure is the other way round, because now is stored in the store and the basement empties slowly.

Hat man anstelle eines Wohnhauses, eine Industrie – oder Gewerbehalle, oder einen Bauernhof, können die Bahnen länger sein, wodurch die Sache noch flexibler wird.If you have a residential building, an industrial or commercial building, or a farm instead of a residential building, the paths can be longer, making things even more flexible.

Auf Kommunalen Grundstücken bieten sich für die beschriebene Ausführungsart weitere Gelegenheiten. So kann zum Beispiel ein Lärmschutzwall eine solche Anlage beherbergen.On municipal land there are further opportunities for the described embodiment. For example, a noise barrier can accommodate such a facility.

Wenn zunächst, dort wo der Wall aufgeschüttet werden soll, ein Graben ausgehoben wird, auf dessen Sole die untere Rollenbahn in einem Tunnelschacht verschwindet. Nahe der Stelle wo der Wall enden soll wird ein Vertikaler Schacht errichtet, der annähernd bis zur geplanten fertigen Höhe des Lärmschutzwalles reicht. Nach zufüllen des Grabens und Aufschütten des Walles, bis zu einer gewissen Höhe, wird dort oben ein zweiter Tunnelschacht errichtet. Die Bahn sollte also nun vom unteren Tunnel über den Vertikalen Schacht in den oberen Tunnel münden. Der Wall kann nun fertig gestellt und begrünt werden. Am anderen Ende des Walles wird noch vor Fertigstellung, ein Maschinenhäuschen errichtet, in dem die Seilwinde seinen platz hat. Diese Ausführungsart bietet zwar kaum Möglichkeiten für das anhängen weiterer Kolonnen; dies wird aber kompensiert durch die Möglichkeit, schwerere Blöcke zu verwenden und durch die Wahrscheinlichkeit erheblich längerer Bahnen. Wenn der Wall eine Krümmung hat, müssen die Betonklötze anders verbunden werden als bisher Beschrieben und der beschriebene Bauch der Betonklötze ist nicht nur vertikal sonder auch horizontal, so dass ein biegen der Kolonne nach links und rechts ebenso möglich ist.When, first, where the wall is to be heaped up, a ditch is excavated, on the brine of the lower roller conveyor disappears in a tunnel shaft. Near the place where the wall should end, a vertical shaft is built, which reaches almost to the planned finished height of the noise barrier. After filling the ditch and heaping up the wall, up to a certain height, a second tunnel shaft is erected up there. The railway should now flow from the lower tunnel via the vertical shaft into the upper tunnel. The wall can now be finished and landscaped. At the other end of the rampart, before the completion of the project, a machine house is erected in which the winch has its place. Although this embodiment hardly offers opportunities for attaching additional columns; but this is compensated by the possibility of using heavier blocks and the likelihood of considerably longer tracks. If the wall has a curvature, the concrete blocks must be connected differently than previously described and the described belly of the concrete blocks is not only vertical but also horizontal, so that a bending of the column to the left and right is also possible.

In Orten die einen Unteren und einen Oberen Ortsteil haben, kann man sich sogar einiges an Erdbewegungen Sparen. Die Kolonne wird in diesem Fall nicht oben zurückgeführt, ihr Seitenprofil ist also kein liegendes U, sondern eine aufgerichtete Kobra.In places that have a lower and an upper district, you can even save some earthworks. In this case, the column is not returned at the top, so its side profile is not a horizontal U but an upright cobra.

Für Häuser, die einen Einbau wie beschrieben nicht zulassen besteht eventuell die Möglichkeit an der Außenwand oder auch bis Grundstücksgrenze hin ein Palettenregal zu errichten, um eine solche Anlage doch noch zu realisieren. Eine Paletten-Anlage, also mehrreihig (eventuell auch mit Hochregalen), könnte für einen ganzen Industriekomplex nützlich sein.For houses that do not allow installation as described there may be the possibility to build a pallet rack on the outside wall or even to the property boundary in order to realize such a system yet. A pallet system, ie multi-row (possibly also with high shelves), could be useful for a whole industrial complex.

Claims

Storage and retrieval of energy, characterized by a, - On a train moving column of weights, wherein - the track has a middle section, which changes the weights significantly in their height level, - The upper, as well as the section of the track runs approximately horizontally and - The column is at least twice as long as the slope distance. a) as 1 characterized by depositing whole columns of weights on branch lines, both on the upper and on the lower level, so as to create reserves.

Storage and retrieval of energy, characterized by a - heavy strand, which depends more or less vertically from an upper level to a lower level, - communicates with stockpiled strand on both levels - and is pulled up by a traction device located on the upper level or lowered. b) as 2 characterized in that on the respective plane a suitably long part of this strand is wound on a large drum, wherein all that is unwound from the strand on one plane is simultaneously rolled up on the other plane. c) as 2 characterized in that the, by the operation, each vacant strand on the respective level simply runs on dump, or is taken away on the other level of the heap. d) as 2, characterized in that the by the operation, each vacant strand runs on a slowly moving forward freight train and on the other level for replenishment such a freight train rolls in the right tempo. e) as 2 characterized in that the strand which has become vacant as a result of the operation is stored on a type of carousel installation and is taken on the same level by a similar installation. f) as characterized by the combination of dependent claims b) -e), so that a different solution is used on the lower lower level than on the upper one. g) as 2 characterized by additionally integrated in the strand weights.