DE102017003119A1

DE102017003119A1 - Auftriebs-Energiespeicher

Info

Publication number: DE102017003119A1
Application number: DE102017003119.3A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-03-30
Filing date: 2017-03-30
Publication date: 2018-10-04

Abstract

Zur Speicherung von Energie sind die derzeitigen dem Stand der Technik entsprechenden Verfahren sehr kostenintensiv und aufwändig und in Ihrer Speicherkapazität begrenzt. Dies gilt insbesondere für Pumpspeicherwerke, Batteriespeicher oder ein Verfahren welches mit einer Vielzahl an Auftriebskörpern nach DE 10 2011 055 524 B3 Energie speichert.Um die Kosten eines solchen Energie-Speichers deutlich zu reduzieren, besteht der Auftriebs-Speicher im Wesentlichen aus 4 Hauptkomponenten, einem flexiblen Auftriebskörper, einer oberen Aufnahmevorrichtung, einer unteren Aufnahmevorrichtung und einer Motor/Generator-Einheit. Als Verfahren der Energieaufnahme und Energieabgabe kommt das natürliche, physikalische Prinzip der Auftriebskraft zum Einsatz. Hierbei wirkt auf einen Körper, der in ein Fluid gebracht wird, eine Kraft entgegensetzt der Schwerkraft, die Auftriebskraft.Hauptmerkmal der Erfindung ist, dass der Auftriebskörper flexibel ausgeprägt ist, um Diesen unter Energieaufnahme in einer Flüssigkeit abzusenken und in einer Aufnahmevorrichtung unterbrechungsfrei aufzunehmen. Unter Energieabgabe kann der Auftriebskörper anschließend unterbrechungsfrei in den Ausgangszustand gebracht werden.Durch die flexible Gestaltung des Auftriebskörpers kann Dieser in der Aufnahmevorrichtung aufgewickelt werden. Dadurch hat die Erfindung insbesondere in der Ausgestaltung des Antriebsstrangs geringe mechanische Anforderungen, da der Auftriebskörper nicht in der Summe seiner Auftriebskraft auf diesen wirkt, sondern nur der Anteil der Auftriebskraft zwischen Aufnahmevorrichtung und Flüssigkeitsoberfläche. Gleichzeitig wird durch das Aufwickeln des Auftriebskörpers in der Aufnahmevorrichtung ein technisch einfacher, skalierbarer Speicher geschaffen. Zudem weist die Erfindung nur sehr geringe Verluste auf, wodurch daraus ein sehr hoher Wirkungsgrad resultiert.

Description

Wird ein Körper in ein Fluid gebracht so wirkt auf diesen eine Kraft entgegensetzt der Schwerkraft, die Auftriebskraft. Diese entspricht der Gewichtskraft der entsprechenden Verformung des Fluides. Auf einen Körper, der in einer Flüssigkeit der Dichte ρ getaucht ist, wirkt die Auftriebskraft F_A mit dem Betrag F_A = gρV. Dabei ist V das Volumen der Flüssigkeit welches von dem Körper verdrängt wurde und g die Fallbeschleunigung (9,81m/s²)
Die Erfindung nutzt dieses physikalische Prinzip um in Zeiten eines Energieüberangebotes einen Auftriebskörper in einer Flüssigkeit abzusenken und in Zeiten von Energiebedarf die in dem abgesenkten Körper gespeicherte Energie zurückzugewinnen
Die DE 10 2011 055 524 B3 beschreibt ein Verfahren, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass mit einer Vielzahl von Auftriebskörpern und mit einer Hubeinrichtung zum Absenken und Anheben der Auftriebskörper, Energie aufgenommen, gespeichert und wieder abgegeben werden kann und den Stand der Technik darstellt.
Der angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, einen Energiespeicher bereitzustellen, der sowohl eine hohe skalierbare Speicherkapazität aufweist, als auch geringe Anforderungen an den technischen Aufbau und somit an die Investitionskosten stellt.
Die Erfindung löst dieses Problem insbesondere dadurch, dass der Auftriebskörper flexibel ausgestaltet ist und somit in der Aufnahmevorrichtung aufgewickelt werden kann. Dadurch hat die Erfindung insbesondere in der Ausgestaltung des Antriebsstrangs geringe mechanische Anforderungen, da der Auftriebskörper nicht in der Summe seiner Auftriebskraft auf diesen wirkt, sondern nur der Anteil der Auftriebskraft zwischen Aufnahmevorrichtung und Flüssigkeitsoberfläche. Gleichzeitig wird durch das Aufwickeln des Auftriebskörpers in der Aufnahmevorrichtung ein technisch einfacher, skalierbarer Speicher geschaffen. Dieser kommt ohne aufwändige technische Maßnahmen aus, die z.B. eine Vielzahl von Auftriebskörpern abkoppeln und aufnehmen muss wie in DE102011055524B3 angegeben.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Patentanspruch 3 ( ) und Patenanspruch 4 ( ) angegeben. Hierbei stellen lediglich der Antriebsstrang und der flexible Auftriebskörper die Verbindung zwischen oberer und unterer Aufnahmevorrichtung dar. Dadurch werden die Anlagenteile auf ein Minimum beschränkt, was die Investitionskosten minimiert.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist im Patentanspruch 5 ( ) und Patentanspruch 6 ( ) angegeben. Hierbei kann der Speicher als Einheit vorgefertigt werden und muss nur noch in das natürliche Gewässer abgesenkt werden. Hierbei kann die obere Aufnahmevorrichtung sich unterhalb der Wasseroberfläche befinden, wie im Patentanspruch 7 ( ) angegeben, um die Aufwände für die Auftriebskörper des Gestells zu minimieren.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist im Patentanspruch 8, Patentanspruch 9 ( ) und Patentanspruch 10 ( ) angegeben. Hierbei wird ein künstlicher Behälter als Träger der Flüssigkeit verwendet. Dadurch kann der Speicher zum einen mit anderen Flüssigkeiten außer Wasser betrieben werden, um die Auftriebskräfte zu erhöhen und zum anderen an Orten verwendet werden, die keine nutzbaren natürlichen Gewässer aufweisen. Um den technischen Aufbau zu minimieren, ist es hierbei möglich den Behälter so auszugestalten, dass der Auftriebskörper sich lediglich in einer Wassersäule geringen Durchmessers bewegt. Dafür ist lediglich ein mit einer Flüssigkeit gefülltes Rohr notwendig, welches die obere und untere Aufnahmevorrichtung miteinander verbindet.
Als Auftriebskörper sind jegliche Formen flexibler Ausgestaltung denkbar. Möglich sind hier durchgängige zylindrische Formen die aus verformbarem Material geringer Dichte bestehen. Hierbei kommt es in zunehmender Gewässertiefe und zunehmenden Wasserdruck zur Verformung des Auftriebskörpers wodurch die Auftriebskraft in Summe aller Kräfte entgegengesetzt zur Schwerkraft an dem Auftriebskörper wirken kann. Ebenso möglich sind Ausgestaltungen des Auftriebskörpers in einzelne aneinandergereihte Segmente. ( )
Bezugszeichenliste

S1: obere Aufnahmevorrichtung
S2: untere Aufnahmevorrichtung
U1: Umlenkung 1
U2: Umlenkung 2
FAS: flexibler Auftriebskörper
A1: Antriebsstrang
G/M: Generator/Motor
WO: Wasseroberfläche
G: Gestell
GG: Gegengewicht
AK: Auftriebskörper
B: Behälter
F1..F6: wirkende Kräfte

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102011055524 B3 [0003, 0005]

Claims

Auftriebs-Energiespeicher zur Speicherung von Energie, die in einem in einer Flüssigkeit befindlichen Auftriebskörper gespeichert ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass der Auftriebskörper flexibel ausgeprägt ist, um Diesen unter Energieaufnahme in einer Flüssigkeit abzusenken und in einer Aufnahmevorrichtung unterbrechungsfrei aufzunehmen. Unter Energieabgabe kann der Auftriebskörper anschließend unterbrechungsfrei in den Ausgangszustand gebracht werden. ( ).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit ein natürliches Gewässer ist.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die untere Aufnahmevorrichtung und die obere Aufnahmevorrichtung fest am Gewässerboden verankert sind und nur über den Antriebsstrang und dem flexiblen Auftriebskörper verbunden sind. ( )
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die untere Aufnahmevorrichtung mit der oberen, schwimmend gelagerten Aufnahmevorrichtung, nur über den Antriebsstrang und dem flexiblen Auftriebskörper verbunden ist. ( )
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die untere Aufnahmevorrichtung mit der oberen Aufnahmevorrichtung über den Antriebsstrang, dem flexiblen Auftriebskörper und zusätzlich über ein Gestell verbunden ist, das fest am Gewässerboden verankert ist. ( )
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die untere Aufnahmevorrichtung mit der oberen Aufnahmevorrichtung über den Antriebsstrang, dem flexiblen Auftriebskörper und zusätzlich über ein Gestell verbunden ist, wobei die gesamte Anlage auf der Gewässeroberfläche schwimmt. ( )
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die untere Aufnahmevorrichtung mit der oberen Aufnahmevorrichtung über den Antriebsstrang, dem flexiblen Auftriebskörper und zusätzlich über ein Gestell verbunden ist, wobei die gesamte Anlage auf der Gewässeroberfläche schwimmt und die obere Aufnahmevorrichtung sich unterhalb der Wasseroberfläche befindet. ( )
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit sich in einem künstlichen Behälter befindet.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die untere Aufnahmevorrichtung mit der oberen Aufnahmevorrichtung, nur über den Antriebsstrang und dem flexiblen Auftriebskörper verbunden ist. ( )
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die untere Aufnahmevorrichtung mit der oberen Aufnahmevorrichtung, nur über den Antriebsstrang und dem flexiblen Auftriebskörper verbunden ist, wobei der Behälter so ausgestaltet ist, dass der Auftriebskörper sich lediglich in einer Wassersäule geringen Durchmessers bewegt ( )