DE102018008678B4

DE102018008678B4 - Stromspeicheranlage

Info

Publication number: DE102018008678B4
Application number: DE102018008678.0A
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-11-05
Filing date: 2018-11-05
Publication date: 2020-06-04
Anticipated expiration: 2038-11-06
Also published as: DE102018008678A1

Abstract

Die Stromspeicheranlage soll unabhängig von geländespezifischen und geologischen Gegebenheiten funktionieren, also an fast allen Standorten dezentral zu errichten sein. Die Anlage soll mit befüllbaren, beweglichen, fixierbaren Schwimmbehältern, die sich in befüllbaren Wannenbehältern befinden, betrieben werden. Die Schwimmbehälter sollen über Gewichtskraft den Generator antreiben. Die Schwimmbehälter sollen über hydrostatischen Auftrieb und Luftdruck gehoben werden. Die Anlage soll ein geschlossenes System sein, weshalb alle Behälter über Leitungen verbunden sind. Die Flüssigkeit soll teilweise gepumpt und teilweise über Schwerkraft transportiert werden.Die Stromspeicheranlage speichert und erzeugt Strom je nach Bedarf. Bei der Stromerzeugung bewegen sich die mit einer Antriebseinheit (16), mit dem Generator (17) verbundenen Schwimmbehälter (1), (2), (3), (4) im leeren Umfassungsbehälter (7), (8), (9), (10) einer nach dem anderen nach unten und treiben den Generator mit Gewichtskraft an. Jeder Schwimmbehälter (1), (2), (3), (4) wird über das Befüllen der Wannenbehälter (2), (4),(6),(8) und Luftsäcke (119, (129, (13), (14) wieder gehoben. Bei Stromüberschuß wird der Druckluftbehälter (6) mit dem Kompressor (19) gefüllt und der Flüssigkeitsbehälter (5) wird über die Pumpe (18) mit Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsauffangbehälter (15) befüllt.Die Anlage zur Speicherung von Strom kann aufgrund Ihrer Art dezentral an fast allen Standorten betrieben werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Stromspeicheranlage, die unabhängig von geologischen und geländespezifischen Gegebenheiten betrieben werden kann. Die Anlage besteht aus schwimmfähigen, voneinander getrennten Behältern die befüllbar, beweglich, fixierbar und wieder entleerbar sind. Diese Schwimmbehälter befinden sich in mit Flüssigkeit befüllbaren, feststehenden, voneinander getrennten und wieder entleerbaren Wannenbehältern. Diese Wannenbehälter sind über Leitungen und Ventile mit Flüssigkeitspeicherbehältern verbunden. Diese Speicherbehälter werden bei Stromüberschuß mit der Pumpe gefüllt. Ausserdem sind in jedem Wannenbehälter, unter dem Schwimmbehälter, aufblasbare Luftsäcke. Diese Luftsäcke sind ebenfalls über Leitungen mit einem Druckluftspeicher verbunden. Dieser Druckluftspeicher wird bei Stromüberschuss mit dem Kompressor gefüllt. Die Schwimmbehälter sind über eine Antriebseinheit mit dem Generator verbunden, und treiben diesen in der Abwärtsbewegung über Gewichtskraft an. Das Heben der Schwimmbehälter soll mit hydrostatischem Auftrieb und Luftdruck stattfinden. Der Flüssigkeitstransport, zum befüllen und entleeren der Schwimm- und Wannenbehälter, findet über die Schwerkraft statt. Die Befüllung und Entleerung der Luftsäcke, zum heben und senken der Schwimmbehälter, wird über Ventile bzw. Druckluftspeicher gesteuert. Eine beliebige Speicherkapazität lässt sich je nach Dimensionierung der Anlage realisieren.
Es sind Stromspeicheranlagen als Pumpspeicherwerke bekannt. Diese Pumpspeicherwerke sind nur an dafür geeigneten Standorten, die einen ausreichenden Höhenunterschied haben, funktionsfähig. Bei Pumpspeicherwerken wird die Turbine mit Wasser, das über Rohrleitungen ins Tal läuft angetrieben, und nicht mit Gewichtskraft.
Es gibt Pumpspeicherwerke mit schwimmendem Speicherteil, der sich in einem mit Wasser gefüllten Behälter befindet. Der Speicherteil hat eine Öffnung, durch die Wasser strömt und dadurch eine Turbine antreibt, während der schwimmende Speicherteil auf Grund absinkt. Dann wird das Wasser unter Druck aus dem schwimmenden Speicherteil gepresst, bis er wieder an der Oberfläche ist. Hier wird das Wasser also nicht über Schwerkraft transportiert. Hier wird Wasser zum Antrieb der Turbine verwendet und nicht
Es gibt noch Stromspeicheranlagen, die auch mit Gewichtskraft in Form von Lageenergie funktionieren. Hier wird Schotter oder Kies bei Stromüberschuss mit einer Kübelkette in einer Art Skilift nach oben transportiert und gelagert. Bei Strombedarf wird der Vorgang umgedreht. Diese Anlage erfordert einen ausreichenden Höhenunterschied und ist nicht an allen Standorten zu betreiben. Das Gewicht wird nicht mit Hilfe von Wasser und Druckluft gehoben.
Es gibt noch Stromspeicheranlagen in Form eines Meer-Ei, eine Hohlkugel aus Beton, die tief in des Meer versenkt ist. Bei Stromüberschuss wird Wasser aus der Kugel herausgepumpt, bei Strommangel strömt das Wasser wieder über eine Turbine in die Kugel ein und erzeugt Strom. Diese Anlage ist ebenfalls nicht an allen Standorten zu betreiben. Hier wird Wasser zum Antrieb der Turbine verwendet und nicht Gewichtskraft.
Es gibt Stromspeicheranlagen in Form eines Schottersackes. Ein großer Kunststoffsack wird mit Schottersteinen unter Wasser gefüllt. In den Zwischenräumen befindet sich zunächst Wasser. Bei günstiger Energie wird das Wasser ausgepumpt, Luft strömt über einen Schnorchel nach. Bei Energiebedarf lässt man das Wasser über eine Turbine wieder einströmen. Diese Anlage ist ebenfalls nicht an allen Standorten zu betreiben
Es gibt Stromspeicheranlagen die in alten Bergwerksschächten große Massen hydraulisch anheben und absenken. Dabei wird Wasser bei Stromüberschuss unter den Zylinder gepumpt oder bei Strommangel senkt sich der Zylinder und presst Wasser über eine Turbine. Diese Anlage erfordert bestimmte geologische Erfordernisse. Außerdem wird hier kein Wasser über Schwerkraft transportiert sondern nur gepumpt. Hier wird ebenfalls Wasser zum Antrieb der Turbine verwendet.
Es gibt Lageenergiespeicher nach Heindl, die eine gewisse Ähnlichkeit zum vorherigen Beispiel haben. Hier wird eine große Felsmasse, 50 m oder mehr, ausgeschnitten und als Kolben für die Energiespeicherung verwendet. Hier ist es genauso wie im vorherigen Beispiel so, dass diese Anlage nicht an allen Standorten funktionieren kann. Hier wird auch Es gibt Druckluftspeicherkraftwerke die in unterirdischen Salzstöcken Luft speichern. Hier wird beim entweichen der Luft über eine Turbine ein Generator angetrieben. Diese Anlage ist nicht an allen Standorten zu betreiben und es wird Druckluft für den Antrieb des Generators verwendet.
Es gibt Energiespeicher in Form von Akkus. Diese Variante ist eine andere Form der Energiespeicherung. Sie ist zwar an allen Standorten zu betreiben funktioniert, aber nicht über Schwerkraft.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Stromspeichermöglichkeit zu schaffen, die unabhängig von geländespezifischen Höhenunterschieden und geologischen Gegebenheiten Strom speichert und Strom erzeugt, und somit an vielen Standorten dezentral zu betreiben ist. Die Erfindung soll den Generator nicht mit Wasser oder Druckluft antreiben, sondern mit Gewichtskraft. Aufgeladen werden soll der Stromspeicher durch das Heben der Gewichte mit hydrostatischem Auftrieb und mit Druckluft. Die Flüssigkeit soll teilweise gepumpt und teilweise über Schwerkraft in einem geschlossenen System zwischen Speicherbehälter, Auffangbehälter, Wannenbehälter und Schwimmbehälter transportiert werden. Mit einem Kompressor wird bei Stromüberschußzeiten ein Druckluftspeicher befüllt bzw. mit einer Pumpe wird der Flüssigkeitsspeicher befüllt. In diesem Druckluftspeicher wird die Luft gespeichert und bei Bedarf über Leitungen an die einzelnen aufblasbaren Luftsäcke abgeben. Im Flüssigkeitsspeicher wird Wasser gespeichert und bei Bedarf über Leitungen und Ventile an die Wannenbehälter abgegeben. Die Leistung der Anlage soll beliebig dimensionierbar sein.
Diese Aufgabe wird durch eine Stromspeicheranlage die aus getrennten, schwimmfähigen, befüllbaren, entleerbaren, fixierbaren Schwimmbehältern, an denen Antriebseinheiten mit Verbindung zum Generator befestigt sind, die sich in getrennten Wannenbehältern in denen sich aufblasbare Luftsäcke befinden, die wiederum über Rohrleitungen mit Flüssigkeitsausgleichsbehältern und Druckluftspeicher verbunden sind, gelöst.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile liegen insbesondere darin, dass diese Anlage aufgrund ihrer Art dezentral, an nahezu allen Standorten betrieben werden kann, und dadurch eine erhebliche Unterstützung zur Speicherung von überschüssigem Strom, insbesondere von Öko-Strom darstellt. Durch den teilweisen über Schwerkraft stattfindenden Transportprozess der Flüssigkeit ergibt sich ein günstiger Energieaufwand zum Betrieb der Anlage. Dieser günstige Energieaufwand wird durch den aufblasbaren Luftsack, der einen Flüssigkeits - und energiesparenden Betrieb ermöglicht, noch zusätzlich verstärkt. Die Stromspeicheranlage kann durch verändern der Anzahl und des Gewichts der Schwimmbehälter, in Abhängigkeit zu den anderen Bauteilen, in der Leistung beliebig, je nach Speicherbedarf dimensioniert werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.

- 2 zeigt den Zustand der Anlage vor Strombedarf.
- 3 zeigt den Zustand der Anlage vor Stromüberschuss.
- 4 zeigt den Zustand der Anlage bei Betrieb.
- 5
- 1.

2 zeigt den Zustand der Anlage vor Beginn der Stromproduktion. Hier sieht man die oben fixierten, mit Flüssigkeit gefüllten Schwimmbehälter (1), (2), (3), (4). Der Wasser (5) - und der Druckluftspeicher (6) sind voll. Die Wannenbehälter (7), (8), (9), (10), die Luftsäcke (11), (12), (13), (14) und der Flüssigkeitsspeicherbehälter (15) sind leer. Die Antriebseinheit (16) ist am Generator (17) angekoppelt. Wenn jetzt Strom produziert werden soll, werden die Schwimmbehälter (1), (2), (3), (4) nacheinander von der Fixierung gelöst.
3 zeigt den Zustand der Anlage vor Stromüberschuss, also vor Speicherbeginn. Hier sieht man die bis zum Boden abgesenkten, leeren Schwimmbehälter (1), (2), (3), (4). Der Flüssigkeitsspeicherbehälter (15) ist voll. Der Wasser (5) - und der Druckluftspeicher (6), die Wannenbehälter (7), (8), (9), (10) und die Luftsäcke (11), (12), (13), (14) sind leer. Die Antriebseinheiten (16) sind vom Generator (17) abgekoppelt. Wenn es zu Stromüberschuss kommt, beginnt die Wasserpumpe (18) damit Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsauffangbehälter (15) in den Flüssigkeitsspeicher (5) zu pumpen. Der Kompressor (19) beginnt damit Luft in den Druckluftspeicher (6) zu pressen.
4 zeigt den Zustand der Anlage bei der Stromproduktion. Hier sieht man wie sich die einzelnen Schwimmbehälter (1), (2), (3), (4) auf und abwärts bewegen. Man sieht wie sich im Wannenbehälter (7) der am Generator (17) angekoppelte Schwimmbehälter (1) absenkt und Strom produziert. Im Wannenbehälter (8) wartet der nächste, gefüllte Schwimmbehälter (2) auf die Abwärtsbewegung. Er ist noch nicht am Generator (17) angekoppelt. Der Luftsack (12) entleert sich gerade. Der Wannenbehälter (8) hat sich über das Ventil (23) zum Teil in den Wannenbehälter (10) entleert, wodurch Flüssigkeitsspeicherkapazität gespart wird. Die restliche Flüssigkeit wird in den Flüssigkeitsauffangbehälter (15) entleert.
Im Wannenbehälter (9) wird gerade ein leerer Schwimmbehälter (3) gehoben. Dazu wird das Flüssigkeitsventil (20) geöffnet wodurch Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsspeicherbehälter (5) in den Wannenbehälter (9) fließt. Auch das Luftventil (21) wird geöffnet, wodurch Luft aus dem Druckluftspeicher (6) in den Luftsack (13) strömt. Jetzt füllt sich der Wannenbehälter (9) mit Flüssigkeit und der Luftsack (13) mit Luft und der Schwimmbehälter (3) wird gehoben. Die Antriebseinheit (16) ist vom Generator (17) abgekoppelt. Im Wannenbehälter (10) hat sich ein Schwimmbehälter (4) bis zum Boden abgesenkt. Der Schwimmbehälter (4) hat sich in den Wannenbehälter (10) entleert. Es verbleibt weiterhin eine Restflüssigkeit im Wannenbehälter (10) damit die Schwimmfunktion bestehen bleibt, und der Schwimmbehälter (4) vom Generator abgekoppelt werden kann. Beim Produktionsvorgang wird der Flüssigkeitsspeicher (5) und der Druckluftspeicher (6) schrittweise geleert. Der Flüssigkeitsauffangbehälter (15) wird schrittweise gefüllt.

Claims

Stromspeicheranlage bestehend aus voneinander getrennten, feststehenden, befüll- und entleerbaren, über Leitungen und Ventile (21), (22), (23) miteinander verbundenen Wannenbehältern (7), (8), (9), (10) in denen sich schwimmfähige, befüll- und entleerbare, bewegliche, fixierbare Schwimmbehälter (1), (2), (3), (4), und mit Druckluft befüllbare Luftsäcke (11), (12), (13), (14) befinden, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwimmbehälter (1), (2), (3), (4) mit hydrostatischen Auftrieb und mit den mit Druckluft befüllbaren Luftsäcken in die Startposition gehoben werden, wobei die Befüllung der aufblasbaren Luftsäcke (11), (12), (13), (14) während des Hebevorgangs mit Druckluft über einen Druckluftspeicher (6) stattfindet, und im Stromproduktionsmodus die Schwimmbehälter (1), (2), (3), (4) über Antriebseinheiten (16) an einen Generator (17) ankoppelbar sind und mittels Gewichtskraft einen Generator (17) antreiben.
Stromspeicheranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Befüllung der Wannenbehälter (7), (8), (9), (10) mit Schwerkraft aus dem Flüssigkeitsspeicherbehälter (5) stattfindet.
Stromspeicheranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Entleerung der Wannenbehälter (7), (8), (9), (10) und Schwimmbehälter (1),(2),(3), (4) (5) mit Schwerkraft teilweise in die Wannenbehälter (7), (8), (9), (10) und teilweise in den Flüssigkeitsauffangbehälter (15) stattfindet.
Stromspeicheranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Speichermodus der Kompressor (19) den Druckluftspeicher (6), und die Pumpe (18) den Flüssigkeitsspeicherbehälter(5) aus dem Flüssigkeitsauffangbehälter(15) befüllt.
Stromspeicheranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Flüssigkeit teilweise über eine Pumpe (18) und teilweise mittels Schwerkraft über Ventile (23) gesteuert wird.
Stromspeicheranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass verstellbare Abstandhalter (24) die Schwimmbehälter (1),(2),(3),(4) in der Aufwärts- und Abwärtsbewegung in den Wannenbehältern (7),(8),(9),(10) führen