DE102019003744A1 - Device and method for generating energy, in particular for generating electricity - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Energieerzeugung (1; 1b), insbesondere zur Erzeugung von elektrischem Strom, die einen ersten mit einem Gas, vorzugsweise Luft, befüllten und mit einem Innendruck beaufschlagten Behälter (2; 2b) aufweist, wobei der erste Behälter (2; 2b) ein Auslassventil umfasst, durch das das Gas aus dem Behälter (2; 2b) heraus in Richtung einer Einrichtung (4; 4b) zur Umwandlung von Strömungsenergie in eine Rotationsbewegung strömen kann. Zweckmäßigerweise ist eine Einrichtung (8, 19; 8a; 8b) zur Nachverdichtung von Gas vorgesehen, die dazu eingerichtet ist, während der Energieerzeugung in dem ersten Behälter (2; 2b) einen konstanten Innendruck zu bewirken. Vorteilhaft kann die Umwandlungseinrichtung für eine einzige Strömungsgeschwindigkeit ausgelegt sein.The invention relates to a device for generating energy (1; 1b), in particular for generating electricity, which has a first container (2; 2b) filled with a gas, preferably air, and subjected to internal pressure, the first container (2 ; 2b) comprises an outlet valve through which the gas can flow out of the container (2; 2b) in the direction of a device (4; 4b) for converting flow energy into a rotational movement. A device (8, 19; 8a; 8b) for post-compression of gas is expediently provided, which is designed to bring about a constant internal pressure in the first container (2; 2b) during energy generation. The conversion device can advantageously be designed for a single flow velocity.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Energieerzeugung, insbesondere zur Erzeugung von elektrischem Strom, die einen ersten mit einem Gas, vorzugsweise Luft, befüllten und mit einem Innendruck beaufschlagten Behälter aufweist, wobei der erste Behälter ein Auslassventil umfasst, durch das das Gas aus dem Behälter heraus in Richtung einer Einrichtung zur Umwandlung von Strömungsenergie in eine Rotationsbewegung strömen kann. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Energieerzeugung.The invention relates to a device for generating energy, in particular for generating electrical power, which has a first container filled with a gas, preferably air, and subjected to an internal pressure, the first container comprising an outlet valve through which the gas flows out of the container can flow in the direction of a device for converting flow energy into a rotational movement. The invention also relates to a method for generating energy.

Aus dem Stand der Technik ist ein Gasexpansionsmotor bekannt, der zum Betrieb eines Generators zur Stromerzeugung nutzbar ist.A gas expansion engine that can be used to operate a generator for generating electricity is known from the prior art.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, deren Betrieb keine Regelung einer Rotationsgeschwindigkeit der Umwandlungseinrichtung erfordert.The present invention is based on the object of creating a device of the type mentioned at the outset, the operation of which does not require any regulation of a rotational speed of the conversion device.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass eine Einrichtung zur Nachverdichtung von Gas vorgesehen ist, die dazu eingerichtet ist, während der Energieerzeugung in dem ersten Behälter einen konstanten Innendruck zu bewirken.According to the invention, the object is achieved in that a device for post-compression of gas is provided, which is set up to bring about a constant internal pressure in the first container during energy generation.

Dadurch, dass der Innendruck während der Energieerzeugung konstant bleibt, wird sichergestellt, dass das Gas mit einer stets gleichbleibenden Geschwindigkeit in Richtung der Einrichtung zur Umwandlung von Strömungsenergie in eine Rotationsbewegung strömt und diese antreibt. Vorteilhaft kann die Umwandlungseinrichtung für eine einzige Strömungsgeschwindigkeit ausgelegt sein.The fact that the internal pressure remains constant during energy generation ensures that the gas flows at a constant speed in the direction of the device for converting flow energy into a rotational movement and drives it. The conversion device can advantageously be designed for a single flow velocity.

Eine solche Nachverdichtungseinrichtung kann beispielsweise ein sogenannter Druckluftnachverdichter sein, der mit sogenannter Antriebsluft bei geringem Antriebsdruck gespeist wird und eine Ausgabe von Druckluft mit einem Druck ermöglicht, der viel größer ist als der Antriebsdruck sein kann. Damit kann trotz eines geringen Druckluftleitungsdrucks ein hoher Arbeitsdruck zum Betrieb einer Maschine oder zum Nachfüllen eines Druckbehälters erreicht werden. Die Verwendung eines anderen Gases, beispielsweise Stickstoff, ist denkbar.Such a post-compression device can, for example, be a so-called compressed air post-compressor which is fed with what is known as drive air at a low drive pressure and enables compressed air to be output at a pressure which can be much greater than the drive pressure. In this way, despite a low compressed air line pressure, a high working pressure can be achieved for operating a machine or for refilling a pressure vessel. The use of another gas, for example nitrogen, is conceivable.

Der Behälter ist insbesondere ein aus einem metallischen Werkstoff gebildeter Druckbehälter, der ein Volumen zwischen 0,5 und 1000 Kubikmeter aufweist.The container is in particular a pressure container made of a metallic material and having a volume between 0.5 and 1000 cubic meters.

Zweckmäßigerweise ist mindestens ein weiterer mit Gas befüllter und mit einem Innendruck beaufschlagter Behälter vorgesehen, der zur Aufbringung eines Antriebsdrucks für die Nachverdichtungseinrichtung vorgesehen ist. Diese Behälter sind Speicherbehälter, durch die während der Energieerzeugung sichergestellt wird, dass ein ausreichender Antriebsdruck bzw. eine ausreichende Menge Antriebsgas bereitgestellt wird, um einen Druckverlust auszugleichen, der durch aus dem ersten Behälter ausströmendes Gas hervorgerufen würde. Das Antriebsgas dient der Nachverdichtung eines Speisegases, beispielsweise Speiseluft, durch die Nachverdichtungseinrichtung zur Erzeugung eines Auslassdrucks, der zum Nachfüllen des ersten Behälters während der Energieerzeugung vorgesehen ist.Expediently, at least one further container filled with gas and subjected to an internal pressure is provided, which is provided for applying a drive pressure for the post-compression device. These containers are storage containers which ensure during the generation of energy that a sufficient drive pressure or a sufficient amount of drive gas is provided to compensate for a pressure loss that would be caused by gas flowing out of the first container. The drive gas is used to recompress a feed gas, for example feed air, by the recompression device to generate an outlet pressure which is provided for refilling the first container during energy generation.

In einer Ausgestaltung der Erfindung sind mehrere Nachverdichtungseinrichtungen vorgesehen sind, die dazu eingerichtet sind, während der Energieerzeugung in dem ersten Behälter einen konstanten Innendruck zu bewirken. Dazu können weitere mit Gas befüllte und mit einem Innendruck beaufschlagte Behälter vorgesehen sein, von denen jeder einer Nachverdichtungseinrichtung einen Antriebsdruck bereitstellt. Vorteilhaft ist die Energieerzeugungsvorrichtung redundant ausgebildet. Wenn ein Behälter ausfallen sollte, kann der Antriebsdruck von einem anderen Behälter ausgebracht werden.In one embodiment of the invention, a plurality of post-compression devices are provided which are set up to bring about a constant internal pressure in the first container while the energy is being generated. For this purpose, further containers filled with gas and subjected to an internal pressure can be provided, each of which provides a drive pressure to a post-compression device. The energy generating device is advantageously designed redundantly. If one container should fail, the drive pressure can be applied from another container.

Mehrere Behälter sind vorteilhaft, um größere Mengen des Gases zu speichern, da eine Bereitstellung mehrerer kleiner Behälter konstruktiv vorteilhaft gegenüber einem einzigen Behälter ist. Je größer ein Behälter, desto strengere Sicherheitsvorschriften wie kurze Prüfzyklen sind einzuhalten.Several containers are advantageous in order to store larger quantities of the gas, since providing several small containers is structurally advantageous over a single container. The larger the container, the stricter safety regulations such as short test cycles must be observed.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Innendruck des ersten Behälters größer als ein Innendruck weiterer Behälter, vorzugsweise doppelt so groß. Ein doppelt so großer Innendruck hat sich als besonders vorteilhaft beim Betrieb der Vorrichtung herausgestellt. Denkbar ist jedoch, dass der Innendruck anderthalb, drei-, vier- oder zehnmal so groß ist.In a further embodiment of the invention, the internal pressure of the first container is greater than an internal pressure of further containers, preferably twice as great. An internal pressure that is twice as high has proven to be particularly advantageous when operating the device. However, it is conceivable that the internal pressure is one and a half, three, four or ten times as great.

Zweckmäßigerweise ist die Nachverdichtungseinrichtung in einem weiteren mit Gas befüllten und mit einem Innendruck beaufschlagten Behälter angeordnet. Vorteilhaft wird eine besonders kompakte Vorrichtung ausgebildet.
In einer Ausgestaltung der Erfindung weist die Nachverdichtungseinrichtung oder jede der Nachverdichtungseinrichtungen ein Übersetzungsverhältnis zwischen 1: 1,33 und 1:10 auf, vorzugsweise 1:2. Das Übersetzungsverhältnis gibt an, wievielmal ein von einer Nachverdichtungseinrichtung erzeugter Auslassdruck, der für einen ersten Behälter während der Energieerzeugung vorgesehen ist, höher ist als ein Antriebsdruck. Ein Verhältnis von 1:2 bedeutet beispielsweise, dass der Auslassdruck doppelt so groß ist wie der Antriebsdruck.The post-compression device is expediently arranged in a further container filled with gas and subjected to an internal pressure. A particularly compact device is advantageously designed.
In one embodiment of the invention, the post-compression device or each of the post-compression devices has a transmission ratio between 1: 1.33 and 1:10, preferably 1: 2. The transmission ratio indicates how many times an outlet pressure generated by a post-compression device and provided for a first container during energy generation is higher than a drive pressure. For example, a ratio of 1: 2 means that the outlet pressure is twice the drive pressure.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Nachverdichtungseinrichtung mindestens zwei Verdichtungsräume auf. Vorteilhaft wird eine besonders effiziente, insbesondere energieeffiziente Vorrichtung ausgebildet.In a further embodiment of the invention, the post-compression device comprises at least two compression spaces. A particularly efficient, in particular energy-efficient device is advantageously designed.

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist ein Generator vorgesehen, insbesondere ein Permanentmagnete aufweisender Generator, der vorzugsweise durch ein Getriebe oder getriebelos mit der Einrichtung zur Umwandlung von Strömungsenergie in eine Rotationsbewegung verbunden ist. Der Generator ist zur Umwandlung von mechanischer in elektrische Energie vorgesehen.In one embodiment of the invention, a generator is provided, in particular a generator having permanent magnets, which is preferably connected to the device for converting flow energy into a rotational movement by a gear or gearless. The generator is designed to convert mechanical energy into electrical energy.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Einrichtung zur Umwandlung von Strömungsenergie in eine Rotationsbewegung als Turbine ausgebildet oder weist eine Turbine aufweist. Vorzugsweise umfasst die Turbine ein Schaufelrad mit einem Durchmesser von 400 mm, einer Welle mit einem Durchmesser von 30 mm sowie einer Schaufelradbreite von 200 mm. Andere Abmessungen sind denkbar. Die Schaufeln sind vorzugsweise aus einem Stahl gebildet, vorzugsweise S235.In a further embodiment of the invention, the device for converting flow energy into a rotational movement is designed as a turbine or has a turbine. The turbine preferably comprises a paddle wheel with a diameter of 400 mm, a shaft with a diameter of 30 mm and a paddle wheel width of 200 mm. Other dimensions are possible. The blades are preferably formed from a steel, preferably S235.

Zweckmäßigerweise ist die Einrichtung zur Umwandlung von Strömungsenergie in eine Rotationsbewegung fluidisch mit mindestens einem weiteren, mit einem Gas befüllten und mit einem Innendruck beaufschlagten Behälter verbunden. Dieser mindestens eine Behälter ist eine Speicherbehälter und kann einerseits einen Antriebsdruck bereitstellen und andererseits nach Durchströmen des Gases durch die Einrichtung zur Umwandlung von Strömungsenergie in eine Rotationsbewegung als Aufnahmebehälter wirken. Vorteilhaft ist dieser Behälter länger nutzbar, Verluste werden verhindert.The device for converting flow energy into a rotational movement is expediently connected fluidically to at least one further container filled with a gas and subjected to an internal pressure. This at least one container is a storage container and can, on the one hand, provide a drive pressure and, on the other hand, act as a receiving container after the gas has flown through the device for converting flow energy into a rotational movement. This container can advantageously be used for a longer period, and losses are prevented.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und der beigefügten, sich auf die Ausführungsbeispiele beziehenden Zeichnungen, näher erläutert. Es zeigen:

  • 1 schematische Darstellungen mehrerer Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Energieerzeugungsvorrichtung,
  • 2 eine schematisch gezeigte Nachverdichtungseinrichtung in einer teilweise geschnittenen Seitenansicht,
  • 3 schematische Darstellungen besonderer Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Energieerzeugungsvorrichtung.
The invention is explained in more detail below with reference to exemplary embodiments and the attached drawings relating to the exemplary embodiments. Show it:
  • 1 schematic representations of several embodiments of a power generation device according to the invention,
  • 2 a schematically shown post-compression device in a partially sectioned side view,
  • 3 schematic representations of particular embodiments of an energy generating device according to the invention.

Eine in 1a schematisch dargestellte Energieerzeugungsvorrichtung (1) umfasst einen Druckluftarbeitstank (2) mit einem Volumen von 3 m3 und einem einen Innendruck von 15 bar, aus dem heraus Luft durch eine Auslassleitung (3) in Richtung einer Turbine (4) strömen kann. Die Turbine (4) ist durch ein Getriebe (5) mit einem Generator (6) zur Stromerzeugung verbunden.
Ein Druckluftspeichertank (7), der ein Volumen von 5 m3 und einen Innendruck von 7,5 bar aufweist, ist zur Aufbringung eines Antriebsdrucks für einen Druckluftnachverdichter (8) vorgesehen und durch eine Druckluftleitung (9) mit der Antriebsseite (10) des Druckluftnachverdichters (8) verbunden.
An einer Auslassseite (11) kann auf 15 bar nachverdichtete Druckluft durch eine Arbeitsleitung (12) in den Druckluftarbeitstank (2) einströmen und einen im Wesentlichen konstanten Innendruck während einer Energieerzeugung bewirken. Druckluft strömt mit einer konstanten Geschwindigkeit durch die Druckluftleitung (3), so dass die Turbine (4) mit einer konstanten Geschwindigkeit betreibbar ist.
Dadurch, dass der Druckluftnachverdichter (8) in diesem Ausführungsbeispiel ein Übersetzungsverhältnis von 1:3 aufweist, kann auf der Auslassseite maximal ein Druck 22,5 bar erreicht werden. Aufgrund des Übersetzungsverhältnisses ist ferner ein Druck von 5 bar in dem Druckluftspeichertank (7) ausreichend, um eine Nachverdichtung auf 15 bar zu erreichen.One in 1a schematically represented energy generating device ( 1 ) includes a compressed air working tank ( 2 ) with a volume of 3 m 3 and an internal pressure of 15th bar, from which air flows through an outlet line ( 3 ) in the direction of a turbine ( 4th ) can flow. The turbine ( 4th ) is through a gear ( 5 ) with a generator ( 6th ) connected to generate electricity.
A compressed air storage tank ( 7th ), which has a volume of 5 m 3 and an internal pressure of 7.5 bar, is used to apply a drive pressure for a compressed air booster ( 8th ) and a compressed air line ( 9 ) with the drive side ( 10 ) of the compressed air booster ( 8th ) connected.
On one outlet side ( 11 ) can on 15th bar compressed compressed air through a working line ( 12 ) into the compressed air working tank ( 2 ) flow in and cause a substantially constant internal pressure during energy generation. Compressed air flows at a constant speed through the compressed air line ( 3 ) so that the turbine ( 4th ) can be operated at a constant speed.
Because the compressed air booster ( 8th ) in this exemplary embodiment has a transmission ratio of 1: 3, a maximum pressure of 22.5 bar can be achieved on the outlet side. Due to the transmission ratio there is also a pressure of 5 bar in the compressed air storage tank ( 7th ) sufficient to allow a redensification 15th to reach bar.

Eine in 1b schematisch gezeigte Vorrichtung 1 unterscheidet sich von derjenigen in 1a gezeigten dadurch, dass eine Auslassseite (13) der Turbine (4) durch eine Verbindungsleitung (14) mit einem Druckluftspeichertank (7) verbunden ist. Vorteilhaft kann der Druckluftspeichertank (7) während einer Energieerzeugung nachgefüllt werden.One in 1b device shown schematically 1 differs from that in 1a shown by the fact that an outlet side ( 13 ) the turbine ( 4th ) through a connecting line ( 14th ) with a compressed air storage tank ( 7th ) connected is. The compressed air storage tank ( 7th ) can be topped up during power generation.

Eine in 1c schematisch gezeigte Vorrichtung (1) unterscheidet sich von derjenigen in 1a gezeigten dadurch, dass ein zweiter Druckluftspeichertank (15) vorgesehen ist, der genauso groß ist wie oder größer ist als ein erster Druckluftspeichertank (7) und der durch eine Druckluftleitung (16) mit einem Verteilerelement (17) verbunden ist. In die Leitung (16) ist ein Ventil (18) eingebracht.One in 1c device shown schematically ( 1 ) is different from that in 1a shown by the fact that a second compressed air storage tank ( 15th ) is provided which is the same size as or larger than a first compressed air storage tank ( 7th ) and through a compressed air line ( 16 ) with a distribution element ( 17th ) connected is. Into the line ( 16 ) is a valve ( 18th ) brought in.

Der zweite Druckluftspeichertank (7) ist durch eine Druckluftleitung (19) mit dem Verteilerelement (17) verbunden und umfasst ein Ventil (20). Das Verteilerelement (17) führt die beiden Leitungen (16, 17) zu einer einzigen Druckluftleitung (21) zusammen.
Abhängig von einer Offen- oder Geschlossenstellung der Ventile (18, 20) können entweder beide Speichertanks (7, 15) zur Bereitstellung eines Antriebsdrucks für einen Druckluftnachverdichter (8) benutzt werden oder nur ein einziger. Wird ein einziger benutzt, kann der jeweils andere Druckluftspeichertank als Reservetank dienen und zugeschaltet werden, wenn der erste geleert ist. Dadurch kann einer der beiden Druckluftspeichertanks befüllt werden, während der andere benutzt wird. Vorteilhaft kann eine Turbine (4) unabhängig von einem Volumen eines Speichertanks (7, 15) dauerhaft mit konstanter Geschwindigkeit betrieben werden.The second compressed air storage tank ( 7th ) is through a compressed air line ( 19th ) with the distribution element ( 17th ) and includes a valve ( 20th ). The distribution element ( 17th ) leads the two lines ( 16 , 17th ) to a single compressed air line ( 21st ) together.
Depending on an open or closed position of the valves ( 18th , 20th ) either both storage tanks ( 7th , 15th ) to provide a drive pressure for a compressed air booster ( 8th ) or just a single one. If only one is used, the other compressed air storage tank can serve as a reserve tank and can be switched on when the first one is empty. This allows one of the two compressed air storage tanks to be filled while the other is in use. A turbine ( 4th ) regardless of the volume of a storage tank ( 7th , 15th ) can be operated continuously at a constant speed.

Eine in 1d schematisch gezeigte Vorrichtung 1 unterscheidet sich von derjenigen in 1a gezeigten dadurch, dass zwei Druckluftspeichertanks (7, 15) vorgesehen sind, die jeweils eine Antriebsseite (10, 22) eines Druckluftverdichters (8, 19) versorgen. Arbeitsleitungen (24, 25) verbinden Auslassseiten (11, 23) mit einem Druckluftsarbeitstank (2) zum Betrieb einer Turbine (4). Vorteilhaft wird durch diese Ausführungsform eine besonders gute Redundanz bewirkt. Selbst bei Ausfall eines Druckluftverdichters (8, 19) oder eines Druckluftspeichertanks (7, 15) kann die Vorrichtung (1) betrieben werden.One in 1d device shown schematically 1 differs from that in 1a shown by the fact that two compressed air storage tanks ( 7th , 15th ) are provided, each one drive side ( 10 , 22nd ) of a compressed air compressor ( 8th , 19th ) supply. Working lines ( 24 , 25th ) connect outlet sides ( 11 , 23 ) with a compressed air working tank ( 2 ) to operate a turbine ( 4th ). This embodiment advantageously brings about a particularly good redundancy. Even if a compressed air compressor fails ( 8th , 19th ) or a compressed air storage tank ( 7th , 15th ) the device ( 1 ) operate.

Es wird nun auf 2 Bezug genommen, wo gleiche oder gleichwirkende Teile mit derselben Bezugszahl wie in 1 bezeichnet sind und der betreffenden Bezugszahl jeweils der Buchstabe a beigefügt ist.It is now on 2 Reference is made where the same or equivalent parts have the same reference numbers as in 1 and the letter a is attached to the relevant reference number.

Ein in 2a schematisch in einer teilweise geschnittenen Seitenansicht gezeigter Druckluftverdichter (8a) umfasst ein Gehäuse (26), in dem ein Verdichtungskolben (27) derart in Richtung von Pfeilen (28, 29) geführt bewegbar ist, dass ein Volumen eines Verdichtungsraums (30) sowie eine Antriebsraums (31) veränderbar ist. Der Verdichtungskolben (27) ist aus einer in 2a gezeigten Ausgangsstellung, in der der Antriebsraum (31) drucklos ist, in eine in 2c gezeigte Verdichtungsstellung, in der Druckluft in dem Verdichtungsraum (30) verdichtet ist, bewegbar. Durch ein Einlassventil (32) einer Einlassleitung (33) wird zu verdichtende Speiseluft in den Verdichtungsraum (30) eingebracht, wodurch der Verdichtungskolben (27) in Richtung des Pfeils (28) in eine in 2b gezeigte Zwischenstellung bewegt wird. Das Ventil (32) wird bei Erreichen der Zwischenstellung geschlossen. Danach wird durch ein Ventil (34) einer Antriebsleitung (9a, 21a) Druckluft in den Antriebsraum (31) eingebracht, wodurch der Verdichtungskolben (27) in Richtung des Pfeils (29) die in 2c gezeigte Verdichtungsstellung bewegt wird.
Ein Quotient aus einem antriebsseitigen Querschnitt des Verdichtungskolbens (27) zu einem verdichtungsseitigen Querschnitt wird als Übersetzungsverhältnis bezeichnet und gibt an, wievielfach der durch Verdichtung in dem Verdichtungsraum (30) erzeugbare Druck höher ist als der antriebsseitig aufgebrachte Druck.
Ist der in dem Verdichtungsraum (30) erzeugte Druck ausreichend hoch, öffnet ein Rückschlagventil (35) und verdichtete Druckluft kann aus dem Verdichtungsraum (30) durch eine Arbeitsleitung (12a, 24a, 25a) in einen in 2 nicht gezeigten ersten Druckluftbehälter zur Speisung einer Turbine strömen.
Nach Schließen des Ventils (34) erfolgt eine Entlüftung des Verdichtungsraumes (30) durch ein Ventil (36) einer Entlüftungsleitung (37). Der Verdichtungskolben (27) befindet sich erneut in der in 2a gezeigten Ausgangsstellung, in der zu verdichtende Speiseluft einströmen kann und in der der Antriebsraum (31) drucklos ist.An in 2a Compressed air compressor shown schematically in a partially sectioned side view ( 8a ) includes a housing ( 26th ), in which a compression piston ( 27 ) in the direction of arrows ( 28 , 29 ) is guided movable that a volume of a compression space ( 30th ) as well as a drive room ( 31 ) is changeable. The compression piston ( 27 ) is from an in 2a starting position shown, in which the drive compartment ( 31 ) is depressurized, into an in 2c Compression position shown, in which compressed air in the compression chamber ( 30th ) is compressed, movable. Through an inlet valve ( 32 ) an inlet pipe ( 33 ) the feed air to be compressed is fed into the compression chamber ( 30th ) introduced, whereby the compression piston ( 27 ) in the direction of the arrow ( 28 ) into an in 2 B intermediate position shown is moved. The valve ( 32 ) is closed when the intermediate position is reached. Then a valve ( 34 ) a drive line ( 9a , 21a) Compressed air in the drive room ( 31 ) introduced, whereby the compression piston ( 27 ) in the direction of the arrow ( 29 ) in the 2c Compression position shown is moved.
A quotient of a cross section of the compression piston on the drive side ( 27 ) to a compression-side cross-section is referred to as the transmission ratio and indicates how many times the compression in the compression space ( 30th ) pressure that can be generated is higher than the pressure applied on the drive side.
Is the one in the compression space ( 30th ) generated pressure sufficiently high, a check valve opens ( 35 ) and compressed compressed air can be extracted from the compression chamber ( 30th ) by a working line ( 12a , 24a , 25a) into an in 2 First compressed air tank, not shown, for feeding a turbine flow.
After closing the valve ( 34 ) the compression chamber is vented ( 30th ) through a valve ( 36 ) a vent line ( 37 ). The compression piston ( 27 ) is again in the in 2a The starting position shown, in which the feed air to be compressed can flow in and in which the drive chamber ( 31 ) is depressurized.

Obwohl ein in 2 gezeigter Druckluftnachverdichter (8a) einen einzigen Verdichtungsraum aufweist, ist denkbar, dass ein Druckluftnachverdichter (8, 19; 8a) zwei Verdichtungsräume (31) aufweisen kann.Although an in 2 Compressed air booster shown ( 8a) has a single compression chamber, it is conceivable that a compressed air booster ( 8th , 19th ; 8a) two compression areas ( 31 ) may have.

Es wird nun auf 3 Bezug genommen, wo gleiche oder gleichwirkende Teile mit derselben Bezugszahl wie in 1 und 2 bezeichnet sind und der betreffenden Bezugszahl jeweils der Buchstabe b beigefügt ist.It is now on 3 Reference is made where the same or equivalent parts have the same reference numbers as in 1 and 2 and the letter b is added to the relevant reference number.

Eine in 3a schematisch dargestellte Energieerzeugungsvorrichtung (1b) unterscheidet sich von derjenigen in 1a gezeigten dadurch, dass ein Druckluftnachverdichter (8b) innerhalb eines Druckluftspeichertanks (7b) angeordnet ist.One in 3a schematically represented energy generating device ( 1b ) is different from that in 1a shown by the fact that a compressed air booster ( 8b ) within a compressed air storage tank ( 7b) is arranged.

Eine in 3b schematisch dargestellte Energieerzeugungsvorrichtung (1b) unterscheidet sich von derjenigen in 1b gezeigten dadurch, dass ein Druckluftnachverdichter (8b) innerhalb eines Druckluftspeichertanks (7b) angeordnet ist.One in 3b schematically represented energy generating device ( 1b ) is different from that in 1b shown by the fact that a compressed air booster ( 8b) within a compressed air storage tank ( 7b) is arranged.

Außerdem ist denkbar, dass ein in 1c und 1d mit (8, 19) bezeichneter Druckluftnachverdichter innerhalb von in 1c und 1d gezeigten und mit Bezugszeichen (7, 15) bezeichneten Druckluftspeichertanks angeordnet ist.It is also conceivable that an in 1c and 1d With ( 8th , 19th ) designated compressed air booster within in 1c and 1d shown and with reference symbols ( 7th , 15th ) designated compressed air storage tanks is arranged.

Claims (12)

Vorrichtung zur Energieerzeugung (1; 1b), insbesondere zur Erzeugung von elektrischem Strom, die einen ersten mit einem Gas, vorzugsweise Luft, befüllten und mit einem Innendruck beaufschlagten Behälter (2; 2b) aufweist, wobei der erste Behälter (2; 2b) ein Auslassventil umfasst, durch das das Gas aus dem Behälter (2; 2b) heraus in Richtung einer Einrichtung (4; 4b) zur Umwandlung von Strömungsenergie in eine Rotationsbewegung strömen kann, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung (8, 19; 8a; 8b) zur Nachverdichtung von Gas vorgesehen ist, die dazu eingerichtet ist, während der Energieerzeugung in dem ersten Behälter (2; 2b) einen konstanten Innendruck zu bewirken.Device for generating energy (1; 1b), in particular for generating electrical current, which has a first container (2; 2b) filled with a gas, preferably air, and subjected to internal pressure, the first container (2; 2b) being a Comprises outlet valve through which the gas can flow out of the container (2; 2b) in the direction of a device (4; 4b) for converting flow energy into a rotational movement, characterized in that a device (8, 19; 8a; 8b) is provided for post-compression of gas, which is set up to bring about a constant internal pressure during energy generation in the first container (2; 2b). Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein weiterer mit Gas befüllter und mit einem Innendruck beaufschlagter Behälter (7, 15; 7b) vorgesehen ist, der zur Aufbringung eines Antriebsdrucks für die Nachverdichtungseinrichtung (8, 19; 8a; 8b) vorgesehen ist.Device according to Claim 1 , characterized in that at least one further container (7, 15; 7b) filled with gas and subjected to an internal pressure is provided, which is provided for applying a drive pressure for the post-compression device (8, 19; 8a; 8b). Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Nachverdichtungseinrichtungen (8, 19; 8a; 8b) vorgesehen sind, die dazu eingerichtet sind, während der Energieerzeugung in dem ersten Behälter (2; 2b) einen konstanten Innendruck zu bewirken.Device according to Claim 1 or 2 , characterized in that several post-compression devices (8, 19; 8a; 8b) are provided which are set up to bring about a constant internal pressure during energy generation in the first container (2; 2b). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Innendruck des ersten Behälters (2; 2b) größer ist als ein Innendruck weiterer Behälter (7, 15; 7b), vorzugsweise doppelt so groß.Device according to one of the Claims 1 to 3 , characterized in that the internal pressure of the first container (2; 2b) is greater than an internal pressure of further containers (7, 15; 7b), preferably twice as great. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Nachverdichtungseinrichtung (8, 19; 8a; 8b) in einem weiteren mit Gas befüllten und mit einem Innendruck beaufschlagten Behälter (7, 15; 7b) angeordnet ist.Device according to one of the Claims 1 to 4th , characterized in that the post-compression device (8, 19; 8a; 8b) is arranged in a further container (7, 15; 7b) which is filled with gas and subjected to internal pressure. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Nachverdichtungseinrichtung (8, 19; 8a; 8b) oder jede der Nachverdichtungseinrichtungen (8, 19; 8a; 8b) ein Übersetzungsverhältnis zwischen 1: 1,33 und 1:10 aufweist, vorzugsweise 1:2.Device according to one of the Claims 1 to 5 , characterized in that the post-compression device (8, 19; 8a; 8b) or each of the post-compression devices (8, 19; 8a; 8b) has a transmission ratio between 1: 1.33 and 1:10, preferably 1: 2. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Nachverdichtungseinrichtung (8, 19; 8a; 8b) mindestens zwei Verdichtungsräume (31) umfasst.Device according to one of the Claims 1 to 6th , characterized in that the post-compression device (8, 19; 8a; 8b) comprises at least two compression spaces (31). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Generator (6; 6b) vorgesehen ist, insbesondere ein Permanentmagnete aufweisender Generator, der vorzugsweise durch ein Getriebe (5; 5b) oder getriebelos mit der Einrichtung (4; 4b) zur Umwandlung von Strömungsenergie in eine Rotationsbewegung verbunden ist.Device according to one of the Claims 1 to 7th , characterized in that a generator (6; 6b) is provided, in particular a generator having permanent magnets, which is preferably connected to the device (4; 4b) for converting flow energy into a rotational movement by a gear (5; 5b) or gearless . Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (4; 4b) zur Umwandlung von Strömungsenergie in eine Rotationsbewegung als Turbine ausgebildet ist oder eine Turbine aufweist.Device according to one of the Claims 1 to 8th , characterized in that the device (4; 4b) for converting flow energy into a rotational movement is designed as a turbine or has a turbine. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (4; 4b) zur Umwandlung von Strömungsenergie in eine Rotationsbewegung fluidisch mit mindestens einem weiteren, mit einem Gas befüllten und mit einem Innendruck beaufschlagten Behälter (7, 15; 7b) verbunden ist.Device according to one of the Claims 1 to 9 , characterized in that the device (4; 4b) for converting flow energy into a rotational movement is fluidically connected to at least one further container (7, 15; 7b) filled with a gas and subjected to an internal pressure. Verfahren zur Energieerzeugung, insbesondere zur Erzeugung von elektrischem Strom, bei dem ein Gas, vorzugsweise Luft, aus einem ersten mit einem Innendruck beaufschlagten Behälter (2; 2b) über eine Einrichtung (4; 4b) zur Umwandlung von Strömungsenergie in eine Rotationsbewegung strömt, dadurch gekennzeichnet, dass der Innendruck in dem ersten Behälter (2; 2b) während der Energieerzeugung konstant gehalten wird.A method for generating energy, in particular for generating electrical power, in which a gas, preferably air, flows from a first container (2; 2b) charged with internal pressure via a device (4; 4b) for converting flow energy into a rotational movement, thereby characterized in that the internal pressure in the first container (2; 2b) is kept constant during power generation. Kraftwerk, das eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 umfasst.Power plant that has a device according to one of the Claims 1 to 10 includes.
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