DE102020111844A1

DE102020111844A1 - Modulares Unterwasser-Pumpspeicherkraftwerk-Reservoir

Info

Publication number: DE102020111844A1
Application number: DE102020111844.9A
Authority: DE
Inventors: Horst Schmidt-Böcking; Gerhard Luther
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-04-30
Filing date: 2020-04-30
Publication date: 2021-11-04
Also published as: WO2021219854A1; US20230175469A1; EP4143429A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Unterwasser-Pumpspeicherkraftwerk-Reservoir in einer trockenliegenden aber flutbaren Bodenvertiefung, insbesondere in einer aufgelassenen oder noch betriebenen Tagebaugrube, umfassend: eine modulare Anordnung mehrerer einzelner Druckbehältermodule zur Zwischenspeicherung von elektrischer Energie aus anderen Kraftwerken, insbesondere Windkraftanlagen und/oder Photovoltaikanlagen, wobei die Druckbehältermodule jeweils eine Außenwandung mit zumindest einer Durchflussöffnung zum Einlassen und/oder Auslassen von Wasser aufweisen, derart, dass die Druckbehältermodule jeweils unabhängig voneinander mit Wasser befüllt und/oder leergepumpt werden können, wenn die trockenliegende Bodenvertiefung mit Wasser geflutet ist, und wobei die modulare Anordnung der Druckbehältermodule derart ausgebildet ist, dass die Druckbehältermodule mit ihrer Außenwandung flächig aneinander angrenzend, insbesondere lückenlos, zueinander in der trockenliegenden aber flutbaren Bodenvertiefung angeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein modular aufgebautes Reservoir für ein Unterwasser-Pumpspeicherkraftwerk, insbesondere zur Installation in einer trockenliegenden aber flutbaren Bodenvertiefung, z.B. in einer aufgelassenen oder noch betriebenen Tagebaugrube. Die Erfindung eignet sich insbesondere zur Nachnutzung des Tagebaus Hambach oder anderer Braunkohlereviere und besitzt bereits bei Verwirklichung im Rheinischen Revier das Potential, die gesamte nach der Energiewende in Deutschland (und ggf. sogar in Europa) erforderliche Kurzeitspeicherkapazität bereitzustellen.
Im Rahmen der Energiewende wird eine umfangreiche Abdeckung der Stromversorgung durch regenerative Energieträger, insbesondere Windenergie und Photovoltaik angestrebt. Da Wind und Sonne ihre Energie auf der Erdoberfläche nur unstetig zur Verfügung stellen, sind zur Sicherstellung einer kontinuierlichen Energieversorgung Kurzeitspeichererforderlich, welche Energie zwischenspeichern und bei einer Flaute in das Stromnetz einspeisen können.
Die DE 10 2011 013 329 A1 offenbart den Grundgedanken, ein Pumpspeicherkraftwerk unter Wasser zu errichten, wobei ein abgesenkter Druckbehälter als unteres Reservoir dient, um Energie zu speichern, wenn Wasser aus dem Druckbehälter herausgepumpt wird und Energie bereitzustellen, wenn Wasser in den Druckbehälter eingelassen wird.
Die Errichtung eines Unterwasser-Pumpspeicherkraftwerks in einer aufgelassenen oder noch betriebenen Tagebaustätte, bevor diese geflutet wird, ist in der DE 10 2019 118 725 beschrieben, welche hiermit durch Referenz inkorporiert wird. Ferner lehrt die DE 10 2019 118 726 , welche hiermit ebenfalls durch Referenz inkorporiert wird, ein Verfahren zur vorläufigen Nutzung eines zumindest teilweise errichteten unteren Reservoirs für ein Unterwasser-Pumpspeicherkraftwerk.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein unteres Reservoir für ein Unterwasser-Pumpspeicherkraftwerk anzugeben, welches einen geringen Herstellungsaufwand niedrige Kosten, einen flexiblen Aufbau sowie Erweiterbarkeit mit einem großen SpeicherVolumen sowie hoher Druckbeständigkeit, Stabilität und Sicherheit verbindet und zudem eine möglichst umweltfreundliche Herstellung erlaubt.
Dazu offenbart die Erfindung ein Unterwasser-Pumpspeicherkraftwerk-Reservoir in einer trockenliegenden aber flutbaren Bodenvertiefung, insbesondere in einer aufgelassenen oder noch betriebenen Tagebaugrube, umfassend eine modulare Anordnung mehrerer einzelner Druckbehältermodule.
Die einzelnen Druckbehältermodule, und damit auch die modulare Anordnung der mehreren Druckbehältermodule insgesamt, dienen zur Zwischenspeicherung von elektrischer Energie aus anderen Kraftwerken, insbesondere Windkraftanlagen und/oder Photovoltaikanlagen.
Wenn die Bodenvertiefung mit Wasser geflutet ist, können die Druckbehältermodule insbesondere derart betrieben werden, dass elektrische Energie gewonnen wird, wenn Wasser aus der gefluteten Bodenvertiefung in die Druckbehältermodule eingelassen wird, und elektrische Energie gespeichert wird, wenn Wasser aus den Druckbehältermodulen in die geflutete Bodenvertiefung ausgelassen wird.
Es handelt sich bei den Druckbehältermodulen jeweils um einzelne Module, welche bevorzugt unabhängig voneinander betrieben werden können, insbesondere wenn die Module jeweils mit einer eigenen Turbine, Pumpe und/oder Pumpturbine an ihrer zumindest einen Durchflussöffnung ausgestattet werden. Wenn die Druckbehältermodule unabhängig sind hat dies den Vorteil höherer Ausfallsicherheit. Im Fall eines Erdbebens sind allenfalls einzelne Druckbehältermodule betroffen, so dass nur kleine Schadensbereiche am Reservoir entstehen. Eine Zerstörung des Reservoirs durch ein Erdbeben wird dadurch verhindert.
Die Druckbehältermodule weisen demgemäß jeweils eine Außenwandung mit zumindest einer Durchflussöffnung zum Einlassen und/oder Auslassen von Wasser auf, derart, dass die Druckbehältermodule jeweils unabhängig voneinander mit Wasser befüllt und/oder leergepumpt werden können, wenn die trockenliegende Bodenvertiefung mit Wasser geflutet ist.
Erfindungsgemäß ist die modulare Anordnung der Druckbehältermodule ferner derart ausgebildet, dass die Druckbehältermodule mit ihrer Außenwandung flächig aneinander angrenzend, insbesondere lückenlos, zueinander in der trockenliegenden aber flutbaren Bodenvertiefung angeordnet sind.
Die Druckbehältermodule sind vorzugsweise nebeneinander und/oder übereinander auf dem Untergrund der Bodenvertiefung angeordnet. Die Außenwandungen der Druckbehältermodule grenzen derart gegenseitig aneinander, dass die Druckbehältermodule jeweils mit einem flächigen, d.h. zweidimensionalen, Bereich ihrer Außenwandung aneinandergrenzen und sich vorzugsweise jeweils mit einem flächigen, d.h. zweidimensionalen, Bereich ihrer Außenwandung gegenseitig berühren. Die Begriffe flächig aneinandergrenzend bzw. berührend sind im Sinne dieser Anmeldung dahingehend auszulegen, dass die Druckbehältermodule weder lediglich punktuell noch lediglich entlang einer Linie, d.h. eindimensional, aneinandergrenzen, wie dies etwa der Fall wäre, wenn zwei kugelförmige Behälter aneinander angrenzen bzw. zwei parallele kreiszylindrische Behälter aneinander angrenzen. Vielmehr ist die modulare Anordnung erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass jedes Druckbehältermodul mit einem flächigen Teil seiner äußeren Oberfläche in Kontakt steht mit einem flächigen Teil der äußeren Oberfläche eines anderen Druckbehältermoduls.
Indem die Druckbehältermodule flächig aneinander angrenzend, insbesondere lückenlos, zueinander in der Bodenvertiefung angeordnet sind, wird die Stabilität und der gegenseitige Zusammenhalt der modularen Anordnung erhöht. Insbesondere wird ein gegenseitiges Verrutschen der Druckbehältermodule durch den flächigen Kontakt verhindert oder vermindert. Weiterhin wird durch den flächigen Kontakt der Druckbehältermodule der dazwischen befindliche Zwischenraum verringert. Hierdurch kann wiederum die Speicherkapazität der Anordnung erhöht werden und es kann ggf. vorgesehenes Füllmaterial für die Zwischenräume eingespart werden. In einer vorzugsweise vorgesehenen lückenlosen Anordnung können Zwischenräume sogar ganz vermieden werden. An den Stellen, an denen die Druckbehältermodule im flächigen Kontakt stehen, kann ein Einwirken des hohen äußeren Wasserdrucks, wenn die Bodenvertiefung mit Wasser geflutet ist, verhindert werden. Hierdurch wird die Druckbeständigkeit der einzelnen Druckbehältermodule, insbesondere bei einer langen Nutzungsdauer, erhöht. Ggf. können die Druckbehältermodule hierdurch auch mit geringerer Wandungsstärke und damit geringeren Kosten hergestellt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform definieren die Druckbehältermodule jeweils eine Längsrichtung, derart, dass die Außenwandung der Druckbehältermodule jeweils einen die Längsrichtung umgebenden Mantel mit einer äußeren Mantelfläche aufweist. Vorzugsweise sind die Druckbehältermodule derart in der Bodenvertiefung angeordnet, dass die Längsrichtung senkrecht verläuft und zumindest einige unmittelbar auf dem Untergrund angeordnete Druckbehältermodule mit einer unteren Stirnseite auf dem Untergrund aufstehen.
Weiterhin sind die Druckbehältermodule bevorzugt zumindest über einen Teilabschnitt entlang ihrer Längsrichtung zylindrisch ausgebildet, derart, dass die äußere Mantelfläche entlang des Teilabschnitts der Längsrichtung eine im Querschnitt gleichbleibende Form aufweist. Die Form, d.h. die äußere Kontur, kann insbesondere eckig oder polygonal ausgebildet sein. Der Teilabschnitt beträgt vorzugsweise zumindest 25 Prozent, besonders bevorzugt zumindest 50 Prozent, nochmals bevorzugter zumindest 75 Prozent, der Längsausdehnung der Druckbehältermodule entlang der Längsrichtung.
Außerdem weisen die Druckbehältermodule bevorzugt zumindest über einen Teilabschnitt entlang ihrer Längsrichtung einen gleichbleibenden Querschnitt auf, wobei insbesondere der gesamte Querschnitt umfassend die äußere Kontur als auch die innere Struktur gleichbleibend ausgebildet ist. Der Teilabschnitt beträgt wiederum vorzugsweise zumindest 25 Prozent, besonders bevorzugt zumindest 50 Prozent, nochmals bevorzugter zumindest 75 Prozent, der Längsausdehnung der Druckbehältermodule entlang der Längsrichtung.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Druckbehältermodule zumindest über einen Teilabschnitt entlang ihrer Längsrichtung in Gleitbauweise herstellbar oder hergestellt sind, beispielsweise mit oder aus Beton. Der Teilabschnitt beträgt wiederum vorzugsweise zumindest 25 Prozent, besonders bevorzugt zumindest 50 Prozent, nochmals bevorzugter zumindest 75 Prozent, der Längsausdehnung der Druckbehältermodule entlang der Längsrichtung.
Vorzugsweise ist die modulare Anordnung der Druckbehältermodule derart ausgebildet, dass jedes Druckbehältermodul mit zumindest 5 Prozent, vorzugsweise zumindest 10 Prozent, besonders bevorzugt zumindest 20 Prozent, nochmals bevorzugter zumindest 50 Prozent seiner Außenfläche, insbesondere seiner Mantelfläche, flächig an zumindest eines der anderen Druckbehältermodule angrenzt.
Vorzugsweise ist die modulare Anordnung der Druckbehältermodule ferner derart ausgebildet, dass zumindest einige der Druckbehältermodule mit zumindest 75 Prozent ihrer Außenfläche, insbesondere ihrer Mantelfläche, flächig an zumindest eines der anderen Druckbehältermodule angrenzen und/oder zumindest einige im inneren der modularen Anordnung angeordneten Druckbehältermodule vollflächig mit ihrer Außenfläche, insbesondere ihrer Mantelfläche, an andere Druckbehältermodule angrenzen.
Die Außenfläche der Druckbehältermodule, insbesondere die Mantelfläche der Druckbehältermodule, umfasst insbesondere jeweils planare Flächenabschnitte oder besteht aus planaren Flächenabschnitten. Die Druckbehältermodule sind derart angeordnet, dass die planaren Flächenabschnitte eines Druckbehältermoduls jeweils flächig an planare Flächenabschnitte anderer Druckbehältermodule angrenzen. Beispielsweise können die Druckbehältermodule zumindest abschnittsweise einen im Wesentlichen regelmäßig polygonalen Querschnitt mit n Ecken aufweisen, insbesondere einen regelmäßig hexagonalen Querschnitt mit n=6 Ecken. Die Seitenflächen können dabei gezackt ausgebildet sein, derart, dass Zacken benachbarter Druckbehältermodule ineinandergreifen, insbesondere um die Anordnung weiter zu stabilisieren.
In einer bevorzugten modularen Anordnung bilden die Druckbehältermodule ein regelmäßiges Raster, insbesondere gemäß der Struktur eines hexagonalen Achsensystems. In diesem Fall, aber auch unabhängig davon, kann vorgesehen sein dass die modulare Anordnung der Druckbehältermodule eine unmittelbar auf dem Untergrund liegende, insbesondere lückenlose, Druckbehältermodule-Schicht bildet und vorzugsweise ferner eine oder mehrere darüber liegende, insbesondere lückenlose, obere Druckbehältermodule-Schichten bildet. Wenn obere Druckbehältermodule-Schichten vorgesehen sind, sind die Druckbehältermodule der oberen Druckbehältermodule-Schichten vorzugsweise jeweils versatzlos oberhalb der jeweiligen Druckbehältermodule der auf dem Untergrund liegenden Druckbehältermodule-Schicht angeordnet, und besonders bevorzugt jeweils gegenüber diesen um einen bestimmten Winkel, insbesondere einen Winkel von 360/n Grad, um ihre Längsachse gedreht. Durch eine Drehung um 360/n Grad bei einem regelmäßig polygonalen Querschnitt mit n Ecken ist sichergestellt, dass die Ecken übereinander angeordneter Druckbehältermodule jeweils deckungsgleich bleiben.
Grundsätzlich umfasst das Unterwasser-Pumpspeicherkraftwerk-Reservoir eine Mehrzahl, insbesondere eine Vielzahl, einzelner Druckbehältermodule in modularer Anordnung. Es sind insbesondere zumindest 3 Druckbehältermodule umfasst, vorzugsweise zumindest 10 Druckbehältermodule umfasst, besonders bevorzugt zumindest 50 Druckbehältermodule umfasst, nochmals bevorzugter zumindest 100 Druckbehältermodule umfasst. Die einzelnen Druckbehältermodule sind vorzugsweise baugleich ausgebildet. Hierdurch können die Herstellungskosten gesenkt werden, insbesondere, wenn die Druckbehältermodule in Gleitbauweise hergestellt oder herstellbar sind.
Im Inneren der Druckbehältermodule befindet sich zumindest ein von der Außenwandung umgebener Hohlraum, der das Speichervolumen bildet. Ferner weisen die Druckbehältermodule im Inneren vorzugsweise eine Druckleitstruktur auf, um die Druckbeständigkeit der Behälter gegenüber dem von außen auf die Druckbehältermodule wirkenden Wasserdruck sicherzustellen oder zu erhöhen.
Die Druckleitstruktur ist bevorzugt monolithisch mit der Außenwandung gebildet, insbesondere in einem Guss mit der Außenwandung hergestellt oder herstellbar. Die Druckleitstruktur kann Verstrebungen umfassen, welche die Innenflächen der Außenwandung miteinander verbinden. Alternativ oder zusätzlich kann die Druckleitstruktur bogenförmig oder rund geformte Flächenabschnitte der Innenfläche der Außenwandung umfassen. In einem Beispiel kann die Druckleitstruktur etwa kreiszylindrische Innenflächen umfassen, welche durch ihre Rundung den Druck ableiten können.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfassen die Druckbehältermodule, insbesondere in einem Querschnitt, eine Vielzahl von Hohlräumen mit dazwischen befindlichen Wandungselementen. Die Hohlräume sind vorzugsweise zylindrisch ausgebildet und verlaufen besonders bevorzugt entlang der Längsrichtung der Druckbehältermodule. Hierbei kann vorgesehen sein, dass die zwischen den Hohlräumen befindlichen Wandungselemente zugleich die Druckleitstruktur bilden oder dazu beitragen. In einem Beispiel können die zwischen den Hohlräumen befindlichen Wandungselemente, insbesondere in einem Querschnitt, wabenförmig ausgebildet sein.
Im Fall, dass eine Vielzahl, insbesondere zylindrischer, Hohlräume vorgesehen ist, können die Hohlräume derart angeordnet sein, dass, insbesondere in einem Querschnitt, ein regelmäßiges Raster entsteht, insbesondere gemäß der Struktur eines hexagonalen Achsensystems. Die Hohlräume können z.B. so angeordnet sein, dass eine Mehrzahl an die Außenwandung angrenzender äußerer Hohlräume ringförmig einen oder mehrere innere Hohlräume umgeben. Mit anderen Worten kann es z.B. einen innersten Hohlraum geben, der ringförmig von weiteren Hohlräumen umgeben ist, wobei die weiteren Hohlräume wiederum ringförmig von nochmals weiteren Hohlräumen umgeben sein können.
Insbesondere im Hinblick auf eine Herstellung der Druckbehältermodule mit hoher Stabilität bei zugleich geringen Materialaufwand können die vorgenannten Verstrebungen, welche die Innenflächen der Außenwandung verbinden, und/oder die vorgenannten Wandungsabschnitte, welche sich zwischen inneren Hohlräumen befinden, dünner ausgebildet sein als die Außenwandung der Druckbehältermodule. Ferner können die Verstrebungen und/oder Wandungsabschnitte zwischen inneren Hohlräumen auch dünner ausgebildet sein als Wandungsabschnitte, welche sich zwischen äußeren Hohlräumen befinden.
Im Fall, dass mehrere Hohlräume vorgesehen sind, sind diese vorzugsweise über einen Verbindungskanal oder Verbindungskanäle, insbesondere an der Unterseite der Druckbehältermodule, miteinander verbunden, um ein gemeinsames Druckspeichervolumen zu bilden. Dies ermöglichst es, das Druckbehältermodul mit einer einzelnen Turbine, Pumpe und/oder Pumpturbine zu betreiben.
Wenn mehrere Hohlräume vorgesehen sind, insbesondere in hexagonaler Anordnung, kann einer der Hohlräume, insbesondere ein in einer Ecke eines im Querschnitt im Wesentlichen regelmäßig polygonal geformten Druckbehältermoduls angeordneter Hohlraum, nach außen, insbesondere nach oben, geöffnet sein, um die Durchflussöffnung zum Einlassen und/oder Auslassen von Wasser zu bilden. Dieser die Durchflussöffnung bildende Hohlraum weist vorzugsweise eine dickere Wandungsstärke auf, als die anderen Hohlräume.
Die in der Bodenvertiefung angeordneten Druckbehältermodule sind vorzugsweise jeweils mit einer Turbine, Pumpe und/oder Pumpturbine an ihrer Durchflussöffnung ausgestattet, so dass, wenn die trockenliegende Bodenvertiefung mit Wasser geflutet ist, das Unterwasser-Pumpspeicherkraftwerk-Reservoir derart betrieben werden kann, dass elektrische Energie gewonnen wird, wenn Wasser aus der gefluteten Bodenvertiefung in die Druckbehältermodule eingelassen wird, und elektrische Energie gespeichert wird, wenn Wasser aus den Druckbehältermodulen in die geflutete Bodenvertiefung ausgelassen wird.
Die Turbine, Pumpe und/oder Pumpturbine kann im Inneren des die Durchflussöffnung bildenden, insbesondere mit dickerer Wandung ausgebildeten, Hohlraums angeordnet sein, besonders bevorzugt an dessen unterem Ende, wobei vorzugsweise unterhalb der Turbine, Pumpe und/oder Pumpturbine noch der oder die Verbindungskanäle der Hohlräume verlaufen.
Die Erfindung betrifft ferner ein Unterwasser-Pumpspeicherkraftwerk in einer gefluteten Bodenvertiefung, insbesondere einem Meer, einem See oder einem künstlichen See, umfassend ein Unterwasser-Pumpspeicherkraftwerk-Reservoir am Grund der Bodenvertiefung, wobei das Unterwasser-Pumpspeicherkraftwerk-Reservoir insbesondere gemäß der vorstehenden Beschreibung ausgebildet ist.
Mit anderen Worten umfasst das Unterwasser-Pumpspeicherkraftwerk, welches in einer mit Wasser gefüllten Bodenvertiefung angeordnet ist, vorzugsweise ein Unterwasser-Pumpspeicherkraftwerk-Reservoir mit einer modularen Anordnung mehrerer einzelner Druckbehältermodule zur Zwischenspeicherung von elektrischer Energie aus anderen Kraftwerken, insbesondere Windkraftanlagen und/oder Photovoltaikanlagen, wobei die Druckbehältermodule jeweils eine Außenwandung mit zumindest einer Durchflussöffnung zum Einlassen und/oder Auslassen von Wasser aufweisen, derart, dass die Druckbehältermodule jeweils unabhängig voneinander mit Wasser befüllt und/oder leergepumpt werden können, wenn die trockenliegende Bodenvertiefung mit Wasser geflutet ist, und wobei die modulare Anordnung der Druckbehältermodule derart ausgebildet ist, dass die Druckbehältermodule mit ihrer Außenwandung flächig aneinander angrenzend, insbesondere lückenlos, zueinander in der trockenliegenden aber flutbaren Bodenvertiefung angeordnet sind.
Die Erfindung betrifft ferner ein Druckbehältermodul, zur modularen Anordnung in einer trockenliegenden aber flutbaren Bodenvertiefung und/oder zum Absenken in einer bereits gefluteten Bodenvertiefung, insbesondere zur Errichtung eines Unterwasser-Pumpspeicherkraftwerk-Reservoirs und/oder eines Unterwasser-Pumpspeicherkraftwerks gemäß den vorstehenden Ausführungen. Das nachfolgend beschriebene Druckbehältermodul kann demnach insbesondere eines oder mehrere der im Zusammenhang mit dem Unterwasser-Pumpspeicherkraftwerk-Reservoir genannten Merkmale umfassen.
Das Druckbehältermodul weist zumindest eine Durchflussöffnung zum Einlassen und/oder Auslassen von Wasser auf, derart, dass das Druckbehältermodul mit Wasser befüllt und/oder leergepumpt werden kann, wenn die trockenliegende Bodenvertiefung mit Wasser geflutet ist.
Das Druckbehältermodul ist vorzugsweise derart geformt, dass die Außenwandung des Druckbehältermoduls flächig aneinander angrenzend, insbesondere lückenlos, zu einem oder mehreren baugleichen weiteren Druckbehältermodulen angeordnet werden kann.
Das Druckbehältermoduls ist demnach derart geformt, dass das Druckbehältermodul mit einem flächigen, d.h. zweidimensionalen, Bereich seiner Außenwandung an ein weiteres baugleiches Druckbehältermodul angrenzen kann, insbesondere dieses berühren kann. Die Begriffe flächig aneinandergrenzend bzw. berührend sind im Sinne dieser Anmeldung dahingehend auszulegen, dass das Druckbehältermodul an ein weiteres baugleiches Druckbehältermodul weder lediglich punktuell noch lediglich entlang einer Linie, d.h. eindimensional, angrenzen kann, wie dies etwa der Fall wäre, wenn zwei kugelförmige Behälter aneinander angrenzen bzw. zwei parallele kreiszylindrische Behälter aneinander angrenzen. Vielmehr ist das Druckbehältermodul dadurch gekennzeichnet, dass es mit einem flächigen Teil seiner äußeren Oberfläche in Kontakt mit einem flächigen Teil der äußeren Oberfläche eines weiteren, baugleichen Druckbehältermoduls bringbar ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform definiert das Druckbehältermodul eine Längsrichtung, derart, dass die Außenwandung des Druckbehältermoduls einen die Längsrichtung umgebenden Mantel mit einer äußeren Mantelfläche aufweist.
Weiterhin ist das Druckbehältermodul bevorzugt zumindest über einen Teilabschnitt entlang seiner Längsrichtung zylindrisch ausgebildet, derart, dass die äußere Mantelfläche entlang des Teilabschnitts der Längsrichtung eine im Querschnitt gleichbleibende, insbesondere eckige oder polygonale, Form aufweist. Der Teilabschnitt beträgt vorzugsweise zumindest 25 Prozent, besonders bevorzugt zumindest 50 Prozent, nochmals bevorzugter zumindest 75 Prozent, der Längsausdehnung der Druckbehältermodule entlang der Längsrichtung.
Außerdem weist das Druckbehältermodul bevorzugt zumindest über einen Teilabschnitt entlang seiner Längsrichtung einen gleichbleibenden Querschnitt auf und/oder ist zumindest über einen Teilabschnitt entlang seiner Längsrichtung in Gleitbauweise herstellbar oder hergestellt. Der Teilabschnitt beträgt wiederum vorzugsweise zumindest 25 Prozent, besonders bevorzugt zumindest 50 Prozent, nochmals bevorzugter zumindest 75 Prozent, der Längsausdehnung der Druckbehältermodule entlang der Längsrichtung.
Die Außenfläche des Druckbehältermoduls, insbesondere die Mantelfläche des Druckbehältermoduls, umfasst insbesondere planare Flächenabschnitte oder besteht aus planaren Flächenabschnitten. Beispielsweise kann das Druckbehältermodul zumindest abschnittsweise einen im Wesentlichen regelmäßig polygonalen Querschnitt mit n Ecken aufweist, insbesondere einen regelmäßig hexagonalen Querschnitt mit n=6 Ecken.
Im Inneren weist das Druckbehältermodul vorzugsweise eine, insbesondere monolithisch mit der Außenwandung gebildete, Druckleitstruktur auf. Die Druckleitstruktur umfasst vorzugsweise Verstrebungen, welche die Innenflächen der Außenwandung verbinden, und/oder bogenförmig oder rund geformte Flächenabschnitte der Innenfläche der Außenwandung.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Druckbehältermodul, insbesondere in einem Querschnitt, eine Vielzahl von Hohlräumen mit dazwischen befindlichen Wandungselementen. Die Hohlräume sind vorzugsweise zylindrisch ausgebildet und verlaufen besonders bevorzugt entlang der Längsrichtung des Druckbehältermoduls. Hierbei kann vorgesehen sein, dass die zwischen den Hohlräumen befindlichen Wandungselemente die Druckleitstruktur bilden oder dazu beitragen. Die Wandungselemente können z.B. wabenförmig ausgebildet sein.
Im Fall, dass eine Vielzahl, insbesondere zylindrischer, Hohlräume vorgesehen ist, können die Hohlräume derart angeordnet sein, dass, insbesondere in einem Querschnitt, ein regelmäßiges Raster gebildet wird, insbesondere gemäß der Struktur eines hexagonalen Achsensystems, wobei vorzugsweise eine Mehrzahl an die Außenwandung angrenzender äußerer Hohlräume ringförmig einen oder mehrere innere Hohlräume umgeben.
Die vorgenannten Verstrebungen, welche die Innenflächen der Außenwandung verbinden, und/oder die vorgenannten Wandungsabschnitte, welche sich zwischen inneren Hohlräumen befinden, können dünner ausgebildet sein als Wandungsabschnitte, welche sich zwischen äußeren Hohlräumen befinden und/oder dünner ausgebildet sein als die Außenwandung des Druckbehältermoduls.
Im Fall, dass mehrere Hohlräume vorgesehen sind, sind diese vorzugsweise über einen Verbindungskanal oder Verbindungskanäle, insbesondere an der Unterseite des Druckbehältermoduls, miteinander verbunden.
Wenn mehrere Hohlräume vorgesehen sind, insbesondere in hexagonaler Anordnung, kann einer der Hohlräume, insbesondere ein in einer Ecke eines im Querschnitt im Wesentlichen regelmäßig polygonal geformten Druckbehältermoduls angeordneter Hohlraum, nach außen, insbesondere nach oben, geöffnet sein, um die Durchflussöffnung zum Einlassen und/oder Auslassen von Wasser zu bilden. Dieser die Durchflussöffnung bildende Hohlraum weist vorzugsweise eine dickere Wandungsstärke auf als die anderen Hohlräume.
Das Druckbehältermodul ist vorzugsweise mit einer Turbine, Pumpe und/oder Pumpturbine an seiner Durchflussöffnung ausgestattet, so dass, wenn die trockenliegende Bodenvertiefung mit Wasser geflutet ist, das Druckbehältermodul derart betrieben werden kann, dass elektrische Energie gewonnen wird, wenn Wasser aus der gefluteten Bodenvertiefung in das Druckbehältermodul eingelassen wird, und elektrische Energie gespeichert wird, wenn Wasser aus dem Druckbehältermodul in die geflutete Bodenvertiefung ausgelassen wird.
Die Turbine, Pumpe und/oder Pumpturbine kann im Inneren des die Durchflussöffnung bildenden Hohlraums angeordnet sein, besonders bevorzugt an dessen unterem Ende, wobei vorzugsweise unterhalb der Turbine, Pumpe und/oder Pumpturbine noch der oder die Verbindungskanäle der Hohlräume verlaufen.
Das Druckbehältermodul kann stapelbar ausgebildet sein, insbesondere derart, dass es auf ein weiteres, insbesondere baugleiches, Druckbehältermodul von oben aufsetzbar ist. Dazu kann das Druckbehältermodul eine zumindest bereichsweise planare Oberseite und/oder eine zumindest bereichsweise planare Unterseite aufweisen. Vorzugsweise weist das Druckbehältermodul eine derartige Symmetrie auf, dass es, um einen bestimmten Winkel, insbesondere einen Winkel von 360/n Grad gedreht auf ein darunterliegendes, insbesondere baugleiches, Druckbehältermodul aufsetzbar ist, wobei n die Anzahl der Ecken eines im Wesentlichen regelmäßig polygonalen Querschnitts des Druckbehältermoduls bezeichnet.
Das Eigengewicht des Druckbehältermoduls kann in einer Ausführungsform groß genug sein, dass das Druckbehältermodul nicht aufschwimmt. Andererseits kann das Druckbehältermodul in einer anderen Ausführungsform schwimmbar ausgebildet sein. Ein schwimmbares Modul kann absenkbar sein, derart, dass es auf ein weiteres bereits am Untergrund einer gefluteten Bodenvertiefung befindlichen Druckbehältermoduls aufsetzbar ist.
Es kann vorgesehen sein, dass ein Druckbehältermodul am Untergrund verankert ist und/oder beschwert ist, um den Auftrieb zu kompensieren. Die äußere Form des Druckbehältermoduls kann insbesondere derart ausgebildet sein, dass an seiner Seite keine Auftriebskräfte einwirken können. Insbesondere kann das Druckbehältermodul eine zylindrische Form haben, derart, dass die zur Seite gerichtete Mantelfläche senkrecht verläuft. Zugleich oder unabhängig hiervon kann auch eine Drainage unterhalb eines Druckbehältermoduls in der Bodenvertiefung vorgesehen sein, insbesondere um durch Abpumpen von Wasser im Untergrund eine auf die Unterseite des Moduls wirkende Auftriebskraft zu verringern oder verhindern.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert, wobei gleiche und ähnliche Elemente teilweise mit gleichen Bezugszeichen versehen sind und die Merkmale der verschiedenen Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden können. Es zeigen:

1 eine Aufsicht auf ein im Schnitt dargestelltes, Unterwasser-Pumpspeicherkraftwerk-Reservoir in einer Bodenvertiefung,
2 eine Aufsicht auf ein im Schnitt dargestelltes Unterwasser-Pumpspeicherkraftwerk-Reservoir mit zehn Druckbehältermodulen,
3 eine Aufsicht auf ein im Schnitt dargestelltes Unterwasser-Pumpspeicherkraftwerk-Reservoir mit elf Druckbehältermodulgruppen,
4 (a) eine Aufsicht auf ein im Schnitt dargestelltes Druckbehältermodul mit einer Druckleitstruktur mit Verstrebungen, (b) eine Aufsicht auf ein im Schnitt dargestelltes Druckbehältermodul mit einer Druckleitstruktur mit runden Innenwänden,
5 eine Aufsicht auf ein im Schnitt dargestelltes Druckbehältermodul mit einer Vielzahl von Hohlräumen mit zur Druckleitstruktur beitragenden Wandungselementen,
6 eine Aufsicht auf ein im Schnitt dargestelltes Druckbehältermodul mit einer Vielzahl von Hohlräumen mit unterschiedlich dicken Wandungselementen,
7 eine Seitenansicht auf ein im A-A-Schnitt dargestelltes Druckbehältermodul,
8 eine Seitenansicht dargestelltes Druckbehältermodul mit einem Zufahrtsweg,
9 (a) eine Seitenansicht auf ein im Schnitt dargestelltes stapelbares Druckbehältermodul, (b) eine Seitenansicht auf ein im Schnitt dargestelltes stapelbares Druckbehältermodul mit einer Durchgangsöffnung,
10 eine Seitenansicht auf zwei im Schnitt dargestellte, gestapelte Druckbehältermodule gemäß den 9a und 9b,
11 eine Seitenansicht auf eine im Schnitt dargestellte geflutete Bodenvertiefung mit zwei auf dem Untergrund angeordneten Druckbehältermodulen, einem darauf abgesenkten Druckbehältermodul und einem schwimmenden Druckbehältermodul.

1 illustriert schematisch den modularen Aufbau eines Reservoirs 10 für ein Unterwasser-Pumpspeicherkraftwerk (UW-PSKW). In der trockenliegenden Bodenvertiefung 1 sind mehrere einzelne Druckbehältermodule 100 nebeneinander angeordnet, um das UW-PSKW-Reservoir 10 zu bilden. Zur übersichtlicheren Darstellung ist zwischen den Druckbehältermodulen ein Abstand A eingezeichnet und die beiden rechten Module sind mit einer gestrichelten Linie berandet. Die Module 100 können jedoch tatsächlich derart angeordnet sein, dass der Abstand A im Wesentlichen verschwindet, so dass die Druckbehältermodule flächig aneinander angrenzen bzw. sich flächig berühren.
Die Bodenvertiefung 1 ist insbesondere ein noch nicht gefluteter Tagebau in dem ein UW-PSKW modular aufgebaut wird. Das UW-PSKW-Reservoir 10, das ein Gesamthohlraumsystem bildet, kann im Tagebau Hambach beispielsweise bis 4 km Länge und 1 km Breite aufweisen. Die einzelnen Module 100, welche auch als Segmente bezeichnet werden können, können eine beispielhafte Größe von bis zu 300m Kantenlänge oder Durchmesser und ca. 100 bis 250 m Höhe aufweisen. Diese Größen sind selbstverständlich nur beispielhaft zu verstehen. Das Reservoir 10 und/oder die Module 100 können auch andere Maße aufweisen.
Das Reservoir 10 umfasst mehrere Druckbehältermodule 100, von denen zumindest einige baugleich ausgebildet sein können, so z.B. in 1 die beiden linken Druckbehältermodule und die beiden rechten Druckbehältermodule. Unabhängig davon weist ein Druckbehältermodul 100 eine Außenwandung 110 auf, das einen oder mehrere innere Hohlräume 200 umgibt, welche als Druckspeichervolumen dienen. Ferner weist ein Modul 100jeweils eine Durchflussöffnung 150 auf, um Wasser in die Hohlräume 200 einzulassen und/oder auszulassen (siehe hierzu 7ff). Die in der Bodenvertiefung 1 angeordneten Module 100 grenzen zumindest mit einem Teil ihrer Außenwandung 110 gegenseitig flächig aneinander. In dem in 1 gezeigten Beispiel sind sowohl die beiden linken Druckbehältermodule 100 als auch die beiden rechten Druckbehältermodule 100 jeweils mit sich gegenseitig zugewandten planaren Flächenabschnitten 120 der Außenwandung 110 einander gegenübergestellt, und stoßen insbesondere aneinander, wenn kein Abstand A zwischen den Modulen 100 besteht.
Die in 1 im Schnitt von oben dargestellten Druckbehältermodule 100 definieren jeweils eine Längsrichtung 102, welche hier vertikal Bildebene und/oder zum Untergrund der Bodenvertiefung 1 verläuft (zur Längsrichtung 102 siehe auch 7ff). Ringförmig um die Längsrichtung herum weisen die Druckbehältermodule 100 eine Mantelfläche 130 auf, welche jeweils mehrere planare Flächenabschnitte 120 umfasst oder aus solchen zusammengesetzt ist, wobei die Mantelfläche 130 im Querschnitt, wie er in 1 zu sehen ist, z.B. als Vieleck ausgebildet sein kann, welches insbesondere entlang der Längsrichtung 102 zumindest abschnittsweise formgleich und/der kongruent bleibt.
Ein entlang der Längsrichtung 102 zumindest abschnittsweise gleichbleibender Mantel bzw. Querschnitt (siehe auch 5, 6) erlaubt insbesondere eine kostengünstige Herstellung der Druckbehältermodule 100 in Gleitbauweise. Mit anderen Worten kann mit einer einfachen GleitSchalung ein ganzes Modul oder zumindest Abschnitte davon hergestellt werden. Die GleitSchalung kann zudem wiederverwendet werden. Dies ermöglicht eine kostengünstige Herstellung mehrerer baugleicher Module 100. Mit einer Schalung können nacheinander in vorteilhafter Weise eine Vielzahl von Modulen hergestellt werden.
Entlang der Längsrichtung 102 weisen die Druckbehältermodule 100 eine Längsausdehnung auf, die nicht die längste Ausdehnung der Druckbehältermodule 100 zu sein braucht. Vielmehr kann sich die Längsrichtung 102 des Druckbehältermoduls 100 dadurch auszeichnen, dass das Modul 100 entlang dieser Richtung zumindest abschnittsweise zylindrisch ausgebildet ist, also eine gleichbleibende Außenkontur aufweist, und/oder entlang dieser Richtung einen gleichbleibenden Querschnitt aufweist. Ferner kann sich die Längsrichtung 102 der Druckbehältermodule 100 auch dadurch auszeichnen, dass sich entlang dieser Richtung länglich ausgebildete Hohlräume 200 im Inneren des Druckbehältermoduls erstrecken und/oder dass die Druckbehältermodule 100 dazu ausgebildet sind entlang dieser Richtung vertikal abgestellt zu werden.
2 zeigt ein UW-PSKW-Reservoir 10 mit einer Mehrzahl flächig aneinander grenzender Druckbehältermodule 100, welche eine Druckbehältermodulgruppe 20 bilden. Die Druckbehältermodule 100 sind wiederum im Schnitt von oben gezeigt und weisen zumindest abschnittsweise entlang der Längsrichtung eine symmetrische Geometrie, z.B. einen im Wesentlichen polygonalen Querschnitt (hier n=6 Ecken) auf. Die Seitenflächen sind gezackt ausgebildet und die Zacken aneinandergrenzender Seitenflächen benachbarter Module 100 greifen ineinander. Die Druckbehältermodule 100 sind regelmäßig (hier hexagonal) angeordnet und bilden eine lückenlose Druckbehältermodule-Schicht 50, welche z.B. unmittelbar auf den Untergrund einer Tagebaugrube angeordnet sein kann. Oberhalb der Druckbehältermodule-Schicht 50 können eine oder mehrere weitere obere Druckbehältermodule-Schichten angeordnet sein.
3 zeigt ein weiteres UW-PSKW-Reservoir 10 mit einer Druckbehältermodule-Schicht 50, welches in diesem Fall eine Mehrzahl von Druckbehältermodulgruppen 20 umfasst, die ihrerseits wiederum eine Mehrzahl von Druckbehältermodulen 100 (wie in 2 dargestellt) umfassen. Die Druckbehältermodulgruppen 20 sind wiederum regelmäßig angeordnet und können derart flächig aneinander grenzend positioniert werden, dass eine lückenlose Druckbehältermodule-Schicht 50 entsteht, auf welcher ggf. eine oder mehrere weitere obere Druckbehältermodule-Schichten 50 angeordnet sein können.
4 zeigt zwei Druckbehältermodule 100 welche im Querschnitt eine hexagonale Form aufweisen deren Mantelfläche 130 sechs planare Flächenabschnitten 120 in hexagonaler Form umfasst. Die Druckbehältermodule 100 weisen im Inneren eine Druckleitstruktur 250 auf. Die Druckleitstruktur kann insbesondere einstückig mit der Außenwandung 11 0 der Druckbehältermodule 100 geformt sein, nämlich z.B. gemeinsam mit der Außenwandung 1100 in Gleitbauweise hergestellt sein. Das in 4a gezeigte Modul 100 weist Verstrebungen 252 auf (welche auch als Fertigteile ausgebildet sein können), welche den auf die Außenwandung 110 wirkenden Wasserdruck (hier als Pfeil dargestellt) ableiten und so die Druckfestigkeit des Druckbehältermoduls 100 erhöhen. Das in 4b gezeigte Modul 100 weist zu diesem Zweck eine Außenwandung 110 mit rund geformter Innenfläche 254 auf.
5 zeigt ein weiteres Druckbehältermodul 100 welches im Querschnitt eine im Wesentlichen hexagonale Form mit n=6 Ecken aufweist, wobei die Mantelfläche 130 sechs Seiten mit jeweils einer Mehrzahl planarer Flächenabschnitte 120 umfasst. Das Druckbehältermodul 100 weist eine Vielzahl regelmäßig angeordneter Hohlräume 200 auf, wobei sich zwischen den Hohlräumen 200 Wandungselemente 220 befinden, welche eine Druckleitstruktur 250 bilden, die in diesem Fall wabenförmig ausgestaltet ist.
Die Hohlräume 200 sind zylindrisch ausgebildet und verlaufen entlang der Längsrichtung 102 des Druckbehältermoduls 100. Mit anderen Worten umfasst das Modul 100 eine Gruppe von stehenden (ggf. auch liegenden) zylindrischen oder zylinderähnlichen Hohlkörpern, oder besteht aus solchen, wobei die Hohlkörper zusammen eine Herstellungseinheit bilden. Das Modul 100 hat in dem gezeigten Beispiel 37 Zylinderröhren (bzw. Hohlräume 200). Je nach Durchmesser der Einzelröhren (bzw. Hohlräume 200) kann deren Zahl erhöht oder verkleinert werden (z.B. können auch Hexagonalformen mit 13, oder 19, oder 25 oder mehr Röhren gewählt werden), wobei vorzugsweise ein innerer Hohlraum ringförmig von weiteren Hohlräumen umgeben ist, insbesondere derart, dass ein Druckbehältermodul mit im Wesentlichen polygonaler Geometrie entsteht. Die zylinderähnlichen Hohlkörper (bzw. die Hohlräume 200 und dazwischen befindliche Wandungselemente 220) haben insbesondere symmetrische Formen, um einen modularen Aufbau mit möglichst großem Innenhohlraum für Wasser zu erreichen und die auf das Modul wirkenden Druckkräfte (Wasserdruck) optimal auf die ganze Modulgruppe zu verteilen. Diese zylinderähnlichen Hohlkörper (bzw. Hohlräume 200) können rohrähnliche, bienenwabenähnliche oder andere polygonähnliche Formen haben.
6 zeigt ein weiteres Druckbehältermodul 100 welches im Querschnitt eine im Wesentlichen polygonale Form mit gezackten Seitenwänden mit planarer Flächenabschnitten 120 umfasst. Wie bei 5 sind auch hier die Hohlräume 200 wieder röhrenförmig ausgebildet. Im Unterschied zu dem in 5 gezeigten Modul weist dieses Modul 100 allerdings unterschiedlich geformte Hohlräume 200 bzw. unterschiedlich dicke Wandungselemente 220 auf. So befinden sich zwischen den Hohlräumen 200, die im Inneren angeordnet sind (Hohlräume 200a, 200b, 200c) dünnere Wandungselemente 220, als zwischen Hohlräumen, die an die Außenwandung 110 angrenzen (Hohlräume 200d). Dies ist deswegen möglich, weil zwischen den inneren Hohlräumen (bzw. Röhren) kein Druckunterschied besteht, so dass die Wandungselemente 220 zwischen diesen inneren Hohlräumen relativ dünn ausgebildet sein können. Demgegenüber sind die Wandungselemente 200, welche sich zwischen den äußeren Hohlräumen 200d befinden, dicker ausgebildet, weil diese ggf. dem Außendruck standhalten müssen. Zudem ist zu erkennen, dass die röhrenförmig ausgebildeten außen angeordneten Hohlräume 200d zusätzlich mit einer rund geformten Innenfläche zur Druckleitstruktur 250 beitragen. Mit anderen Worten können die Hohlräume 200d innen runde Symmetrie haben und ihre Wände entsprechend verstärkt sein (entsprechend des einzelnen Hohlraums in 4b) oder aber innere Verstrebungen 252 aufweisen (entsprechend der 4a). Hierdurch kann jeweils der äußere Druck auf die innenliegenden Wandungselemente bzw. Röhren symmetrisch übertragen werden. Die inneren Verstrebungen können monolithisch mit der Außenwandung ausgebildet sein, insbesondere bei der Gleitschalung mit erreichtet werden oder aber z.B. auch als Fertigteile ausgebildet sein.
Durch Verkleinerung der Hohlräume bzw. der Rohrdurchmesser und entsprechende Erhöhung der Rohranzahl bzw. Wandungselemente für ein Modul 100 kann die Druckfestigkeit erhöht werden, so dass die Dicke der Wände im Außenbereich reduziert werden kann. Das Modul 100 kann insbesondere eine bienenwabenartige Struktur aufweisen, in dem gezeigten Beispiel umfasst es 37 Zylinderröhren, wobei bei Verkleinerung der Durchmesser der Einzelröhren diese Zahlen entsprechend der Rohrsymmetrie (z.B. Bienenwabe) erhöht werden können.
Um auch in einem Störfall keine Druckdifferenz entstehen zu lassen, können in den Wandungselementen zwischen den Hohlräumen 200 bzw. 200a-200d noch Verbindungslöcher vorgesehen sein, durch die ein Druckausgleich zwischen den Hohlräumen 200a-200d möglich ist.
Der Hohlraum 210, welcher vorzugsweise in einer Ecke angeordnet ist, weist eine dickere Wandung auf. Wie unten noch näher beschrieben wird, ist dieser Hohlraum 210 nach außen geöffnet und bildet die Durchflussöffnung 150 vom Äußeren ins Innere des Moduls 100. Dieser wiederum ggf. röhrenförmig ausgebildete Hohlraum 210 ist demnach von Innen dem hohen Wasserdruck am Grund der Bodenvertiefung ausgesetzt (im Tagebau Hambach bis 45 bar). Dieser die Durchflussöffnung bildende Hohlraum kann durch Armierung, beispielsweise durch Kohlefäden, Eisen, besonderer Beton etc., entsprechend verstärkt sein.
7 zeigt das in 6 dargestellte Druckbehältermodul 100 im A-A-Schnitt (vgl. 6). Wie zu erkennen ist sind die Hohlräume 200 (200a-200d) und 210 zylindrisch ausgebildet und verlaufen entlang der Längsrichtung 102 des Moduls 100. Stirnseitig oben umfasst die Außenwandung 110 des Druckbehältermoduls 100 als Deckel ausgebildete Abschlüsse 112, welche insbesondere als Abschluss der röhrenförmigen Hohlräume dienen. Die Abschlüsse (Deckel 112) am oberen Ende der Röhren können als Kuppel, z.B. in romanischer oder gotische Form etc., ausgebildet sein, um dem Wasserdruck Stand zu halten. Die Durchmesser der Röhren können entsprechend berechnet werden.
Die Hohlräume 200 (200a-200d) sind über einen oder mehrere Verbindungskanäle 230, insbesondere am unteren Ende des Moduls 100 (Niederdruckseite) miteinander verbunden. Durch diese wassermäßige Verbindung auf der Niederdruckseite kann das Modul 100 durch eine einzige Pumpturbine 215 betrieben werden. Der verstärkte Hohlraum 210 verbindet das obere Reservoir (Obersee, geflutete Bodenvertiefung) mit der Pumpturbine 215. Die Pumpturbine 215 ist vorzugsweise am unteren Ende des Hohlraums 210 angeordnet. Damit kann der am unteren Ende der Röhre 210 bestehende hohe Wasserdruck (proportional der Wassertiefe) beim Reinströmen des Wassers in die Röhren 200a-200d die Turbine antreiben und Strom erzeugen. Zum Energiespeichern wird das in den Röhren 200a-200d befindliche Wasser durch die Pumpe gegen den hohen Wasserdruck herausgepumpt und quasi an die Oberfläche des oberen Reservoirs (Obersee, geflutete Bodenvertiefung) gehoben.
Da der Wasserfluss und die Pumpturbinen 215 von anderen Druckbehältermodulen 100 getrennt ist, kann jedes Modul 100 in einer Anordnung bestehend aus mehreren Modulen 100 eigenständig betrieben werden.
Die Pumpturbine 215 kann jeweils am unteren Ende der nach oben geöffneten rohrförmigen Hohlräume 210 montiert werden. Zur Montage können sie durch die Rohre 210 an einem Stahlseil herabgelassen werden und mit Hilfe eines Roboters (oder ähnlich) präzise auf die Ansaugfläche montiert werden. Beim Herauspumpen des Wassers aus den Röhren 200a-200d entsteht innen Unterdruck und die Pumpturbine 215 wird extrem fest auf die Ansaugfläche angedrückt und kann so ihren Regelbetrieb aufnehmen. Soll die Pumpturbine 215 gewartet werden, kann man die Röhren mit Wasser füllen und somit innen und außen an der Pumpturbine 215 gleichen Druck erreichen, so dass man die Pumpturbine 215 mit dem Stahlseil wieder an die Wasseroberfläche bringen und dort warten kann (Wartung der Pumpturbine durch Hochziehen der Pumpturbine an die Wasseroberfläche). Im montierten Zustand ist die Pumpturbine 215 mit einem Stromkabel mit der Außenwelt verbunden. Bevorzugt ist ein Ventil 216 vorgesehen, um die Wasserverbindung zu unterbrechen (in 7 nicht dargestellt, siehe 8).
8 zeigt eine alternative Bauweise, eines Druckbehältermoduls 100 mit einem Fundament 260 in welches sich der verstärkte Hohlraum 210 hinein erstreckt. Zwischen dem Hohlraum 210 und der Durchflussöffnung 150 befindet sich wiederum die Pumpturbine 215. Ferner ist ein Zufahrtsweg 270, insbesondere unter oder im Fundament 260, vorgesehen, z.B. für Wartungsdienste an der Pumpturbine 215, Kontrollgänge und/oder für den Fall einer Reparatur oder Reinigung in der Bodenplatte. Der Zufahrtsweg kann so groß ausgebildet sein, dass ein Austausch der Pumpturbine 215 mittels (ggf. spezieller) LKW ermöglicht wird. Mit anderen Worten kann wie in Salzbergwerken oder auch innerhalb von Talsperrenstaumauern ein trockener Zugang zu den Pumpturbine 215 vorgesehen sein.
Zur Herstellung eines Druckbehältermoduls 100 kann zunächst das Fundament 260, ggf. mit Zugängen für Wartungs- und Kontrolldienste (z.T. auch durch Videokameras möglich), errichtet werden und dann die Außenwandung 110 und die Wandungselemente 220, d.h. die Röhren, in einem Betonierungsprozess mit Gleitschalungstechnik in einem Arbeitsgang errichtet werden. Diese Technik erlaubt auch, wenn gefordert, an den entsprechende Stellen unterschiedliche Betonqualität oder auch Metallteile oder Kunststoffe zu verarbeiten.
Mit der Erfindung kann wie beschrieben insbesondere die Menge des verarbeitenden Betons merklich reduziert werden. Für den Fall, dass das Eigengewicht eines Moduls 100 zu gering ist, um den Auftrieb zu kompensieren, kann das fertiggestellte Modul z.B. mit Steinen oder Erde beschwert werden. Weiterhin ist kann das Modul im Boden verankert werden. Darüber hinaus können in vorteilhafter Weise durch die Betonform des ganzen Moduls 100 Auftriebskräfte verhindert werden, insbesondere durch eine zylindrische Geometrie.
Bezugnehmend auf 9 bis 11 kann auch ein modularer Aufbau eines UW-PSKW-Reservoirs 10 oder eine Erweiterung eines UW-PSKW-Reservoirs 10 erfolgen, wenn die Bodenvertiefung 1 schon geflutet bzw. mit Wasser 3 gefüllt ist.
Hierzu kann ein Druckbehältermodul 100 in einem Dock als schwimmender Körper hergestellt werden. Die Höhe des Moduls 100 (und der Röhren) kann dazu so berechnet sein, dass das Modul 100 schwimmfähig bleibt und an der Wasseroberfläche des Wassers 3 an andere Stellen schwimmend gebracht werden kann und dort durch Wassereinlauf zum Sinken gebracht werden kann, so, dass es exakt an einer gewünschten Stelle absinkt, um dort auf dem Grund 2 der Bodenvertiefung 1 eine Anordnung von Druckbehältermodulen 100 für ein Reservoir 10 zu bilden oder ein vorhandenes Reservoir 10 zu erweitern (siehe 11).
Wie in 9a zu sehen ist kann die Pumpturbine 215 wiederum durch die Röhre 210 entsprechend versenkt und an das System angeschlossen werden. Durch die Röhre 210 gelangt der volle Wasserdruck des gefluteten Sees (in 450 m Tiefe z.B. 45 bar) zur Pumpturbine. 9b zeigt nun ein Druckbehältermodul 100' welches einen Durchgangshohlraum 212 aufweist, welcher insbesondere in einer Ecke eines polygonalen Moduls 100 angeordnet ist, ebenso wie der verstärkte Hohlraum 210. Das in 9b gezeigte Modul 100' kann nun auf ein, etwa in 9a gezeigtes Modul 100, aufgesetzt werden, insbesondere durch Absenken in der bereits gefluteten Bodenvertiefung (siehe 10). Um eine präzise Anordnung übereinander zu gewährleisten können Führungsstäbe oder -schienen an den Modulen vorgesehen sein. Ferner können auch zwei oder mehr Module 100' auf einem unteren Modul 100 gestapelt sein. Es kann demnach vorgesehen sein, dass eine weitere obere Druckbehältermodule-Schicht auf der unteren Schicht 50 angeordnet ist. Ferner können auch eine dritte und ggf. weitere Schichten aufgesetzt werden, so dass man die Tiefe des Sees voll nutzen kann.
Hierbei wird vorzugsweise der Hohlraum 210 des unteren Moduls 100 mit dem Durchgangshohlraum 212 das oberen Modul 100' verbunden, so dass insbesondere der Turbinenzugang und der Wasserzugang auf der hohen Druckseite der unten liegenden Module nach oben frei gehalten bleibt. Dazu kann das obere Modul 100' je nach Polygonsymmetrie um einen Winkel gedreht werden, etwa bei hexagonaler Form mit n=6 Ecken um 360/n=60 Grad. Eine Absenkung und ggf. gestapelte Bauweise von Modulen kann insbesondere auch schon bei gefluteten Seen bzw. Meeren zum Einsatz kommen, um ein UW-PSWK zu errichten.
Mit der Erfindung wird unter anderem der Bau von Druckbehältermodulen 100 und/oder eines Reservoirs 10 mit geringem Aufwand an Baumaterial ermöglicht, da nur äußeren Röhren eines Moduls oder ggf. sogar nur die äußeren Röhren einer lückenlosen Anordnung dem Wasserdruck ausgesetzt sind. (sowie die Deckel der Röhren). Durch die Segmentierung und flächig aneinander angrenzende Anordnung kann das Nutzvolumen für die Speicherung optimiert werden. Ein Auftrieb kann ggf. durch Beschwerung mit Erdaushub kompensiert werden. Die Erfindung erlaubt die Errichtung eines Pumpspeicherkraftwerks in Tagebaustätten, derart, dass das Pumpspeicherkraftwerk nach Flutung zum See völlig unsichtbar bleibt, so dass der geflutete See als Freizeitraum genutzt werden kann. Ferner können Pumpspeicherkraftwerke von nahezu gigantischer Größe (im Tagebau Hambach z.B. ca. 400GWh für einen Füllzyklus) errichtet werden, wobei diese in einem Tagebau vorzugsweise auf der Sohle der Tagebaustätte errichtet werden, um die größtmögliche Wasserdruckhöhe zu erreichen, wodurch sich zudem die Druckschwankung an der Turbine um weniger als 40% reduziert. Insbesondere durch die Modularität an wird die Anordnung vieler (im Tagebau Hambach z.B. bis ca. 500 oder auch mehr) unabhängig und wassermäßig getrennter Turbineneinheiten, die eine so große Leistung haben, dass genügend Kurzzeitspeicherleistung (Gesamtleistung z.B. ca. 100 GW) zur Verfügung gestellt werden kann, um eine Energiewende in Deutschland technologisch zu ermöglichen.
Es ist dem Fachmann ersichtlich, dass die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beispielhaft zu verstehen sind, und die Erfindung nicht auf diese beschränkt ist, sondern in vielfältiger Weise variiert werden kann, ohne die Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste

1: Bodenvertiefung
2: Grund der Bodenvertiefung
3: Wasser in der gefluteten Bodenvertiefung
10: Unterwasser-Pumpspeicherkraftwerk-Reservoir
20: Druckbehältermodule-Gruppe
50: Druckbehältermodule-Schicht
100: Druckbehältermodul
102: Längsrichtung
110: Außenwandung
112: Deckel
120: Planarer Flächenabschnitt
130: Mantelfläche
150: Durchflussöffnung
200: Hohlraum
210: Durchflussöffnung bildender Hohlraum
212: Durchgangshohlraum
215: Turbine/Pumpe/Pumpturbine
216: Ventil
220: Wandungselement
230: Verbindungskanal
250: Druckleitstruktur
252: Verstrebungen
254: Bogenförmig oder rund geformte Flächenabschnitte
260: Fundament
270: Zufahrtsweg

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102011013329 A1 [0003]
DE 102019118725 [0004]
DE 102019118726 [0004]

Claims

Unterwasser-Pumpspeicherkraftwerk-Reservoir (10) in einer trockenliegenden aber flutbaren Bodenvertiefung (1), insbesondere in einer aufgelassenen oder noch betriebenen Tagebaugrube, umfassend: eine modulare Anordnung mehrerer einzelner Druckbehältermodule (100) zur Zwischenspeicherung von elektrischer Energie aus anderen Kraftwerken, insbesondere Windkraftanlagen und/oder Photovoltaikanlagen, wobei die Druckbehältermodule (100) jeweils eine Außenwandung (110) mit zumindest einer Durchflussöffnung (150) zum Einlassen und/oder Auslassen von Wasser aufweisen, derart, dass die Druckbehältermodule jeweils unabhängig voneinander mit Wasser befüllt und/oder leergepumpt werden können, wenn die trockenliegende Bodenvertiefung mit Wasser geflutet ist, und wobei die modulare Anordnung der Druckbehältermodule derart ausgebildet ist, dass die Druckbehältermodule mit ihrer Außenwandung (110) flächig aneinander angrenzend, insbesondere lückenlos, zueinander in der trockenliegenden aber flutbaren Bodenvertiefung (1) angeordnet sind.
Unterwasser-Pumpspeicherkraftwerk-Reservoir (10) gemäß dem vorstehenden Anspruch, wobei die Druckbehältermodule (100) jeweils eine Längsrichtung (102) definieren, derart, dass die Außenwandung (110) der Druckbehältermodule (100) jeweils einen die Längsrichtung (102) umgebenden Mantel mit einer äußeren Mantelfläche (130) aufweist und/oder wobei die Druckbehältermodule (100) zumindest über einen Teilabschnitt entlang ihrer Längsrichtung (102) zylindrisch ausgebildet sind, derart, dass die äußere Mantelfläche (130) entlang des Teilabschnitts der Längsrichtung (102) eine im Querschnitt gleichbleibende, insbesondere eckige oder polygonale, Form aufweist, und/oder wobei die Druckbehältermodule (100) zumindest über einen Teilabschnitt entlang ihrer Längsrichtung (102) einen gleichbleibenden Querschnitt aufweisen, und/oder wobei die Druckbehältermodule (100) zumindest über einen Teilabschnitt entlang ihrer Längsrichtung (102) in Gleitbauweise herstellbar oder hergestellt sind, wobei der Teilabschnitt jeweils vorzugsweise zumindest 25 Prozent, besonders bevorzugt zumindest 50 Prozent, nochmals bevorzugter zumindest 75 Prozent, der Längsausdehnung der Druckbehältermodule (100) entlang der Längsrichtung beträgt.
Unterwasser-Pumpspeicherkraftwerk-Reservoir (10) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die modulare Anordnung der Druckbehältermodule derart ausgebildet ist, dass jedes Druckbehältermodul (100) mit zumindest 5 Prozent, vorzugsweise zumindest 10 Prozent, besonders bevorzugt zumindest 20 Prozent, nochmals bevorzugter zumindest 50 Prozent seiner Außenfläche, insbesondere seiner Mantelfläche (130), flächig an zumindest eines der anderen Druckbehältermodule (100) angrenzt, und wobei die modulare Anordnung der Druckbehältermodule insbesondere derart ausgebildet ist, dass zumindest einige der Druckbehältermodule (100) mit zumindest 75 Prozent ihrer Außenfläche, insbesondere ihrer Mantelfläche (130), flächig an zumindest eines der anderen Druckbehältermodule (100) angrenzen und/oder zumindest einige im inneren der modularen Anordnung angeordneten Druckbehältermodule (100) vollflächig mit ihrer Außenfläche, insbesondere ihrer Mantelfläche (130), an andere Druckbehältermodule (100) angrenzen.
Unterwasser-Pumpspeicherkraftwerk-Reservoir (10) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Außenfläche (110) der Druckbehältermodule (100), insbesondere die Mantelfläche (130) der Druckbehältermodule (100), jeweils planare Flächenabschnitte (120) umfasst oder aus planaren Flächenabschnitten (120) besteht und wobei vorzugsweise die planaren Flächenabschnitte (120) der Druckbehältermodule (100) flächig an planare Flächenabschnitte (120) anderer Druckbehältermodule (100) angrenzen und/oder wobei die Druckbehältermodule (100) zumindest abschnittsweise einen im Wesentlichen regelmäßig polygonalen Querschnitt mit n Ecken aufweisen, insbesondere einen regelmäßig hexagonalen Querschnitt mit n=6 Ecken.
Unterwasser-Pumpspeicherkraftwerk-Reservoir (10) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die modulare Anordnung der Druckbehältermodule derart ausgebildet ist, dass die Druckbehälter (100) ein regelmäßiges Raster bilden, insbesondere gemäß der Struktur eines hexagonalen Achsensystems und/oder wobei die modulare Anordnung der Druckbehältermodule eine unmittelbar auf dem Untergrund liegende, insbesondere lückenlose, Druckbehältermodule-Schicht (50) bildet und vorzugsweise ferner eine oder mehrere darüber liegende, insbesondere lückenlose, obere Druckbehältermodule-Schichten bildet, wobei die Druckbehältermodule der oberen Druckbehältermodule-Schichten jeweils vorzugsweise versatzlos oberhalb der jeweiligen Druckbehältermodule der auf dem Untergrund liegenden Druckbehältermodule-Schicht (50) angeordnet sind und besonders bevorzugt gegenüber diesen um einen bestimmten Winkel, insbesondere einen Winkel von 360/n Grad, um ihre Längsachse gedreht sind.
Unterwasser-Pumpspeicherkraftwerk-Reservoir (10) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die modulare Anordnung zumindest 3 Druckbehältermodule (100) umfasst, vorzugsweise zumindest 10 Druckbehältermodule (100) umfasst, besonders bevorzugt zumindest 50 Druckbehältermodule (100) umfasst, nochmals bevorzugter zumindest 100 Druckbehältermodule (100) umfasst, und wobei die Druckbehältermodule (100) vorzugsweise baugleich ausgebildet sind.
Unterwasser-Pumpspeicherkraftwerk-Reservoir (10) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Druckbehältermodule (100) im Inneren eine, insbesondere monolithisch mit der Außenwandung (110) gebildete, Druckleitstruktur (250) aufweisen, wobei die Druckleitstruktur vorzugsweise Verstrebungen (252) umfasst, welche die Innenflächen der Außenwandung (110) verbinden, und/oder bogenförmig oder rund geformte Flächenabschnitte (254) der Innenfläche der Außenwandung umfasst.
Unterwasser-Pumpspeicherkraftwerk-Reservoir (10) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Druckbehältermodule (100), insbesondere in einem Querschnitt, eine Vielzahl von Hohlräumen (200) mit dazwischen befindlichen Wandungselementen (220) umfassen, wobei die Hohlräume (200) vorzugsweise zylindrisch ausgebildet sind und besonders bevorzugt entlang der Längsrichtung (102) der Druckbehältermodule verlaufen, und wobei die zwischen den Hohlräumen (200) befindlichen Wandungselemente (220) vorzugsweise die Druckleitstruktur (250) bilden oder dazu beitragen und besonders bevorzugt, insbesondere in einem Querschnitt, wabenförmig ausgebildet ist.
Unterwasser-Pumpspeicherkraftwerk-Reservoir (10) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Vielzahl zylindrischer Hohlräume (200), insbesondere in einem Querschnitt, ein regelmäßiges Raster bilden, insbesondere gemäß der Struktur eines hexagonalen Achsensystems, und/oder wobei vorzugsweise eine Mehrzahl an die Außenwandung (110) angrenzender äußerer Hohlräume (200) ringförmig einen oder mehrere innere Hohlräume (200) umgeben.
Unterwasser-Pumpspeicherkraftwerk-Reservoir (10) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei Verstrebungen (252), welche die Innenflächen der Außenwandung (110) verbinden, und/oder Wandungselemente (220), welche sich zwischen inneren Hohlräumen befinden dünner ausgebildet sind als Wandungselemente (220), welche sich zwischen äußeren Hohlräumen befinden und/oder dünner ausgebildet sind als die Außenwandung (110) der Druckbehältermodule (100).
Unterwasser-Pumpspeicherkraftwerk-Reservoir (10) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Hohlräume (200) über einen oder mehrere Verbindungskanäle (230) miteinander verbunden sind, um ein gemeinsames Druckspeichervolumen zu bilden und/oder wobei einer der Hohlräume (210), insbesondere ein in einer Ecke eines im Querschnitt im Wesentlichen regelmäßig polygonal geformten Druckbehältermoduls angeordneter Hohlraum, nach außen, insbesondere nach oben, geöffnet ist, um die Durchflussöffnung (150) zum Einlassen und/oder Auslassen von Wasser zu bilden, und wobei der die Durchflussöffnung (150) bildende Hohlraum (210) vorzugsweise eine dickere Wandungsstärke aufweist als die anderen Hohlräume.
Unterwasser-Pumpspeicherkraftwerk-Reservoir (10) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Druckbehältermodule (100) jeweils mit einer Turbine, Pumpe und/oder Pumpturbine (215) an ihrer Durchflussöffnung (150) ausgestattet sind, so dass, wenn die trockenliegende Bodenvertiefung (1) mit Wasser geflutet ist, das Unterwasser-Pumpspeicherkraftwerk-Reservoir (10) derart betrieben werden kann, dass elektrische Energie gewonnen wird, wenn Wasser aus der gefluteten Bodenvertiefung in die Druckbehältermodule (100) eingelassen wird, und elektrische Energie gespeichert wird, wenn Wasser aus den Druckbehältermodulen (100) in die geflutete Bodenvertiefung ausgelassen wird, und wobei die Turbine, Pumpe und/oder Pumpturbine (215) vorzugsweise im Inneren des die Durchflussöffnung bildenden Hohlraums (210) angeordnet ist, besonders bevorzugt an dessen unterem Ende.
Unterwasser-Pumpspeicherkraftwerk in einer gefluteten Bodenvertiefung (1), insbesondere einem Meer, einem See oder einem künstlichen See, umfassend ein Unterwasser-Pumpspeicherkraftwerk-Reservoir (10) am Grund der Bodenvertiefung, insbesondere gemäß einem der vorstehenden Ansprüche.
Druckbehältermodul, zur modularen Anordnung in einer trockenliegenden aber flutbaren Bodenvertiefung und/oder zum Absenken in einer bereits gefluteten Bodenvertiefung, insbesondere zur Errichtung eines Unterwasser-Pumpspeicherkraftwerk-Reservoirs und/oder eines Unterwasser-Pumpspeicherkraftwerks gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend: eine Außenwandung mit zumindest einer Durchflussöffnung zum Einlassen und/oder Auslassen von Wasser, derart, dass das Druckbehältermodul mit Wasser befüllt und/oder leergepumpt werden kann, wenn die trockenliegende Bodenvertiefung mit Wasser geflutet ist.
Druckbehältermodul gemäß dem vorstehenden Anspruch, wobei das Druckbehältermodul derart geformt ist, dass die Außenwandung des Druckbehältermoduls flächig aneinander angrenzend, insbesondere lückenlos, zu einem oder mehreren baugleichen weiteren Druckbehältermodulen angeordnet werden kann.
Druckbehältermodul gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Druckbehältermodul eine Längsrichtung definiert, derart, dass die Außenwandung des Druckbehältermoduls einen die Längsrichtung umgebenden Mantel mit einer äußeren Mantelfläche aufweist und/oder wobei das Druckbehältermodul zumindest über einen Teilabschnitt entlang seiner Längsrichtung zylindrisch ausgebildet ist, derart, dass die äußere Mantelfläche entlang des Teilabschnitts der Längsrichtung eine im Querschnitt gleichbleibende, insbesondere eckige oder polygonale, Form aufweist, und/oder wobei das Druckbehältermodul zumindest über einen Teilabschnitt entlang seiner Längsrichtung einen gleichbleibenden Querschnitt aufweist, und/oder wobei das Druckbehältermodule zumindest über einen Teilabschnitt entlang seiner Längsrichtung in Gleitbauweise herstellbar oder hergestellt ist, wobei der Teilabschnitt jeweils vorzugsweise zumindest 25 Prozent, besonders bevorzugt zumindest 50 Prozent, nochmals bevorzugter zumindest 75 Prozent, der Längsausdehnung des Druckbehältermoduls entlang der Längsrichtung beträgt.
Druckbehältermodul gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Außenfläche des Druckbehältermoduls, insbesondere die Mantelfläche des Druckbehältermoduls, jeweils planare Flächenabschnitte umfasst oder aus planaren Flächenabschnitten besteht und/oder wobei das Druckbehältermodul zumindest abschnittsweise einen im Wesentlichen regelmäßig polygonalen Querschnitt mit n Ecken aufweist, insbesondere einen regelmäßig hexagonalen Querschnitt mit n=6 Ecken.
Druckbehältermodul gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Druckbehältermodul im Inneren eine, insbesondere monolithisch mit der Außenwandung gebildete, Druckleitstruktur aufweist, wobei die Druckleitstruktur vorzugsweise Verstrebungen umfasst, welche die Innenflächen der Außenwandung verbinden, und/oder bogenförmig oder rund geformte Flächenabschnitte der Innenfläche der Außenwandung umfasst.
Druckbehältermodul gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Druckbehältermodul, insbesondere in einem Querschnitt, eine Vielzahl von Hohlräumen mit dazwischen befindlichen Wandungselementen umfassen, wobei die Hohlräume vorzugsweise zylindrisch ausgebildet sind und besonders bevorzugt entlang der Längsrichtung des Druckbehältermoduls verlaufen, und wobei die zwischen den Hohlräumen befindlichen Wandungselemente vorzugsweise die Druckleitstruktur bilden oder dazu beitragen und besonders bevorzugt, insbesondere in einem Querschnitt, wabenförmig ausgebildet ist.
Druckbehältermodul gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Vielzahl zylindrischer Hohlräume, insbesondere in einem Querschnitt, ein regelmäßiges Raster bilden, insbesondere gemäß der Struktur eines hexagonalen Achsensystems, und/oder wobei vorzugsweise eine Mehrzahl an die Außenwandung angrenzender äußerer Hohlräume ringförmig einen oder mehrere innere Hohlräume umgeben.
Druckbehältermodul gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei Verstrebungen, welche die Innenflächen der Außenwandung verbinden, und/oder Wandungsabschnitte, welche sich zwischen inneren Hohlräumen befinden dünner ausgebildet sind als Wandungsabschnitte, welche sich zwischen äußeren Hohlräumen befinden und/oder dünner ausgebildet sind als die Außenwandung des Druckbehältermoduls.
Druckbehältermodul gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Hohlräume über Verbindungskanäle miteinander verbunden sind, um ein gemeinsames Druckspeichervolumen zu bilden und/oder wobei einer der Hohlräume, insbesondere ein in einer Ecke eines im Querschnitt im Wesentlichen regelmäßig polygonal geformten Druckbehältermoduls angeordneter Hohlraum, nach außen, insbesondere nach oben, geöffnet ist, um die Durchflussöffnung zum Einlassen und/oder Auslassen von Wasser zu bilden, und wobei der die Durchflussöffnung bildende Hohlraum vorzugsweise eine dickere Wandungsstärke aufweist als die anderen Hohlräume.
Druckbehältermodul gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Druckbehältermodul mit einer Turbine, Pumpe und/oder Pumpturbine an seiner Durchflussöffnung ausgestattet ist, so dass, wenn die trockenliegende Bodenvertiefung mit Wasser geflutet ist, das Druckbehältermodul derart betrieben werden kann, dass elektrische Energie gewonnen wird, wenn Wasser aus der gefluteten Bodenvertiefung in das Druckbehältermodul eingelassen wird, und elektrische Energie gespeichert wird, wenn Wasser aus dem Druckbehältermodul in die geflutete Bodenvertiefung ausgelassen wird, und wobei die Turbine, Pumpe und/oder Pumpturbine vorzugsweise im Inneren des die Durchflussöffnung bildenden Hohlraums angeordnet ist, besonders bevorzugt an dessen unterem Ende.