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Speicher mit Eismantel-Wandung Neben den unterirdischen Räumen zur
Speicherung von Gas und Flüssigkeiten gibt es sog. Erdspeicher, welche wenige m
in die Erdoberfläche. eintauchen. Ihre obere Abdeckung bindet in der Regel mit der
Lrdoberfläche ab. In diesen Erdspeichern ist eine drucklose Speicherung möglich.
So wird unter anderem flüssiges .Erdgas bis auf etwa - 162 °C abgekühlt und in diesen
Räumen drucklos gelagert.
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In der Regel werden diese Speicher mittels Gefriergründung hergestellt.
lies ist notwendig, weil fast überall Grundwasser ansteht. Hierbei wird das Erdreich
um den Speicherraum herum mittels ltältemittel gefroren und mit Innenwänden versehen.
Z.T. bestehen solche Wände aus Stahlbeton. Die Herstellung solcher Speicher ist
teuer. _luch werden gegen die Verwendung von Stahlbeton im Hinblick auf die erforderlichen
tiefen Temperaturen Bedenken bezüglich der vauerfestiglceit erhoben.
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Um diese Schwierigkeiten zu vermeiden, wird beim Gegenstand der Anmeldung
auf einen besonderen Baustoff für die Herstellung der Speicherwände verzichtet und
nur das fast überall anstehende Grundwasser oder Wasser aus Seen, Kanälen vom Meer
oder dgl. benutzt. Um dies zu erreichen, wird ein Rohrsystem ins Wasser versenkt,
nachdem der Boden entfernt wurde, welches die Form des künftigen Speicherraumes
besitzt.
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In den Bildern 1 bis 6 sind solche Speicherformen dargestellt. Sie
können jede beliebige andere Form erhalten. In Bild 1 ist der Schnitt b-b durch
einen zylindrischen Speicher dargestellt. Der Grundriß a-a wird in Bild 2 gezeigt.
Nachdem im (se.lände die Grube (1) mit den Böschungen (2) hergestellt ist, wird
das Rohrsystem (3), welches die künftige Speicherform besitzt, in das Grundwasser
eingetaucht. Hierbei sollen sich die Rohre an der Sohle in geringem Abstand von
dieser befinden. Wird nunwehr ein Kältemittel durch das Rohrsystem (3) geleitet,
gefriert das in dessen Umgebung sich befindende Wasser zu Eis. Je
nach
der Dauer des Durchflusses des Kältemittels hat man es in der Hand, den Kältemantel
mehr oder weniger stark gefrieren zu lassen. Schließlich erhält man iim das Rohrsystem
einen Lismantel, der die Form des gewünschten Speicherraumes darstellt. Dies ist
z.B. im Bild 1 und Bild 2 ein Zylinder.
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Dadurch, daß wie oben bemerkt, die Rohre an der Sohle nur knapp über
denn Boden liegen, gefriert auch der wassergesättigte Boden unter dem Behälter bis
in eine gewisse Tiefe. Dies ist erwünscht, weil das Gewicht der gefrorenen Sohle
gegen den Auftrieb wirkt, wenn der Innenraum des Speichers vorn Wasser freigepumpt
wird.
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Um das Gewicht gegen den Auftrieb zu erhöhen, ist in Bild 3 ein Speichertyp
entworfen worden, welcher 2 Seitenwände aufweist.
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Zu diesem Zwecke wurden zwei-Rohrsysteme (3) und (9) in das Wasser
eingetaucht. Beim Durchfluß des Kältemittels erhält man c@ie Eis- inäntel (4) und
(8). Den Zwischenraum (10) kann man mit Kies oder Schotter auffüllen, welcher dann
auch einl@efriert. Diese Schotterfüllung bildet ein willkommenes Gegengewicht gegen
den Auftrieb. Außerdem wird die bohle unter dein Behälter finit einfrieren, so daß
auch hier noch ein Gewicht gegen den Auftrieb entsteht. Den unteren Abschluß des
Zylinders bildet der gefrorene i,ismantel (5).
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Sobald der r,isriiantel in genügender Stärke biergestellt ist, j@_ann
das innere Wasser (6) ausgepumpt werden und der Speicher steht zum Betrieb zur Verfügung.
Zweckmäßigerweise wird er finit einem Dach (7) versehen, um den Kälteabfluß nach
oben zu verrinüern. Entsprechend Bild 3 hat man nach der Seite eine besonders gute
Wärmeabdämmung mit den beiden Eisenmänteln (4) und (8).
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Um die teure Deckenkonstruktion bei den Zylinderbehältern entsprechend
Bild 1 bis Bild 3 zu vermeiden, kann rnan auch einen Behältertyp entsprechend Bild
4 herstellen. Er besteht aus einer halbkugelförmigen oberen Mantelfläche und läßt
nur eine geringe Öffnung mit der Decke (7) zu. Der Eismantel (4), welcher sich um
das Rohrsystem (3) bildet, überträgt beim späteren betrieb die Druckkräfte gewölbeförmig
um die Mittelachse. Das zti spei=
chernde Mittel wird durch- die
Decke (7) in der oberen Öffnung eingebracht. Zum Schutz gegen Auftrieb wird die
Sohle wieder mit dem biantel (5) eingefroren.
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Diesen Schutz kann man dadurch erhöhen, daß entsprechend Bild
5 der gebildete, gewölbeförrnige Eismantel mit Hoden einp;efi11lt wird. iDie-s kann
z.T. geschehen, wie es die Linie (11) andeutet oder aber bis zur Geländeoberkante,
welche mit der Linie (1Z) angegeben ist. Die Auftriebssicherung kann ferner auch
mittels Zugpfählen (13) geschehen, wie sie im Bild j schematisch eingetragen sind.
Eine weitere Form eines Speichertyps ist in Bild (i angedeutet. Hier ist
ein kugelförmiger Raum dargestellt. Auch er kann je nach Bedürfnis gee-;en Auftriebswirkung
mehr oder weniger mit Boden eingefüllt werden.
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Auch lassen sich ringförmige Speicher ausbilden, so wie im
übrigen jede For.An möglich ist, je nachdem die Örtlichkeit beschaffen ist und je
nachdem das Rohrsystem vorgegeben wird.
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Für die Anwendung des oben beschriebenen Verfahrens ist es wichtig
zu wissen, daß die Sicherheit mit dem jahrelangen Betrieb eines solchen Speichers
immer größer wird, da das zu speichernde sehr kalte Medium den Eismantel nach außen
hin immer mehr verstärkt. Es findet ein ständiger Wärmeaustausch mit der Umgebung
statt, der Kälte nach außen abgibt, aber keinesfalls größer ist als bei den bekannten,
konventionellen Erdspeichern mit Gefriergründung. Das Kältemittel, welches durch
das Rohrsystem geschickt wird, ist nur so lange notwendig, bis die aus statischen
Gründen erforderliche Eisschicht gebildet ist. Danach tritt eine Verstärkung des
Eismantels dadurch ein, daß das zu speichernde, abgekühlte Medium (flüssiges Erdgas
oder andere abgekühlte Stoffe Kälte nach außen abgibt und somit das umgebende Wasser
weiter gefriert. Andererseits ist es aber auch möglich, daß bei einer langen Betriebsstillegung
durch Ingangsetzen des Kälteprozesses oder Zuhilfenahme des iiolirsy stems der Eismantel
aufrechterhalten wird.
| Es ist auch möglich, bei. einem Zylinderbehälter die obere |
| Declce aus einer horizontal gefrorenen hisscheibe Herzustel- |
| len. Ihr Gewicht kann je nach der Größe durch eine mehr oder |
| wenif;er groiie Anzahl von Stahlbetonstützen übernommen werden, |
| sobald das Wasser ((» ausgepumpt ist. Für die Zuführung des |
| zu speichernden Mediums bleibt in der Mitte ein kreisrundes |
| Loch frei. |
| Ls ist auch t'erner möglich, bei. großen Speichern das Rohr- |
| system reicht insgesamt zli versen1cen, sonldern in Einzel
tei- |
| len; bei@piei#zweise kann bei einem lyliiiderhehlilter
Meter |
| für Meter Rohrsclll ange vei-sciikt werden, wobei die Bildung |
| des Li.siil;&iitc-ls iil einem t;i@lNisseri Abstand erfolgt.
Auf die- |
| se ;sE#ise sind darin t: <,iile scl:tcierif;en und iroßeri
Rolirkombi- |
| nat i oneii leer r.u@i ei len und auf einmal abzusenken. |
| Es ist. auch 1 eriler ,ilölliclr, daß der Speicher finit Eismantel |
| in Fertigteilen gebaut %Yird. lii.erbE.i. ist vorgesehen, daß |
| die einzelnen I i ile i r1 einer Li sfubrik ,;efroren und in
clie- |
| seui Zustand an den i-ndgültit,E.#n =tel.le ins Hasser eingetaucht |
| werden. Zwie"ch@ 1i cif,ii einzelnen F@@rti.@@teilen bleifit
ein kleiner |
| Zwi rclienritl.iin. lii di eseii wird fein Rohr eingetaucht,
durch wel- |
| ches danach liälteiri i tel gesandt wird. rauf diese Weise
gefriert |
| das Wasser iii, «@i#.:clienraum zu, so daL dann uie einzelnen
Per- |
| tigtei 1e fest i;@i 1 f- i nander verbunden werden. |