DE19523939C2

DE19523939C2 - Anlage zur Speicherung und Nutzbarmachung von Solar-, Wind- und/oder Wasserkraftenergie

Info

Publication number: DE19523939C2
Application number: DE19523939A
Authority: DE
Inventors: Ernst Dr Med Schaefer; Klaus Dr Ing Hemmer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-07-05
Filing date: 1995-07-05
Publication date: 1999-05-20
Anticipated expiration: 2015-07-06
Also published as: DE19523939A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Speicherung und Nutzbarmachung von Solar-, Wind- oder Wasserkraftenergie mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und der Unteransprüche 2 bis 16.

Die z. Zt. hauptsächlich verwendeten ertragreichen Energiearten (Verbrennung fossiler Brennstoffe, Nukleartechnik) sind in ihrer Verfügbarkeit beschränkt und ihre Nutzung ist mit erheblichen Risiken verbunden. Der Verbrauch fossiler Ener gieträger ist überdies mit nachteiligen Konsequenzen für das Ökosystem der Erde verbunden.

Bekannt ist es, Wasserstoff für eine ökologisch verträgliche Verbrennung zu nut zen. Bei dieser Verbrennung verbindet sich unter Energieabgabe der Wasserstoff mit dem Sauerstoff der Luft. Als Abgas wird aus dieser Verbrennung Wasser dampf erhalten. Es bestehen jedoch Probleme bei der Lagerung von Wasserstoff. Wasserstoff nimmt ein vergleichsweise großes Volumen für eine bestimmte Energiemenge ein. Hinsichtlich der Explosionsgefahr von Wasserstoff ergeben sich hohe Anforderungen an die Lagerung für den Fall von Unfällen. Die Flüch tigkeit von Wasserstoff führt zu Verlusten bei langer Lagerungszeit.

Ein Verfahren zur Speicherung von Elektrizität aus Überschußzeiten durch Elek trolyse eines Alkalihydroxids (DE 30 20 233) und Nutzung der gespeicherten Energie bei Bedarf durch Bildung von Wasserstoff aus der Reaktion des bei der Elektrolyse erhaltenen Metalls mit dem Wasser einer wässrigen Hydroxidlösung konnte sich in der Praxis nicht durchsetzen, da einerseits mit sehr hohen Tempe raturen (Natriumhydroxidschmelze von 634°C) gefahren wurde und andererseits Starkstrom (Drehstrom) eingangs vorhanden war, während für die Elektrolyse Gleichstrom niederer Spannung erforderlich ist. Durch die erforderlichen Um wandlungsprozesse traten Verluste auf, die das Verfahren anscheinend unwirt schaftlich erscheinen ließen.

In einem weiteren bekannten Verfahren (DE 44 00 003) werden die zuvor genannten Nachteile eliminiert, indem Gleichstrom von niederer Spannung aus einer Solaranlage (z. B. Photovoltaikzellen) ohne Umspannung zur Elektrolyse verwendet wird, während Dreh- bzw. Wechselstrom aus der Wasserstoffver brennung entsteht. Zudem kann die im Wasserstoff gespeicherte Energie auch zum Antrieb von Fahrzeugen oder Maschinen verwendet werden, ohne den Umweg über Elektrizität zu gehen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anlage zu schaffen, in der Solarenergie, Wasserkraft- und/oder Windkraftenergie verlustfrei über lange Zeit gespeichert werden kann, um sie bei Bedarf schlagartig abrufen zu können. Um keine öko logisch nachteilige Auswirkungen zu erhalten, muß die Energiefreisetzung über Wasserstoff geschehen. Hierbei ist darauf zu achten, daß nur ein geringes Gasvolumen in der Anlage vorhanden ist, um die Explosionsgefahr zu mindern oder zu vermeiden.

Die Lösung erfolgt gemäß der Erfindung mit einer Anlage zur Speicherung und Nutzbarmachung von Solar-, Windkraft- und/oder Wasserkraftenergie mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. den Unteransprüchen 2 bis 16. Diese Anlage erlaubt einen komplett geschlossenen Energiekreislauf durchzuführen, wobei an einer Stelle Solar-, Windkraft- und/oder Wasserkraftenergie zugeführt werden, während an anderer Stelle Wärme, Verbrennungsenergie (Wasserstoffverbren nung) oder auch direkt elektrische Energie (kalte Verbrennung von Wasserstoff) entnommen werden kann. Die Vorrichtung erlaubt, den Energiekreislauf komplett an einem Ort oder auch zeitlich und räumlich in verschiedene Abschnitte ge trennt, durchzuführen. Zudem können Teile des Energiekreislaufs mit der vorge schlagenen Vorrichtung auch mobil durchgeführt werden (Energieliefervorrich tung in Fahrzeugen).

Gemäß der Erfindung wird eine Vorrichtung zur Speicherung von Solar-, Wind- oder Wasserkraftenergie vorgeschlagen, in der Lithium-, Natrium-, Kalium-, Beryllium-, Magnesium- oder Calziumhydroxid aus einem Vorratsbehälter einer Elektrolysierzelle zugeführt wird. Vorzugsweise mittels Parabolspiegel oder gekrümmten Linearspiegeln kann dieser Elektrolysierzelle Solarwärme zwecks Reaktionsbeschleunigung oder Reaktionsermöglichung (Schmelzen des Hydro xids) zugeführt werden. Das Hydroxid wird mittels Strom in der Elektrolysezelle unter Abgabe von Sauerstoff elektrolytisch in das entsprechende Alkali- oder Erdalkalimetall (Lithium, Natrium, Kalium, Beryllium, Magnesium oder Calzium) und Wasser zerlegt. Das Metall wird zu verlustfrei über lange Zeit lagerbaren Reaktionselementen, in den die Energie schlagartig abrufbar gespeichert ist, verarbeitet. Die sichere Lagerung des Metalls zur Vermeidung von Explosionsge fahr (Wasserstoffbildung bei Kontakt mit Wasser) ist gemäß der Erfindung durch Lagerung der Reaktionselemente unter Petroleum, Edelgasen, geringem Wasser stoffvolumen oder anderer nicht mit Alkali- oder Erdalkalimetall reagierender Stoffe gewährleistet.

Eine Grundausstattung an Brennmaterial, bestehend aus Wasser und einem Alkali- oder Erdalkalimetall (Lithium, Natrium, Kalium, Beryllium, Magnesium, Calzium) wird anders als bei der Verbrennung fossiler Energieträger niemals verbraucht. Durch Hinzufügen von Solar-, Wind- oder Wasserkraftenergie können das Wasser und das Metall beliebig oft aus dem Grundhydroxid regeneriert werden, wobei keinerlei schädliche Abfallprodukte entstehen. Bei der Verbrennung des Wasserstoffs wird die gleiche Menge Sauerstoff verbraucht, die bei der Trennung des Wasserstoffs aus dem Grundhydroxid entsteht. Die genannten Alkali- und Erdalkalimetalle sind überdies ungefährlich, wenn sie in Kontakt mit Luft kommen, da sie sich dann mit einer Hydroxidhaut überziehen und chemisch träge werden.

Der Strom für die Elektrolysezelle wird umweltfreundlich über Solar-, Windkraft- oder Wasserkraftanlagen erzeugt, so daß keine Umweltbelastung entsteht.

Die gespeicherte Solar-, Windkraft- oder Wasserkraftenergie wird genutzt, indem die im Druckbehälter sich befindenden stabförmigen Reaktionselemente aus dem Alkali- bzw. Erdalkalimetall in Wasser eingetaucht werden, das im unteren Be reich des Druckbehälters enthalten ist. Dabei entsteht Wasserstoff, der über eine Gasleitung mit eingebauter Regel- und Sicherheitsgruppe zu einer Wasserstoff verbrennungsmaschine geleitet wird.

In einer nachgeschalteten Kondensationsvorrichtung wird der bei der Verbren nung des Wasserstoffs entstandene Wasserdampf verflüssigt. Ein Tank nimmt das dabei erhaltene Wasser auf. Alternativ kann der Druckbehälter das anfal lende Wasser aber auch aufnehmen. In diesem Fall wird die aus dem ursprünglich vorhandenen Wasser entstandene Hydroxidlösung verdünnt.

Der Druckbehälter ist für getrennte Lagerung von dem Alkali- oder Erdalkalimetall und Wasser ausgestattet.

Die Vorrichtung zur Nutzbarmachung von Solar-, Windkraft- oder Wasserkraft energie kann alternativ auch einen Druckbehälter aufweisen, der in einem oberen Abschnitt das Alkali- oder Erdalkalimetall, in einem unteren Abschnitt Wasser und in einem mittleren Abschnitt Wasserstoff enthält. Eine Trennvorrichtung zwischen dem oberen und dem mittleren Abschnitt beinhaltet eine Dosiervor richtung, mittels der die Menge des Metalls gesteuert wird, das von einer Fördereinrichtung vom oberen Abschnitt zum Wasser im unteren Abschnitt des Druckbehälters gefördert wird, um mit dem Wasser zur Erzeugung von Wasserstoff zu reagieren, wobei die Reaktionswärme über eine Vorrichtung ab geführt wird. Eine Leitung, die aus dem mittleren Abschnitt zu einem Verbrau cher, insbesondere eine Wärmekraftmaschine, führt, ist mit einer Regel- und Sicherungseinheit versehen.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Druckbehälter mit einer Heizvorrichtung versehen die das im oberen Abschnitt gelagerte Alkali- oder Erdalkalimetall über seinen Schmelzpunkt erwärmt. Das nun flüssige Metall wird über eine Dosiervorrichtung dem Wasser im unteren Behälterteil kontrolliert zugeführt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist alternativ weiterhin eine Reaktionskam mer auf, in die dosiert das Alkali- oder Erdalkalimetall aus dem oberen Abschnitt zugeführt und in die mittels einer Einspritzpumpe Wasser dosiert aus dem unte ren Abschnitt des Druckbehälters eingespritzt wird. Eine zusätzliche Kammer ist in dem unteren Abschnitt des Druckbehälters zur Aufnahme des in der Reak tionskammer entstandenen Hydroxids vorgesehen.

Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist an der Wasserzuleitung zur Reaktionskammer eine Heizvorrichtung installiert, um das Wasser als Wasser dampf der Reaktionskammer zuzuführen.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Druckbehälter in separierbare Segmente für Wasser oder Hydroxid aufgeteilt.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Druckbe hälter der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Nutzbarmachung von Solar-, Windkraft- oder Wasserkraftenergie an einer oder mehreren Stellen mit Temperatur- und Druckmeßeinrichtungen ausgestattet.

Gemäß der Erfindung sind die Reaktionselemente aus dem Alkali- oder Erdalkali metall steuerbar, so daß die Eintauchtiefe der Reaktionselemente in das Wasser und damit die Reaktionsmenge aus dem Grundelement mit dem Wasser steuer bar ist.

Gemäß der Erfindung sind die Reaktionselemente aus dem Alkali- oder Erdalkali metall in mehrere stabförmige Elemente aufgeteilt.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung weist zur Bildung von Reaktionselementen ein System von Röhren unterschiedlicher Länge mit geschlossenen oder per forierten Mantelflächen auf, die einmalig mit einem Alkali- oder Erdalkali metall gefüllt werden oder in die das Metall permanent gepreßt wird.

Gemäß der Erfindung ist zum Ausgleich von Druckstößen ein Ausdehnungs- oder Gasauffanggefäß mit dem Druckbehälter der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Nutzbarmachung von Solar-, Windkraft- oder Wasserkraftenergie verbunden.

Die Elektrolysezelle der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist einen Metall kessel auf, in den von unten eine verdickte Kathode und von oben ein offener Metallzylinder als Anode eingebaut ist, wobei die Kathode von einem Drahtnetz umgeben ist, das oben in einer Sammelglocke endet. In der Sammelglocke wird das gebildete Alkali- oder Erdalkalimetall nach der Trennung abgeschöpft. Das Drahtnetz verhindert, daß sich die abscheidenden Stoffe Wasser und Sauerstoff wieder mit dem gebildeten Metall verbinden. Das abgeschöpfte Metall kann in Reaktionselemente eingebaut werden.

Eine Einspritzleitung von der Wärmekraftmaschine zu der Reaktionskammer, die mit einer Zufuhr- und Regeleinrichtung für Wasserdampf versehen ist, ermöglicht die Nutzung des Energieinhalts des Abgases (Wasserdampf) und des Abgases selbst aus dem Verbrennungsvorgang in der Wärmekraftmaschine für die Erzeu gung des Wasserstoffes aus einem Alkali- oder Erdalkalimetall (und Wasser) im Druckbehälter.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 Eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Speicherung von Solar-, Windkraft- oder Wasserkraftenergie gemäß der Erfindung,

Fig. 2 Eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Nutzbar machung von Solar-, Windkraft- oder Wasserkraftenergie gemäß der Erfindung,

Fig. 3 Einen Querschnitt durch eine erste Vorrichtung zur Nutzbarmachung von Solar-, Windkraft- oder Wasserkraftenergie gemäß der Erfindung,

Fig. 4 Einen Querschnitt durch eine zweite Vorrichtung zur Nutzbar machung von Solar-, Windkraft- oder Wasserkraftenergie gemäß der Erfindung,

Fig. 5 Einen Querschnitt durch eine dritte Vorrichtung zur Nutzbar machung von Solar-, Windkraft- oder Wasserkraftenergie gemäß der Erfindung,

Fig. 6 Einen Querschnitt durch eine vierte Vorrichtung zur Nutzbar machung von Solar-, Windkraft- oder Wasserkraftenergie gemäß der Erfindung, und

Fig. 7 Einen Querschnitt durch eine fünfte Vorrichtung zur Nutzbar machung von Solar-, Windkraft- oder Wasserkraftenergie gemäß der Erfindung.

Fig. 1: Eine Vorrichtung 7 zur Speicherung von Solar-, Windkraft- oder Wasser kraftenergie weist einen Vorratsbehälter 1 auf, in dem ein Hydroxid {LiOH, NaOH, KOH, Be(OH)₂, Mg(OH)₂ oder Ca(OH)₂} gelagert ist. Durch eine Leitung wird das Grundhydroxid zu einer Elektrolysierzelle 4 gefördert. Das Hydroxid kann mittels Sonnenlicht erhitzt werden.

Eine Solarkraft- (3), Windkraft- (3a) oder Wasserkraftanlage (3b) liefert über Leitung (17) den für die Elektrolysierzelle (4) benötigten elektrischen Strom. In der Elektrolysezelle (4) wird mit Hilfe der Energie aus dem elektrischen Strom von der Solarkraft-, Windkraft- oder Wasserkraftanlage das erhitzte Hydroxid in das entsprechende Alkali- oder Erdalkalimetall, Wasser und Sauerstoff zerlegt. Die Elektrolysezelle (4) weist einen Metallkessel (nicht dargestellt) auf, in den von unten eine verdickte Kathode und von oben ein offener Metallzylinder, als Anode eingebaut sind. Die Eisenkathode ist von einem Drahtnetz umgeben, das oben in einer Sammelglocke endet, in der das gebildete Grundelement nach der Trennung abgeschöpft wird. Das Drahtnetz verhindert, daß die sich abscheiden den Stoffe Wasser und Sauerstoff sich wieder mit dem Alkali- oder Erdalkalime tall verbinden. Das Wasser kann über eine Leitung (16) in einen Tank (6) gelan gen, und der Sauerstoff kann in die Atmosphäre entweichen. Das Alkali- oder Erdalkalimetall wird sorgfältig von dem restlichen Hydroxid getrennt zu Reak tionselementen (5) verarbeitet, die anschließend unter Petroleum, Edelgasen, Wasserstoff oder anderen nicht reagierenden Stoffen gelagert werden. Die Reaktionselemente (5) weisen ein System von Röhren (18) unterschiedlicher Länge auf. Die Röhren (18) können in ihrer Mantelfläche geschlossen oder zur Vergrößerung der Reaktionsoberfläche perforiert ausgeführt sein. Zur Bildung der Reaktionselemente (5) werden die Röhren (18) einmal mit dem Alkali- oder Erd alkalimetall gefüllt oder das Metall wird permanent in die Röhren (18) gepreßt, so daß eine Vorderseite der Füllung mit dem unteren Ende der Röhren (18) der Reaktionselemente (5) bündig abschließt.

Fig. 2: Eine Vorrichtung (20) zur Nutzbarmachung von Solar-, Windkraft- oder Wasserkraftenergie weist einen Druckbehälter (8) auf, in dem die Reaktionsele mente (5) und ein Wasservorrat getrennt gehalten sind. Der Druckbehälter (8) kann mit Kühlrippen versehen sein für Luftkühlung oder mit einem Flüssigkeits mantel umgeben sein (Flüssigkeitskühlung). Das Innere des Druckbehälters (8) ist isoliert von Sauerstoff oder anderen Stoffen, die geeignet sind mit dem Alkali- oder Erdalkalimetall oder Wasserstoff zu reagieren.

Zur Erzeugung von Wasserstoff wird das Reaktionselement (5) mit dem Alkali- oder Erdalkalimetall in den Wasservorrat im Druckbehälter (8) eingetaucht, wobei unter chemischer Reaktion Wasserstoff und das entsprechende Hydroxid und Wärme, die abgeführt wird, entstehen. Das Hydroxid kann sich im Wasservorrat lösen. Der bei der chemischen Reaktion ansteigende Druck im Druckbehälter (8) kann über eine Leitung (21) zu einem Ausdehnungs- und Gasauffanggefäß (9) ausgeglichen werden. Wird viel Wasserstoff benötigt, werden die Reaktions elemente (5) tief und/oder schnell in den Wasservorrat im Druckbehälter (8) ein getaucht. Somit wird Wasserstoff nach Bedarf gesteuert erzeugt.

Über eine Leitung (22) gelangt der Wasserstoff zu einer Wärmekraftmaschine (10), wo er unter Zufuhr von Sauerstoff aus der Atmosphäre zu Wasserdampf verbrannt, der im einfachen Fall direkt an die Atmosphäre abgegeben wird oder über eine Leitung (23) zu einem Kondensator (11) zugeführt und dort mittels Kühlung verflüssigt wird. Das so im Kondensator (11) gebildete reine Wasser wird in einem Tank (12) gespeichert und/oder dem Druckbehälter (8) zugeführt. Wird das reine Wasser aus Kondensator (11) dem Druckbehälter (8) zugeführt, wird der Wasseranteil der Hydroxidlösung erhöht, so daß eine für die Erzeugung von Wasserstoff erhöhte Reaktionsmenge im Druckbehälter (8) für beschleunigte Reaktion zur Verfügung steht.

Nach Trennung der Reaktionselemente (5) von dem Wasservorrat im Druckbe hälter (8) ist nur eine geringe Menge an Wasserstoff in Vorrichtung (20) zur Nutzbarmachung von Solar-, Windkraft- oder Wasserkraftenergie vorhanden, so daß die Brand- oder Explosionsgefahr reduziert ist. Eine Sicherheitsvorrichtung (nicht dargestellt) trennt bei einem Stör- oder Unfall die Reaktionselemente (5) vom Wasservorrat im Druckbehälter (8).

Zur Herstellung eines vollständigen Kreislaufs (nicht dargestellt) kann nach Verbrauch der Reaktionselemente (5) das Hydroxid im Druckbehälter (8) der Vorrichtung (20) zur Nutzbarmachung von Solar-, Windkraft- oder Wasserkraft energie in den Vorratsbehälter (1) der Vorrichtung (7) gepumpt werden. Die für den Kreislauf benötigte Pumpleistung kann ohne Umweltbelastungen entweder aus Solar-, Windkraft- oder Wasserkraftenergie oder aus der Verbrennung des im Druckbehälter (8) gewonnenen Wasserstoffs erhalten werden.

Die Vorrichtung (20) zur Nutzbarmachung von Solar-, Windkraft- oder Wasser kraftenergie kann in Kraftfahrzeugen zur Anwendung kommen, die dann ohne Abgase betrieben werden können, oder für Heizungen, die ohne Kamin realisier bar wären.

Fig. 3: Entsprechende Merkmale sind mit den Bezugszeichen aus Fig. 1 oder 2 versehen. Der Druckbehälter (8) weist einen oberen Abschnitt (30), einen mittleren Abschnitt (31) und einen unteren Abschnitt (32) auf. Im oberen Abschnitt (30) ist ein Alkali- oder Erdalkalimetall, im mittleren Abschnitt (31) ist Wasserstoff, und im unteren Abschnitt (32) ist ein Wasservorrat enthalten. Der obere Abschnitt (30) ist vom mittleren Abschnitt (31) durch eine Trennvorrich tung (33) getrennt. Verbindungsteile (34, 35) am Umfang des oberen Abschnitts (30), des mittleren Abschnitts (31) und des unteren Abschnitts (32) halten den Druckbehälter (8) mit Dichtungen (nicht dargestellt) nach außen dicht zusam men.

Das Alkali- oder Erdalkalimetall im oberen Abschnitt (30) kann über eine Druckmembran (36) mit einer Kraft von einem Kolben (nicht dargestellt) durch eine Durchführung (42) von außen beaufschlagt werden, die senkrecht zu einer Stirnseite (37) des Druckbehälters (8) in Richtung des Pfeils (38) gerichtet ist. Die Durchführung (42) in der Stirnseite (37) dient auch zum Druckausgleich im Druckbehälter (8). Unter der Wirkung der Kraft auf die Druckmembran (36) wird das Alkali- oder Erdalkalimetall im oberen Abschnitt (30) auf die Trennvorrich tung (33) gedrückt, in der eine Dosiervorrichtung (39), wie z. B. eine Verschluß vorrichtung oder ein Zerhacker, angeordnet ist, die die Menge des Metalls, die vom oberen Abschnitt (30) in den unteren Abschnitt (32) unter Bildung von Wasserstoff, der sich im mittleren Abschnitt (31) sammelt, regelt. Die dabei entstehende Wärme wird über eine Wärmetauschvorrichtung abgeführt. Das im Wasser gelöste Hydroxid verändert das Wasser zu einer wässrigen Lösung mit steigendem Hydroxidanteil.

Vom mittleren Abschnitt (31) gelangt der Wasserstoff über eine Leitung (40) und eine Regel- und Sicherungseinheit (41) zu einer Wärmekraftmaschine (10). Die Regel- und Sicherungseinheit (41) verhindert das Eindringen von Luft in den Druckbehälter (8) und bei Schräglage und/oder Erschütterungen das Austreten von Stoffen aus dem Druckbehälter (8).

Fig. 4: Entsprechende Merkmale sind mit dem Bezugszeichen aus Fig. 1, 2 oder 3 versehen. Der Druckbehälter (8) weist eine Heizvorrichtung (45) an der Trennvorrichtung auf. Vorzugsweise ist im oberen Abschnitt (30) mittels der Heizvorrichtung (45) verflüssigtes Alkali- oder Erdalkalimetall enthalten. Das flüssige Metall kann über die Dosiervorrichtung (39), wie eine Verschluß- oder Regelvorrichtung, dem unteren Abschnitt (32) zugefügt werden.

Fig. 5: Entsprechende Merkmale sind mit den Bezugszeichen aus Fig. 1, 2, 3, oder 4 versehen. Der Druckbehälter (8) weist im unteren Abschnitt (32) eine zu sätzliche Kammer (50) auf. Wasser aus dem unteren Abschnitt (32) wird mittels einer Einspritzpumpe (51) dosiert einer Reaktionskammer (52) im mittleren Ab schnitt (31) zugeführt, wo es mit dem über die Dosiervorrichtung (39) geregelt zugeführten Alkali- oder Erdalkalimetall reagiert. Das in der Reaktionskammer (52) entstehende Hydroxid fließt in die zusätzliche Kammer (50) ab, ohne in Kontakt mit dem Wasser im unteren Abschnitt (32) zu kommen.

Fig. 6: Entsprechende Merkmale sind mit den Bezugszeichen aus Fig. 1, 2, 3, 4, oder 5 versehen. Eine Einspritzleitung (60) von der Einspritzpumpe (51) zu der Reaktionskammer (52) ist mit einer Heizvorrichtung (61) versehen. Wasser aus dem unteren Abschnitt (32) des Druckbehälters (8) wird in der Einspritzleitung (60) mittels Energie aus der Heizvorrichtung (61) verdampft, so daß in der Reak tionskammer (52) das Alkali- oder Erdalkalimetall beschleunigt mit dem Wasser dampf reagiert. Die Zufuhr mindestens einer der Stoffe "Metall oder Wasser" zu der Reaktionskammer (52) ist definiert und begrenzt.

Fig. 7: Entsprechende Merkmale sind mit den Bezugszeichen aus Fig. 1, 2, 3, 4, 5 oder 6 versehen. Eine Einspritzleitung (65) von der Wärmekraftmaschine (10), die hauptsächlich Wasserdampf fördert, ist mit einer Zufuhr- und Regeleinrich tung (66) für Wasserdampf versehen. Die Einspritzleitung (65) mündet in die Reaktionskammer (52).

Der Druckbehälter (8) ist in separierbare Segmente für Wasser und Alkali- oder Erdalkalimetall aufgeteilt. Der Druckbehälter (8) der Vorrichtungen zur Nutzbar machung von Solar-, Windkraft- oder Wasserkraftenergie ist an einer oder mehreren Stellen mit Temperatur- und Druckmeßeinrichtungen ausgestattet. Die Energie für die Erwärmung des Alkali- oder Erdalkalimetalls und des Wassers im Druckbehälter (8) kann zusätzlich aus der Wasserstoffverbrennung in der Wärmekraftmaschine (10) oder aus dem Wasserdampf aus der Wasserstoff verbrennung in der Wärmekraftmaschine (10) oder aus der chemischen Reaktion des Wassers mit dem Alkali- oder Erdalkalimetall erhalten werden.

Claims

1. Anlage zur Speicherung von Solar-, Wind- und/oder Wasserkraftenergie, enthaltend

1. einen Vorratsbehälter (1) mit einem Alkalimetallhydroxid (Lithium hydroxid, Natriumhydroxid oder Kaliumhydroxid) oder einem Erd alkalimetallhydroxid (Berylliumhydroxid, Magnesiumhydroxid oder Calziumhydroxid),
2. eine Elektrolysezelle (4) zur Zersetzung des eingesetzten Hydroxids zu dem entsprechenden Alkali- oder Erdalkalimetall, Wasser und Sauerstoff,
3. gegebenenfalls eine Wärmequelle in Form von Sonnenkollektoren (2), die bei Bedarf das Hydroxid erwärmt (verflüssigt),
4. eine Stromquelle in Form einer Solarkraftanlage (3), eines Windge nerators (3a) oder einer Wasserkraftanlage (3b),
5. einem Wassertank zur Aufnahme des bei der Elektrolyse entstehen den Wassers,
6. einen einteiligen oder in drei Abschnitte (30, 31, 32) separierbaren Druckbehälter (8), der das bei der Elektrolyse anfallende Alkali- oder Erdalkalimetall direkt oder in Form von Reaktionselementen (5), be stehend aus einem System unterschiedlich langer mit dem Alkali- oder Erdalkalimetall gefüllter Röhren (18), oberhalb eines Wasser vorrats enthält und in der dreiteiligen Form über eine Dosiervor richtung (39) für die Zufuhr des Alkali- oder Erdalkalimetalls in den Wasservorrat verfügt, sowie
7. einen Verbraucher in Form einer Wärmekraftanlage (10) zur Ver brennung des innerhalb des Druckbehälters (8) bei der Umsetzung des Alkali- oder Erdalkalimetalls mit dem Wasser entstehenden Wasserstoffs,

wobei die einzelnen Komponenten der Anlage, die als Einheit oder räum lich voneinander getrennt und teilweise mobil betreibbar sind, in ihrer Ge samtheit einen vollständigen Energiekreislauf bilden.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckbehälter (8) im oberen Abschnitt (30) ein Alkali- oder Erdalkalimetall, im mittleren Abschnitt (31) Wasserstoff, der über eine Leitung (40) und eine darin in tegrierte Regel- und Sicherheitseinheit zu einem Verbraucher gelangt, und im unteren Abschnitt (32) Wasser und nach der chemischen Reaktion die entsprechende Hydroxidlösung enthält, wobei zwischen dem oberen Ab schnitt (30) und dem mittleren Abschnitt (30) und dem mittleren Ab schnitt (31) eine Trennvorrichtung (33) angeordnet ist, die eine Dosier einrichtung (39) zur Steuerung der Metallzufuhr von dem oberen Abschnitt (30) zu dem unteren Abschnitt (32) des Druckbehälters (8) mittels einer Fördereinrichtung (36) aufweist.

3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck behälter (8) eine Heizvorrichtung (45) aufweist, die das Metall im oberen Abschnitt (30) auf oder über seinen Schmelzpunkt erwärmt.

4. Anlage nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckbehälter (8) eine Reaktionskammer (52) zur Aufnahme des aus dem oberen Abschnitt (30) dosiert zugeführten Metalls sowie des aus dem un teren Abschnitt (32) mittels einer Pumpe (51) eingespritzten Wassers auf weist und im unteren Abschnitt (32) über eine Kammer (50) zur Aufnahme des gebildeten Hydroxids verfügt.

5. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzlei tung (60) mit einer Heizvorrichtung (61) zum Erwärmen des in die Reaktionskammer (52) einzuspritzenden Wassers über seinen Siedepunkt versehen ist.

6. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einspritzlei tung (65) von der Wärmekraftmaschine (10) zu der Reaktionskammer (52) führt, welche mit einer Zufuhr- und Regeleinrichtung (66) für Wasser dampf versehen ist.

7. Anlage nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck behälter (8) eine oder mehrere Temperatur- und/oder Druckmeßeinrich tungen aufweist.

8. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelflächen der Reaktionselemente (5) geschlossen oder perforiert sind.

9. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionsele mente (5) einmalig mit dem Alkali- oder Erdalkalimetall gefüllt sind oder daß die Füllung permanent durch Einpressen in die Röhren erfolgt.

10. Anlage nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck behälter (8) mit einem Ausdehnungs- oder Gasauffanggefäß (9) in Ver bindung steht.

11. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrolyse zelle (4) aus einem Metallkessel besteht, in den von oben ein offener Me tallzylinder als Anode und von unten eine verdickte, von einem Drahtnetz, das oben in einer Sammelglocke für das gebildete Metall endet, umgebene Kathode eingebaut ist.

12. Anlage nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß neben der Menge des Alkali- oder Erdalkalimetalls auch die Menge des zugegebenen Wassers regelbar ist.

13. Anlage nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck behälter (8) in trennbare Abschnitte (30, 32) für Wasser und das eingela gerte Alkali- oder Erdalkalimetall aufgeteilt ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reak tionselemente (5) bis zur Nutzung für die chemische Wasserstoffgewin nung unter Petroleum, Edelgasen, Wasserstoff oder anderen, nicht mit dem Alkali- oder Erdalkalimetall reagierenden Stoffen gelagert sind.

15. Anlage nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß am Druck behälter (8) eine Pumpe oder Transportvorrichtung vorgesehen ist, die das erhaltene Hydroxid aus dem Druckbehälter (8) in den Vorratsbehälter (1) fördert.

16. Anlage nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß am Druck behälter eine Vorrichtung vorgesehen ist, um die Wärme, die bei der Reak tion des Alkali- oder Erdalkalimetalls mit dem Wasser entsteht, abzuführen.