DE202004011770U1

DE202004011770U1 - Energiespeichervorrichtung

Info

Publication number: DE202004011770U1
Application number: DE202004011770U
Authority: DE
Original assignee: BRUEGGEMANN BERNHARD W
Current assignee: Brueggemann Bernhard W
Priority date: 2004-07-28
Filing date: 2004-07-28
Publication date: 2004-09-30
Anticipated expiration: 2014-07-29

Abstract

Energiespeichervorrichtung, mit wenigstens einem flexiblem Element (1), das wenigstens ein in einer Höhe (H) angeordnetes Umlenkelement (5, 5a, 5b) umläuft, wobei an dem flexiblen Element (1) wenigstens ein Gewicht (7) hängend angebracht ist und das flexible Element (1) mit einem Antrieb (11, 11') so verbunden ist, dass das Gewicht (7) zur Erhöhung seiner potentiellen Energie in die Höhe (H) bringbar ist, und das flexible Element (1) mit einem Generator (9) so verbunden ist, dass der Generator (9) bei Absenkung des Gewichts (7) über das flexible Element (1) zur Erzeugung von elektrischer Energie angetrieben wird.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Energiespeichervorrichtung zur Erzeugung von elektrischer Energie, wobei die Energie in mechanischer Form gespeichert wird.
Bekannt sind Energiespeichervorrichtungen zur Erzeugung von elektrischer Energie, die in einer elektrischen Batterie als elektrische Energie gespeichert wird. Derartige Energiespeichervorrichtungen werden häufig bei Systemen eingesetzt, bei denen regenerative Energie sowie Solar- oder Windkraftenergie zum Einsatz kommt. Ein anderer Anwendungsbereich derartiger Energiespeichervorrichtungen hat sich bei Systemen etabliert, bei denen überschüssiger Strom aus Kraftwerken oder günstiger Nachtstrom zur Speicherung von Energie benutzt wird. Die Herstellung und Installation solcher Energiespeichervorrichtungen ist jedoch mit Verwendung von größeren Mengen von umweltunfreundlichen Materialien verbunden, wie z.B. säurehaltigen Elektrolyten für elektrische Batterien. Dadurch steigt die Gefahr von Umweltverschmutzung sowie die Gefahr von Verletzungen im Umgang mit derartigen Materialien.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Energiespeichervorrichtung zu schaffen, die mit konstruktiv einfachen Mitteln hergestellt werden kann und bei deren Herstellung die Verwendung von umweltfeindlichen Stoffen weitgehend vermieden wird.
Diese Aufgabe wird durch eine Energiespeichervorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Die erfindungsgemäße Energiespeichervorrichtung weist wenigstens ein flexibles Element auf, das wenigstens ein in einer Höhe angeordnetes Umlenkelement umläuft, wobei an dem flexiblen Element wenigstens ein Gewicht hängend angebracht ist und das flexible Element mit einem Generator so verbunden ist, dass der Generator bei Absenkung des Gewichts über das flexible Element zur Erzeugung von elektrischer Energie angetrieben wird. Das flexible Element ist dabei mit einem Antrieb so verbunden, dass das Gewicht zur Erhöhung seiner potentiellen Energie über das flexible Element in die Höhe anbringbar ist.
Vorzugsweise ist der Antrieb als ein Elektromotor ausgebildet, der durch Strom aus Solarenergieanlagen und/oder Windkraftanlagen und/oder Nachtstrom und/oder überschüssigen Strom aus Kraftwerken gespeist wird. Somit lässt sich die Überproduktion des Stroms in die potentielle Energie des Gewichts umwandeln, die ihrerseits später zur Erzeugung von elektrischer Energie aufgewendet wird. Somit können die den Strom erzeugenden Kraftwerke kontinuierlich auf einem niedrigeren Niveau gefahren werden, was eine Energieeinsparung zur Folge hat.
Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Energiespeichervorrichtung sieht die Verwendung eines Kurbelantriebs vor, mit dem das Gewicht in die Höhe gezogen wird. Damit lässt sich eine Unabhängigkeit bei kurzfristigen Stromunterbrechungen gewährleisten.
Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Energiespeichervorrichtung sieht die Verwendung eines mit Wasser gefüllten Behälters als Gewicht vor. Der als eine Pumpe ausgebildete Antrieb fördert dabei das Wasser zum Befüllen des oben angeordneten Behälters.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 schematische Seitenansicht der erfindungsgemäßen Energiespeichervorrichtung;
2 schematische Seitenansicht einer anderen Ausführungsform der Energiespeichervorrichtung und
3 eine weitere Ausführungsform der Energiespeichervorrichtung.
1 zeigt eine Energiespeichervorrichtung mit einem auf einer Höhe H angeordneten Seilrolle 5, die von einem Seil 1 umlaufen wird.
An einem Ende des Seils 1 ist ein Gewicht 7 hängend angebracht. Das Gewicht 7 besteht aus Gusseisen und wiegt ca. 1 Tonne.
Das andere Ende des Seils 1 ist mit einer Spule 18 so verbunden, dass es auf die Spule 18 aufgewickelt werden kann. Die drehbar gelagerte Spule 18 ist über ein Übersetzungsgetriebe 10 mit einer Generator-/Motoreinheit 9, 11 verbunden. Die Generator-/Motoreinheit 9, 11 ist über eine Schaltungsvorrichtung 13 mit einer den Motor 11 antreibenden Stromquelle (nicht gezeigt) sowie mit einer von dem Generator 9 angetriebenen elektrischen Vorrichtung (nicht gezeigt) elektrisch verbunden.
Zur Erhöhung der potentiellen Energie des Gewichts 7 wird das Seil 1 auf die Spule 18 aufgewickelt, indem die Spule 18 von der Generator-/Motoreinheit 9, 11 über das Getriebe 10 angetrieben wird. Die Energiespeichervorrichtung kann eine Energie aufnehmen, deren Menge einem Unterschied der potentiellen Energie des Gewichts 7 in seiner höchsten Stellung auf einer Höhe H der Seilrolle 5 und der Position des Gewichts 7 in seiner untersten Stellung entspricht. Nachdem das Gewicht 7 auf die Höhe H hochgezogen wurde, kann es bei Strombedarf abeesenkt werden. Beim Absenken des Gewichts 7 über das Seil 1 wird die Generator/Motoreinheit 9, 11 angetrieben, die im Generatorbetrieb zur Stromerzeugung dient. Im Motorbetrieb funktioniert die Generator-/Motoreinheit 9, 11 als ein Elektromotor.
Es ist vorgesehen, die Generator-/Motoreinheit 9, 11 zur Beförderung des Gewichts 7 auf die Höhe H mit Strom aus Solarenergieanlagen und/oder Windkraftanlagen und/oder Nachtstrom und/oder überschüssigen Strom aus Kraftwerken zu versorgen.
Alternativ kann der Antrieb 11 in der Generator-/Motoreinheit 9, 11 als ein Kurbelantrieb ausgebildet werden.
In 2 ist eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Energiespeichervorrichtung gezeigt, deren Unterschied zur der in 1 gezeigten Ausführungsform darin besteht, dass als Gewicht ein in Behältern 8a, 8b, 8c, 8d gefülltes Wasser benutzt wird. Die Behälter 8a-8d sind an einem geschlossen umlaufenden Seil 1 hängend angebracht, das zwei in einem Abstand H übereinander angebrachte drehbar gelagerte Seilrollen 5a, 5b umläuft. Die Aufhängungen der Behälter 8a bis 8d sind auf dem Seil 1 von einander gleich beabstandet.
Unterhalb der unteren Seilrolle 5b ist ein unterer Wasserbehälter 2 angeordnet, der über eine Pumpe 11' und ein Leitungsrohr 15 mit einem oberhalb der oberen Seilrolle 5a angeordneten oberen Wasserbehälter 4 verbunden ist.
Das Wasser aus dem unteren Wasserbehälter 2 wird mittels der von einer externen Stromquelle angetriebenen Pumpe 11' über das Leitungsrohr 15 in den oberen Wasserbehälter 4 gepumpt. Dadurch erhöht sich die potentielle Energie des auf die Höhe H gebrachten Wassers.
Im Boden des oberen Wasserbehälters 4 ist ein Ablassventil 17 so angeordnet, dass das Wasser in den auf die Höhe H der oberen Seilrolle 5a gebrachten Behälter 8a gelangen kann. Unter dem Gewichteinfluss des in den Behälter 8a gefüllten Wassers bewegt sich der Behälter 8a nach unten und treibt dabei das Seil 1 mit den darauf angeordneten Behältern 8b, 8c und 8d sowie beide Seilrollen 5a, 5b an. Die untere Seilrolle 5b treibt dabei einen Generator 9 an, wodurch elektrische Energie erzeugt wird.
3 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Energiespeichervorrichtung mit einer auf der Höhe H angeordneten Seilrolle 5b, die von einem Seil 1 umlaufen wird.
Beide Enden des Seils 1 sind mit einer Spule 18' so verbunden, dass das Seil 1 auf die Spule 18' aufgewickelt werden kann. Die drehbar gelagerte Spule 18' ist über ein Übersetzungsgetriebe 10 mit einem Generator 9 verbunden.
An dem Seil 1 sind beidseitig der Seilrolle 5b jeweils ein Behälter 28a und 28b hängend angebracht. Die Aufhängungen der Behälter 28a und 28b sind so auf dem Seil 1 angeordnet, dass während sich ein Behälter in seiner höchsten Stellung befindet, der andere Behälter in seiner tiefsten Position angeordnet ist. Unter beiden Behältern 28a und 28b ist der untere Wasserbehälter 2 angeordnet, der mit Wasser gefüllt ist. In dem Wasserbehälter 2 ist eine Wasserpumpe 11' angeordnet, die über flexible Schläuche 26a, 26b mit den Behältern 28a bzw. 28b verbunden ist.
Dass Wasser aus dem unteren Wasserbehälter 2 wird mittels der von einer externen Stromquelle angetriebenen Pumpe 11' über den flexiblen Schlauch 26b in den oberen Behälter 28b gepumpt. Dadurch erhöht sich die potentielle Energie des auf die Höhe des Behälters 28b gebrachten Wassers. Unter dem Gewichtseinfluss des in den Behälter 28b gefüllten Wassers bewegt sich der Behälter 28b nach unten und treibt dabei das Seil 1 mit dem darauf angeordneten Behälter 28a sowie die Spule 18' an. Dabei wird der leere Behälter 28a von seiner tiefs ten Stellung in die Höhe gezogen, wobei die Spule 18' über das Übersetzungsgetriebe 10 den Generator 9 antreibt, wodurch elektrische Energie erzeugt wird.
Gelangt der Behälter 28b in seine tiefste Stellung, wird er mittels eines Endschalters 32b registriert, wonach ein im Boden des Behälters 28b angeordnetes Entleerungsventil 27b geöffnet wird. Das Wasser aus dem Behälter 28b kann dadurch in den unteren Wasserbehälter 2 abgelassen werden.
Danach kann die Spule 18' fixiert werden und das Wasser aus dem unteren Wasserbehälter 2 mit der Pumpe 11' über den flexiblen Schlauch 26a in den Behälter 28a gepumpt werden. Die unteren Positionen der Behälter 28a und 28b sind mittels der Endschalter 32a, 32b registrierbar, während in den obersten Stellungen der Behälter 28a, 28b die Endschalter 30a, 30b angebracht sind.

Claims

Energiespeichervorrichtung, mit wenigstens einem flexiblem Element (1), das wenigstens ein in einer Höhe (H) angeordnetes Umlenkelement (5, 5a, 5b) umläuft, wobei an dem flexiblen Element (1) wenigstens ein Gewicht (7) hängend angebracht ist und das flexible Element (1) mit einem Antrieb (11, 11') so verbunden ist, dass das Gewicht (7) zur Erhöhung seiner potentiellen Energie in die Höhe (H) bringbar ist, und das flexible Element (1) mit einem Generator (9) so verbunden ist, dass der Generator (9) bei Absenkung des Gewichts (7) über das flexible Element (1) zur Erzeugung von elektrischer Energie angetrieben wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewicht (7) über das flexible Element (1) in die Höhe (H) ziehbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (11) ein Elektromotor ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor durch Strom aus Solarenergieanlagen und/oder Windkraftanlagen und/oder Nachtstrom und/oder überschüssigen Strom aus Kraftwerken gespeist wird.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Generator (9) und der Antrieb (11) eine Einheit bilden.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das der Antrieb (11) ein Kurbelantrieb ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewicht (7) von einem in Behälter (8a, 8b, 8c, 8d) gefülltem Wasser gebildet wird, wobei die Behälter (8a, 8b, 8c, 8d) an dem flexiblen Element (1) hängend angebracht sind, wobei der Antrieb (11') eine Pumpe ist, die das Wasser von einem unteren Behälter (2) zu einem oberen Behäl ter (4) wenigstens auf die Höhe (H) des Umlenkelements (5) fördert, wobei in dem oberen Behälter (4) wenigstens ein Ablassventil (17) in einer Stellung über dem Behälter (8a, 8b, 8c, 8d) in seiner höchsten Stellung vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewicht (7) von einem in einen Behälter (28a, 28b) gefülltem Wasser gebildet wird, wobei die Behälter (28a, 28b) an dem flexiblen Element (1) beidseitig von dem Umlenkelement (5b) hängend angebracht sind, wobei der Antrieb (11') eine Pumpe ist, die das Wasser von einem unteren Behälter (2) zu dem Behälter (28a, 28b) über einen flexiblen Schlauch (26a, 26b) fördert, wobei in dem Behälter (28a, 28b) wenigstens ein Entleerungsventil (27a, 27b) vorgesehen ist.