DE202009001452U1

DE202009001452U1 - Gewichtspeicherwerk

Info

Publication number: DE202009001452U1
Application number: DE202009001452U
Authority: DE
Original assignee: Putz Elmar Dipl-Ing (fh)
Current assignee: Putz Elmar Dipl-Ing (fh)
Priority date: 2009-02-06
Filing date: 2009-02-06
Publication date: 2009-04-16
Anticipated expiration: 2019-02-07
Also published as: DE202009002341U1

Abstract

Das Gewichtspeicherwerk (12) ist eine Anlage mit Gerüst (1) für ein darin in Fallrichtung mit bekannter Hebe- und Senkvorrichtung (6) bewegliches Gewicht (2) zur Speicherung bzw. Erzeugung von elektrischer Energie, dadurch gekennzeichnet, dass, mit einer Drehstrom-Induktionsmaschine (3) unter vorrangiger Verwendung von Strom aus Windkraft (4) oder Fotovoltaik die potentielle Energie von schwerer Masse (2) (z. B. Stein, Beton) durch anheben erhöht wird, und durch herablassen der Masse (2) unter umgekehrter Nutzung der Drehstrom-Induktionsmaschine (3) Strom für ein Netz (5) produziert wird.

Description

Für die verschiedenen Energieformen wurde eine Vielfalt an Speichermöglichkeiten entwickelt. Für die Thermische Energie existieren mehrere Möglichkeiten mit verschiedenen Flüssigkeiten Wärme zu speichern, die überwiegend für Heizzwecke eingesetzt wird. Bei der Chemischen Energie gibt es ebenfalls ein breites Spektrum an Speichermöglichkeiten von der Batterie über den Akkumulator bis zum organischen Fett. Mechanische Energie in Form von Schwungrädern wird hauptsächlich im Verkehrsbereich und bei der Energieversorgung zur Überbrückung momentaner Engpässen eingesetzt. Diese bekannten Speicherformen beinhalten alle eine gewisse Begrenztheit hinsichtlich ihrer Kapazität für einen großtechnischen Einsatz. Nur das Pumpspeicher-Kraftwerk und das Druckluftspeicher-Kraftwerk sind in der Lage erhebliche Energiemengen zu speichern. Während die Pumpspeicher-Kraftwerke durch den Mangel an Standorten – die deutschen Energieversorger können auf 40 Pumpspeicher mit 5500 Megawatt zurückgreifen – mit passendem Höhengefälle weitgehend ausgereizt sind, erscheint Druckluft als universaler Energiespeicher derzeit als zukunftsfähigste Form. Dass der alles dominierende Energiespeicher Erdöl einmal leer werden könnte, ist offenbar noch nicht vollständig im Bewusstsein breiter Technikerkreise angekommen. Wie selbstverständlich wird potentielle Energie in Form von Wasser oder komprimierter Luft genutzt. Warum nicht mit schwereren Materialien wie Stein oder Beton?
Die Strom- und Wärmegewinnung aus erneuerbaren Energien steckt in einem Dilemma. Zuweilen gibt es einen Überfluss an Energie – ab und zu aber einen Mangel. Bei Flaute drehen sich die Windräder nicht, ohne Sonne gibt es keine Solarenergie. Für diese Ausfallzeiten müssen konventionelle Kraftwerke die Energielücke schließen, weil keine Speichermöglichkeit vorhanden ist.
Dieses Dilemma erheblich zu vermindern, wird mit dem im Schutzanspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst.
Viele Maschinen mit Seilwinden, Zahnstangen-Hub und Senkvorrichtungen sowie hydraulische Pumpen ermöglichen schwere Massen anzuheben und in potentielle Energie zu verwandeln. Für den Antrieb kommt hauptsächlich Drehstrom-Asynchronmaschine, auch Drehstrom-Induktionsmaschine genannt, in Betracht, weil sie sowohl als Motor wie auch als Generator verwendet werden kann. Damit endlich durch Speicherung eine vernünftige Verwendung für Wind- und Solarenergie zu haben, die häufig zum ungünstigen Zeitpunkt anfällt, ist das Ziel.
Die Kombination mit einer zweiten oder mehreren Einheiten (Schutzanspruch 2) aus Gerüst, Gewicht und Hebe- und Senkvorrichtung ermöglicht die wirtschaftlichste Anlage. Damit ist es z. B. möglich, während eine Speichereinheit (12) elektrische Energie aus Windkraft oder Solar speichert, erzeugt und liefert eine zweite Speichereinheit (13) Strom in ein Verbrauchernetz. Damit entfällt die zeitliche Abhängigkeit zwischen günstiger Erzeugung und Verbrauch. Ein ebenso großer Vorteil ergibt sich durch das kontinuierliche Absenken der Gewichte, wobei ein schwankungsfreier Strom entsteht und so manch elektronische Regelung entfällt. Um dies zu gewährleisten, wird im Falle der Verwendung von Seilen, die Wickelung so geführt, dass die Hebelwirkung bzw. der Radius immer gleich bleibt (Schutzanspruch 3).
Im Fitness und Sportbereich steckt ein menschlicher Ausgleichbedarf, der früher durch den großen Bereich der Handarbeit abgedeckt wurde. Eine sinnvolle Verwandlung dieses Bedürfnisses in umweltfreundliche Energie veranschaulicht zumindest die Dimension des eigenen Verbrauchs (Schutzanspruch 5).
Ein Rechenbeispiel für die Anwendung bei einem mittleren Windkraftwerk (Durchmesser 60 m) mit etwa 2700 kWh Tagesleistung (8 Stunden) ergibt für einen 275 Tonnen schweren Betonklotz (125 m³) eine Anhebung um einen Meter, oder ein Betonklotz von einer Tonne in 10 m Höhe würde ein Leistungs-potential etwa 12 kWh am Tag ergeben. Bei einer Hochrechnung für den Flächenbedarf von etwa 10 MWh würde bereits ein Spielfeld für Fußball ausreichen.
Ein schematisches Anlagekonzept ist in 1 dargestellt.
Es zeigen:

1: Gerüst
2: Masse/Gewicht
3: Drehstrom-Induktionsmaschine
4: Windkraftwerk
5: Verbrauchernetz
6: Hebe- und Senkvorrichtung
7: Gerüst
8: Hebe- und Senkvorrichtung
9: Gewicht/Masse
10: Drehstrom-Induktionsmaschine
11: Seilrolle
12: Speichereinheit (1, 2, 3, 6, 11)
13: Speichereinheit (7, 8, 9, 10, 11)

Claims

Das Gewichtspeicherwerk (12) ist eine Anlage mit Gerüst (1) für ein darin in Fallrichtung mit bekannter Hebe- und Senkvorrichtung (6) bewegliches Gewicht (2) zur Speicherung bzw. Erzeugung von elektrischer Energie, dadurch gekennzeichnet, dass, mit einer Drehstrom-Induktionsmaschine (3) unter vorrangiger Verwendung von Strom aus Windkraft (4) oder Fotovoltaik die potentielle Energie von schwerer Masse (2) (z. B. Stein, Beton) durch anheben erhöht wird, und durch herablassen der Masse (2) unter umgekehrter Nutzung der Drehstrom-Induktionsmaschine (3) Strom für ein Netz (5) produziert wird.
Gewichtspeicherwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweites (13) oder mehrere Gewichtspeicherwerke mit Gerüst (6), Hebe- und Senkvorrichtung (8), Gewicht (9) und Drehstrom-Induktionsmaschine (10) daneben aufgestellt werden, die gleichzeitig und wechselseitig komplementär Masse heben bzw. Strom produzieren.
Gewichtspeicherwerk nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung von Seilen zur Hebe- und Senkvorrichtung (6, 8), das Seil an der Rolle (11) mit gleich bleibendem Radius gewickelt wird, damit die Hebelwirkung des Gewichtes unverändert bleibt.
Gewichtspeicherwerk nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass eine Anlage ohne spezielles Gerüst an einer Hauswand etc. montiert ist, und Energie aus einer benachbarten Fotovoltaikanlage und aus verschiedenen speziell eingerichteten Fitnessgeräten des Haushalts zum hochziehen des Gewichtes bezogen wird, und beim absenken die von der Drehstrom-Induktionsmaschine erzeugte Energie sowohl ins Netz eingespeist wird, sowie im Haushalt verbraucht wird.
Gewichtspeicherwerk nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass eine weniger schwere und transportable Anlage als Fitness- oder Sportgerät konstruiert ist, bei dem das anheben des Gewichtes auch mechanisch mit Muskelkraft erfolgt und beim absenken mit einem Generator Strom erzeugt wird.