DE202009002341U1 - Weight Storage Plant - Google Patents

Weight Storage Plant

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DE202009002341U1
DE202009002341U1 DE200920002341 DE202009002341U DE202009002341U1 DE 202009002341 U1 DE202009002341 U1 DE 202009002341U1 DE 200920002341 DE200920002341 DE 200920002341 DE 202009002341 U DE202009002341 U DE 202009002341U DE 202009002341 U1 DE202009002341 U1 DE 202009002341U1
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
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    • Y02E60/00Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage
    • Y02E60/16Mechanical energy storage, e.g. flywheels

Abstract

Das Gewichtspeicherwerk 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. The weight storage plant is a complex of structure (1) for a therein in the direction of fall of known lifting and lowering device (6) movable weight (2) for storing or generating electrical energy, characterized in that, with a three-phase induction machine (3 ) (with priority using electricity from wind power 4) or photovoltaic the potential energy (of heavy mass 2) (z. B. stone, concrete) is increased by raising, and by the mass (2) deign under reverse use of the three-phase induction machine (3) for a power network (5) is produced.

Description

  • [0001]
    Für die verschiedenen Energieformen wurde eine Vielfalt an Speichermöglichkeiten entwickelt. For the various forms of energy, a variety of storage options was developed. Für die Thermische Energie existieren mehrere Möglichkeiten mit verschiedenen Flüssigkeiten Wärme zu speichern, die überwiegend für Heizzwecke eingesetzt wird. For thermal energy, there are several options with various liquids to store heat, which is mainly used for heating purposes. Bei der Chemischen Energie gibt es ebenfalls ein breites Spektrum an Speichermöglichkeiten von der Batterie über den Akkumulator bis zum organischen Fett. In the chemical energy, there is also a wide range of storage options from the battery via the accumulator to organic fat. Mechanische Energie in Form von Schwungrädern wird hauptsächlich im Verkehrsbereich und bei der Energieversorgung zur Überbrückung momentaner Engpässen eingesetzt. Mechanical energy in the form of flywheels is mainly used in the transport sector and in the energy supply for bridging momentary shortages. Diese bekannten Speicherformen beinhalten alle eine gewisse Begrenztheit hinsichtlich ihrer Kapazität für einen großtechnischen Einsatz. These known forms of memory include all have some limitations in terms of their capacity for a large-scale deployment. Nur das Pumpspeicher-Kraftwerk und das Druckluftspeicher-Kraftwerk sind in der Lage erhebliche Energiemengen zu speichern. Only the pumped storage power plant and the compressed air storage power plant to store significant amounts of energy in the area. 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. While the pumped storage power plants by the lack of sites - the German utilities have access to 40 pumped storage with 5,500 megawatts - are largely exhausted with matching height gradient, compressed air appears as the energy currently as most sustainable form. Dass der alles dominierende Energiespeicher Erdöl einmal leer werden könnte, ist offenbar noch nicht vollständig im Bewusstsein breiter Technikerkreise angekommen. That the all-dominating energy storage oil could be empty again, broad technical circles is apparently not yet fully conscious arrived. Wie selbstverständlich wird potentielle Energie in Form von Wasser oder komprimierter Luft genutzt. Naturally potential energy in the form of water or compressed air is used. Warum nicht mit schwereren Materialien wie Stein oder Beton? Why not with heavier materials such as stone or concrete?
  • [0002]
    Die Strom- und Wärmegewinnung aus erneuerbaren Energien steckt in einem Dilemma. The electricity and heat from renewable energy sources is in a dilemma. Zuweilen gibt es einen Überfluss an Energie – ab und zu aber einen Mangel. Sometimes there is an abundance of energy - now and then but a shortage. Bei Flaute drehen sich die Windräder nicht, ohne Sonne gibt es keine Solarenergie. With no wind, the wind wheel does not turn, without the sun there is no solar energy. Für diese Ausfallzeiten müssen konventionelle Kraftwerke die Energielücke schließen, weil keine Speichermöglichkeit vorhanden ist. conventional power plants have to close the energy gap for this downtime because no storage option is available. Diese Lücke zu schließen, ist der Zweck der Erfindung. to fill this gap, the purpose of the invention.
  • [0003]
    Dieses Problem wird durch die im Schutzanspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst. This problem is solved by the features listed in the protection claim 1. Viele Maschinen mit Seilwinden, Zahnstangen-Hub und Senkvorrichtungen sowie hydraulische Pumpen und Schrägaufzüge ermöglichen schwere Massen anzuheben und in potentielle Energie zu verwandeln. Many machines with winches, racks hub and lowering devices and hydraulic pumps and hoists allow to lift heavy materials and turn them into potential energy. 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. For the drive is mainly three-phase asynchronous, also called three-phase induction machine into consideration because they can be used both as a motor and as a generator.
  • [0004]
    Eine Kombination, wie in Schutzanspruch 2 dargestellt, mit einer zweiten oder mehreren Einheiten aus Gerüst, Gewicht und Hebe- und Senkvorrichtung ergibt eine wirtschaftlich günstige Struktur. A combination, as illustrated in protection claim 2, comprising a second or more units of frame, and weight lifting and lowering device results in an economical structure. Damit ist es z. Thus it is for. B. möglich, während eine Speichereinheit ( As possible, a memory unit (during 12 12 ) elektrische Energie aus Windkraft oder Solar speichert, erzeugt und liefert eine zweite Speichereinheit ( ) Electrical energy from wind energy or solar stores, generates and supplies a second storage unit ( 13 13 ) Strom in ein Verbrauchernetz. ) Current to a consumer network. Damit entfällt die zeitliche Abhängigkeit zwischen günstiger Erzeugung und Verbrauch. Thus, the temporal relationship between effective production and consumption is eliminated. Ein ebenso großer Vorteil ergibt sich durch das kontinuierliche Absenken der Gewichte, wobei ein schwankungsfreier Strom entsteht und so manch elektronische Regelung entfällt. An equally great advantage is obtained by the continuous lowering of the weights, wherein a fluctuation-free flow is created and deleted as many electronic control. 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). To guarantee this, in the case of using ropes, out the winding so that the lever action or the radius remains always the same (protection claim 3).
  • [0005]
    Im Fitness und Sportbereich steckt ein menschlicher Ausgleichbedarf, der früher durch den großen Bereich der Handarbeit abgedeckt wurde. The fitness and sports put a human balancing requirement, which was previously covered by the wide range of manual labor. Eine sinnvolle Verwandlung dieses Bedürfnisses in umweltfreundliche Energie veranschaulicht zumindest die Dimension des eigenen Verbrauchs (Schutzanspruch 5). A meaningful transformation of this need in environmentally friendly energy illustrates at least the dimension of the own consumption (protection claim 5).
  • [0006]
    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 m 3 ) 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. A calculation example for use in a medium wind power plant (diameter 60 m) with about 2700 kWh daily output (8 hours) results for a 275-ton concrete block (125 m 3) an increase by a meter, or a concrete block of one ton in 10 m height would result in about 12 kWh per day, a power potential. Bei der Hochrechnung für den Flächenbedarf von etwa 10 MWh würde bereits ein Spielfeld für Fußball ausreichen. In the projection for the area requirement of about 10 MWh a playing field for soccer would be sufficient.
  • [0007]
    Ein schematisches Anlagekonzept ist in A schematic system concept is in 1 1 dargestellt. shown.
  • [0008]
    Es zeigen: Show it:
  • 1 1
    Gerüst framework
    2 2
    Masse/Gewicht Mass weight
    3 3
    Drehstrom-Induktionsmaschine Three-phase induction machine
    4 4
    Windkraftwerk Wind power plant
    5 5
    Verbrauchernetz consumer network
    6 6
    Hebe- und Senkvorrichtung Lifting and lowering device
    7 7
    Gerüst framework
    8 8th
    Hebe- und Senkvorrichtung Lifting and lowering device
    9 9
    Gewicht/Masse Weight / Mass
    10 10
    Drehstrom-Induktionsmaschine Three-phase induction machine
    11 11
    Seilrolle pulley
    12 12
    Speichereinheit 1 ( Memory unit 1 ( 1 1 , . 2 2 , . 3 3 , . 6 6 , . 11 11 ) )
    13 13
    Speichereinheit 2 ( Memory unit 2 ( 7 7 , . 8 8th , . 9 9 , . 10 10 , . 11 11 ) )

Claims (6)

  1. Das Gewichtspeicherwerk ist eine Anlage mit Gerüst ( The weight storage plant is a complex of structure ( 1 1 ) für ein darin in Fallrichtung mit bekannter Hebe- und Senkvorrichtung ( ) For a therein (in the direction of fall of known lifting and lowering device 6 6 ) bewegliches Gewicht ( ) Movable weight ( 2 2 ) zur Speicherung bzw. Erzeugung von elektrischer Energie, dadurch gekennzeichnet , dass, mit einer Drehstrom-Induktionsmaschine ( ) For storing or generating electrical energy, characterized in that, (with a three-phase induction machine 3 3 ) unter vorrangiger Verwendung von Strom aus Windkraft ( ) (With priority using electricity from wind power 4 4 ) oder Fotovoltaik die potentielle Energie von schwerer Masse ( ) Or photovoltaic potential energy of gravitational mass ( 2 2 ) (z. B. Stein, Beton) durch anheben erhöht wird, und durch herablassen der Masse ( Concrete) is increased by raising) (eg. As a rock, and by the mass deign ( 2 2 ) unter umgekehrter Nutzung der Drehstrom-Induktionsmaschine ( ) (Under the reverse use of the three-phase induction machine 3 3 ) Strom für ein Netz ( ) Current for a network ( 5 5 ) produziert wird. ) Is produced.
  2. Gewichtspeicherwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweites oder mehrere Gewichtspeicherwerke mit Gerüst ( Weight storage unit according to claim 1, characterized in that a second weight or more storage stations (to backbone 7 7 ), Hebe- und Senkvorrichtung ( (), Raising and lowering device 8 8th ), Gewicht ( ), Mass ( 9 9 ) und Drehstrom-Induktionsmaschine ( () And AC induction machine 10 10 ) daneben aufgestellt werden, die gleichzeitig und wechselseitig komplementär Masse heben bzw. Strom produzieren. ) Are set up next to it, the lift at the same time and mutually complementary mass or produce electricity.
  3. Gewichtspeicherwerk nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung von Seilen zur Hebe- und Senkvorrichtung ( Weight storage unit according to claim 1 and 2, characterized in that, in use of ropes for lifting and lowering device ( 6 6 , . 8 8th ), das Seil an der Rolle ( ), (The rope on the roller 11 11 ) mit gleich bleibendem Radius gewickelt wird. ) Is wound with a constant radius.
  4. 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. Weight storage unit according to claim 1 characterized in that an attachment is mounted on a wall etc. without a special frame, and energy is drawn from an adjacent photovoltaic system and various specially designed fitness equipment of the household to pull up the weight, and during the lowering of the three-phase of the induction machine generated energy is fed both to the network and is consumed in the household.
  5. 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 mechanisch mit Muskelkraft erfolgt und beim absenken mit einem Generator Strom erzeugt wird. Weight storage unit according to claim 1 characterized in that a less severe and transportable system is constructed as a fitness or sport device, wherein the lifting of the weight is carried out mechanically by muscle power and at lower to a generator electricity is produced.
  6. Gewichtspeicherwerk nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass zum abtragen von Gestein oder zum befüllen von Abbauräumen das Gewicht ( Weight storage plant according to claim 1, characterized in that for the removal of rocks or for filling stopes the weight ( 2 2 ) nicht nur in der Fallrichtung, sondern auch auf einer schiefen Ebene nach dem Prinzip der Standseilbahn oder dem Schrägaufzug, bei der Talfahrt elektrischer Strom erzeugt wird, wobei der talwärts fahrende erste Seilbahnwagen mit dem an der Bergstation gewonnenen Gestein beladen wird, und der an der Talstation entleerte, am selben Seil hängende zweite Seilbahnwagen, wieder hoch gezogen wird. ) Not only in the drop direction, but also on an inclined plane according to the principle of the funicular or inclined lift is generated on the downhill electric current, wherein the valley-propelled first cableway trolley is loaded with the recovered at the top station rock, and at the valley station emptied, hanging on the same rope second lift cars, is again pulled high.
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