DE202009008618U1 - Mechanical energy storage system for the selective absorption and re-emission of electrical energy - Google Patents

Mechanical energy storage system for the selective absorption and re-emission of electrical energy Download PDF

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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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Abstract

mechanische Energiespeicheranlage zur gezielten Aufnahmen und Abgabe von überschüssiger oder fehlender elektrischer Energie. dadurch gekennzeichnet, dass elektrische Energie durch einen Elektromotor (3) in eine Drehbewegung umgewandelt wird, das durch diese Drehbewegung eine Winde (4) angetrieben wird, welche mit Hilfe eines Stahlseils (6) ein Gewicht (7) das in einem Schacht (8) hängt nach oben ziehen kann. Die so eingespeicherte Energie kann durch Herablassen des Gewichts (7), welches dann mit Hilfe des Stahlseils (6) die Winde (4) in Drehung versetzt, welche einen Generator (5) antreibt, wieder in elektrische Energie umgewandelt und ins Netz eingespeist werden.mechanical energy storage system for targeted recording and delivery of excess or missing electrical energy. characterized in that electrical energy is converted by an electric motor (3) into a rotational movement, which is driven by this rotational movement a winch (4), which by means of a steel cable (6) a weight (7) in a shaft (8) hangs can pull up. The stored energy can be converted back into electrical energy and fed into the network by lowering the weight (7), which then with the help of the steel cable (6) the wind (4) in rotation, which drives a generator (5).

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Description

Eine Erfindungsgemäße Energiespeicheranlage nimmt elektrische Energie aus Überspannungen im Stromnetz auf und gibt diese im Falle einer Unterspannung kurzfristig und für einen bestimmten Zeitraum wieder ab und ist besonders geeignet für die sogenannte Primärregelleistung.A Inventive energy storage system takes electrical energy from overvoltages in the Power supply and gives it in the event of an undervoltage short term and for a certain period of time again and is particularly suitable for the so-called Primary control power.

Durch die im heutigen Stromnetz integrierten unterschiedlichen Energieerzeugungsanlagen und der Tendenz zu eher kleineren, dezentralen Netzen bis hin zu sog. Insellösungen kommt es zu vermehrten Stromschwankungen im Versorgungsnetz. Insbesondere die regenerativen Energieträger wie Sonne und Wind können nicht genau vorausberechnet werden.By the different energy generation systems integrated in today's power grid and the trend towards smaller, decentralized networks all the way to so-called isolated solutions there is an increase in power fluctuations in the supply network. Especially the regenerative energy sources how sun and wind can can not be calculated exactly.

In der Folge kommt es zu kurzzeitigen Unter- oder Überdeckungen, zu Stromschwankungen und im schlimmsten Fall zu Stromausfällen in ganzen Regionen.In The result is short-term under- or over-coverage, power fluctuations and in the worst case power outages in whole regions.

Elektrische Energie muß zur selben Zeit bereitgestellt werden in der sie verbraucht wird.electrical Energy must go to same time they are consumed.

Um vorhersehbare Stromschwankungen etwa zu den Tages- und Nachtzeiten auszugleichen werden etwa konventionelle Kraftwerke eingesetzt die zu den jeweiligen Tageszeiten mehr oder weniger Strom produzieren.Around predictable power fluctuations at about the daytime and nighttime For example, conventional power plants are used to compensate Produce more or less electricity at the time of day.

Ausserdem können Pumpspeicherwerke größere Energieüberschußmengen aufnehmen und zu Stoßzeiten wieder ins Netz einspeisen.Moreover can Pumped storage plants larger energy surplus quantities record and at peak times feed back into the grid.

hierbei wird mit überschüssiger Energie, Wasser in ein Oberbecken gepummt und fließt bei Bedarf durch eine Turbine wieder nach unten, die dabei zurückkgewonnene Energie kann dann wieder ins Netz eingespeisst werden.in this connection will with excess energy, water pumped into an upper basin and flows through a turbine if necessary back down, the recaptured Energy can then be fed back into the grid.

Derzeit wird auch an sogenannten Druckluftspeicheranlagen gearbeitet die überschüssige Energie in Form von Druckluft in unterirdischen Kavernen einspeichern um bei erhöhtem Energiebedarf Turbinen antreiben zu können.Currently is also working on so-called compressed air storage systems, the excess energy in the form of compressed air in underground caverns store around at elevated Energy requirement to be able to drive turbines.

Diese Techniken können zwar vorhersehbare Stromschwankungen ausgleichen, sie benötigen jedoch eine gewisse Vorlaufzeit um ihre Leistung an die benötigten Strommengen anzupassen.These Techniques can Although they compensate for predictable power fluctuations, they do require it a certain lead time for their power to the required amounts of electricity adapt.

Kurzzeitige Schwankungen wie sie etwa durch starke Böhen oder kurzzeitigen Flauten bei Windenergieanlagen oder bei einem unvorhersehbaren Defekt entstehen, können sie nur schwer begegnen.short-term Fluctuations such as those caused by strong gusts or brief lulls wind turbines or an unpredictable defect, can difficult to meet.

Um für solche Fälle einspringen zu können muß also Kraftwerksleistung vorgehalten werden. Die so im Standby Betrieb laufende Kraftwerkskapazität wird heute überwiegend durch konventionelle Energieträger wie Kohle, Gas oder Kernenergie bereitgestellt.Around for such Jump in cases So it must be power plant performance be kept. The power plant capacity running in standby mode today becomes predominant by conventional energy sources such as coal, gas or nuclear energy.

Der im Sinne des Klimawandels immer stärker vorangetriebe Ausbau alternativer Energien und der Ausstieg aus der Atomenergie z. B. in Deutschland, macht hier neue sichere und umweltfreundliche Lösungen notwendig.Of the in the spirit of climate change, more and more advanced expansion of alternative Energies and the exit from atomic energy z. In Germany, makes new, safe and environmentally friendly solutions necessary.

Der in Schutzanspruch 1 angegebenen Erfindung, liegt das Problem zu Grunde eine umweltfreundliche und sichere Energiespeichermöglichkeit zu schaffen die es erlaubt, überschüssige Energie aus dem Netz aufzunehmen um im Bedarfsfall in wenigen Sekunden die benötigte Leistung aufzubauen und diese für einen definierten Zeitraum (z. B. 15 Minuten) zu halten.Of the in claim 1 protection invention, the problem is too Basically an environmentally friendly and secure energy storage option too They allow excess energy to escape to take the net in case of need in a few seconds the required power build and use this for to keep a defined period of time (eg 15 minutes).

Diesen Vorgang nennt man Primärregelleistung.this Process is called primary control power.

Wichtig ist hierbei insbesondere die Zuverlässigkeit und Langlebigkeit eines solchen Energiespeichers.Important Here, in particular, the reliability and longevity of such energy storage.

Dieses Problem wird mit den im Schutzanspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelösst.This Problem is solved with the features listed in the protection claim 1.

Mit der Erfindung wird erreicht, dass kurzfristige Über- oder Unterspannungen im Stromnetz sicher und schnell aufgefangen werden können und die überschüssige oder fehlende Energie über einen bestimmten Zeitraum in einer bestimmten Menge solange aufgenommen oder abgegeben werden kann bis die Netzsicherheit wieder hergestellt ist oder andere Energieanlagen hochgefahren sind. Es kann also den Standbybetrieb von Kraftwerksleitstung senken und z. B. im Verbund mit Pumpspeicherkraftwerken für sichere saubere und zuverlässig Netzstabilität sorgen.With the invention is achieved that short-term over- or undervoltages in Power grid can be safely and quickly caught and the excess or lack of energy over a certain period of time in a certain amount or can be delivered until the network security restored or other power plants are up. So it can be the Lower standby mode of power plant control and z. B. in the composite with pumped storage power plants for safe clean and reliable network stability to care.

Durch den dadurch geringeren Standbybetrieb für Kraftwerksleistung, wird also auch weniger Kraftwerkskapzität benötigt, bzw. vorhandene Kraftwerke können besser ausgelastet werden, da sie keine Reserven mehr für evtl. benötigte Primärregelleistung vorhalten müssen, können diese Kraftwerke bis zur optimalen Leistungsgrenze ausgenutzt werden, wodurch sich der Wirkungsgrad optimieren lässt. Die durch den Umwandlungsprozeß im mechanischen Energiespeicher ”verloren” gehende Energie wird hier schon im Vorfeld mehr als kompensiert.By The resulting lower standby mode for power plant performance is So also less Kraftwerkskapzität needed, or existing power plants can be better utilized, since they no longer reserves for possibly. needed Primary control power have to hold can These power plants are exploited to the optimum power limit, which the efficiency can be optimized. The "lost" by the conversion process in the mechanical energy store Energy is more than compensated for in advance.

Es werden also weniger Kraftwerkskapatzität und weniger fosssile Brennstoffe benötigt.It So will less power plant capacity and less fossil fuels needed.

Die besonderen Anforderungen an einen solchen Energiespeicher, sekundenschelle Abgabe einer genau steuerbaren Leistung, Aufnahme von überschüssiger Energie aus dem Netz, absolute Zuverlässigkeit, geringer Wartungs- und Personalaufwand, sowie eine Lebensdauer von 50 Jahren und mehr, ohne dabei an Leistung zu verlieren, werden von der Erfindung optimal gelösst. Der selbe Energiespeicher kann aber auch z. B. im Bereich der Bahn Verwendung finden.The special requirements for a sol Energy storage, seconds clause delivery of a precisely controllable power, absorption of excess energy from the network, absolute reliability, low maintenance and personnel costs, and a lifetime of 50 years and more, without sacrificing performance, are optimally solved by the invention. The same energy storage but can also z. B. in the field of railway use.

Nämlich um Bremsenergie beim Halten eines Zuges einzuspeichern und diese Energie für den erhöhten Energiebedarf beim Anfahren und Beschleunigen von elektrischen Zügen wieder zuzuführen.Namely um To store braking energy while holding a train and this energy for the increased energy requirement when starting up and accelerating electric trains again supply.

Ein Ausführungsbeispiel wird anhand der 1 erläutert.An embodiment will be described with reference to 1 explained.

Durch eine Energiequelle 1 erzeugte überschüssige elektrische Energie wird über eine Zuleitung (2) an einen Elektromotor (3) geleitet dieser wandelt die Energie in eine Drehbewegung um und gibt diese an eine Winde (4) weiter welche mit Hilfe eines Stahlseils (6) ein Gewicht (7) in einem Schacht (8) nach oben zieht.Through an energy source 1 generated excess electrical energy is supplied via a supply line ( 2 ) to an electric motor ( 3 ) this converts the energy into a rotary motion and gives it to a winch ( 4 ) which further with the help of a steel cable ( 6 ) a weight ( 7 ) in a shaft ( 8th ) pulls up.

Durch diesen Vorgang wird elektrische Energie in mechanische Energie umgewandelt und eingespeichert.By This process converts electrical energy into mechanical energy and stored.

Zum Abrufen der Energie wird ein Generator (5) an die Winde (3) eingekuppelt, der Elektromotor (3) wird gleichzeitig ausgekuppelt.To get the energy, a generator ( 5 ) to the winds ( 3 ), the electric motor ( 3 ) is disengaged at the same time.

Das Gewicht (7) welches jetzt noch ganz oben im Schacht (8) hängt wird nun entriegelt, durch die dann folgende Abwärtsbewegung des Gewichts (8) treibt die durch das Stahlseil (6) mit dem Gewicht (7) verbundene Winde (4) durch die sich ergebende Drehbewegung einen Generator (5) an, dieser wandelt die Drehbewegung in elektrische Energie um, diese wird dann über das Stromnetz zum Verbraucher (10) geleitet. Der Vorgang kann beliebig oft wiederholt werden ohne das die Leistungsfähigkeit der Anlage nachlässt.The weight ( 7 ) which is still at the top of the shaft ( 8th ) is now unlocked by the subsequent downward movement of the weight ( 8th ) drives through the steel cable ( 6 ) with the weight ( 7 ) connected winds ( 4 ) by the resulting rotational movement a generator ( 5 ), this converts the rotary motion into electrical energy, this is then via the mains to the consumer ( 10 ). The process can be repeated as often as desired without the performance of the system wears off.

Die maximalen Zughöhen und Falltiefen des Gewicht (7) können so gesteuert werden das ständig genügend Reserven zum kurzfristigen aufnehmen oder abgeben von Ernergie vorhanden sind.The maximum lift heights and drop depths of the weight ( 7 ) can be controlled in such a way that constantly enough reserves for short-term recording or release of energy are available.

Claims (8)

mechanische Energiespeicheranlage zur gezielten Aufnahmen und Abgabe von überschüssiger oder fehlender elektrischer Energie. dadurch gekennzeichnet, dass elektrische Energie durch einen Elektromotor (3) in eine Drehbewegung umgewandelt wird, das durch diese Drehbewegung eine Winde (4) angetrieben wird, welche mit Hilfe eines Stahlseils (6) ein Gewicht (7) das in einem Schacht (8) hängt nach oben ziehen kann. Die so eingespeicherte Energie kann durch Herablassen des Gewichts (7), welches dann mit Hilfe des Stahlseils (6) die Winde (4) in Drehung versetzt, welche einen Generator (5) antreibt, wieder in elektrische Energie umgewandelt und ins Netz eingespeist werden.mechanical energy storage system for targeted recording and delivery of excess or missing electrical energy. characterized in that electrical energy by an electric motor ( 3 ) is converted into a rotational movement, which by this rotational movement a winch ( 4 ), which by means of a steel cable ( 6 ) a weight ( 7 ) in a shaft ( 8th ) hangs up. The stored energy can be reduced by lowering the weight ( 7 ), which then with the help of the steel cable ( 6 ) the winds ( 4 ), which is a generator ( 5 ), be converted back into electrical energy and fed into the grid. Mechanische Energiespeicheranlage nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Gewicht (7) wenn es sich im oberen Bereich des Schachtes (8) befindet abgelassen werden kann.Mechanical energy storage system according to claim 1, characterized in that the weight ( 7 ) if it is in the upper part of the shaft ( 8th ) can be drained. Mechanische Energiespeicheranlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Winde (4) die über ein Stahlseil (6) mit dem Gewicht (7) verbunden ist, beim herablassen des Gewichts (7) in eine Drehbewegung versetzt wird.Mechanical energy storage installation according to one of the preceding claims, characterized in that the winds ( 4 ) via a steel cable ( 6 ) with the weight ( 7 ), when lowering the weight ( 7 ) is set in a rotary motion. Energiespeicheranlage nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass durch die Drehbewegung der Winde (4) ein Stromgenerator (5) angetrieben wird.Energy storage system according to one of the preceding claims, characterized in that by the rotational movement of the winch ( 4 ) a power generator ( 5 ) is driven. Energiespeicher nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet dass durch das hochziehen des Gewichts (7) mittels Elektromotor (3), elektrische Energie in mechanische Energie umgewandelt und eingespeichert werden kann.Energy store according to one of the preceding claims, characterized in that by pulling up the weight ( 7 ) by means of an electric motor ( 3 ), electrical energy can be converted into mechanical energy and stored. Energiespeicheranlage nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Generator (5) den wiedererzeugten elektrischen Strom an das Stromnetz (9) abgibt.Energy storage installation according to one of the preceding claims, characterized in that the generator ( 5 ) the regenerated electrical power to the power grid ( 9 ). Energiespeicheranlage nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekenzeichnet, dass, elektrische Energie mit Hilfe der Vorgenannten Komponenten, auf die beschriebene Weise in mechanische Energie umgewandelt wird (Hochziehen des Gewichts (7)) und auf die umgekehrte Weise wieder in elektrische Energie zurückverwandelt werden kann (Ablassen des Gewichts (7)) und damit sowohl positive als auch negative elektrische Energie gespeichert und gezielt wieder abgegeben werden kann, um eine optimale Netzstabilität zu gewährleisten.Energy storage installation according to one of the preceding claims, characterized in that electrical energy with the aid of the abovementioned components is converted into mechanical energy in the manner described (pulling up of the weight ( 7 )) and in the reverse manner can be converted back into electrical energy (lowering the weight ( 7 )) and thus both positive and negative electrical energy stored and targeted can be given back to ensure optimum network stability. Energiespeicheranlage nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels elektronischer Steuerung die aufzunehmende bzw. abzugebende Energiemenge sowie der Zeitpunkt und die Zeitdauer genau regulierbar sind.Energy storage system according to one of the preceding claims, characterized characterized in that by means of electronic control, the male or female amount of energy to be delivered as well as the time and duration exactly are adjustable.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2503268A (en) * 2012-06-21 2013-12-25 James Bruce Johnson Electrical generator with lifted and lowed weight
GB2506133A (en) * 2012-09-20 2014-03-26 Warwick John Bergland Electrical energy storage and generating unit with suspended weight

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2503268A (en) * 2012-06-21 2013-12-25 James Bruce Johnson Electrical generator with lifted and lowed weight
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