DE202011051017U1

DE202011051017U1 - power plant

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Publication number: DE202011051017U1
Application number: DE202011051017U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-08-17
Filing date: 2011-08-17
Publication date: 2012-11-19
Anticipated expiration: 2021-08-18

Abstract

Kraftwerk unter Verwendung wenigstens zweiter auf unterschiedlichem Höhenniveau angeordneter und miteinander gekoppelter Speicherbehälter zum Speichern von Wasser in der Art eines Pumpspeicherkraftwerkes, – wobei in wenigstens zwei Speicherbehältern jeweils mindestens eine Auftriebsmaschine mit Auftriebskörpern angeordnet ist, – unter jeder Auftriebsmaschine ein Luftspeicher angeordnet ist, in welchem sich bei Füllen eines Speicherbehälter mit Wasser die Luft speichert und – dass die Luft aus dem Luftspeicher den Auftriebskörpern zuführbar ist, die dadurch nach oben steigen, wodurch wenigstens eine mit diesen in Verbindung stehende Achse in Rotation versetzt wird, die mit einem Generator gekoppelt ist.Power plant using at least two storage tanks arranged at different levels and coupled to one another for storing water in the manner of a pumped storage power plant, - at least one buoyancy machine with buoyancy bodies being arranged in at least two storage tanks, - under each buoyancy machine an air reservoir is arranged in which stores the air when a storage tank is filled with water and - that the air from the air reservoir can be fed to the buoyancy bodies, which thereby rise upwards, whereby at least one axis connected to them is set in rotation, which is coupled to a generator.

Description

Die Erfindung betrifft ein insbesondere ökologisches Kraftwerk, welches auf der Basis eines Energiespeichers mit zwei Wasserbecken, die auf unterschiedlichem Höhenniveau angeordnet sind, arbeitet. The invention relates to a particular ecological power plant, which works on the basis of an energy storage with two basins, which are arranged at different height level.

Das Gebrauchsmuster ermöglicht, dass der Wirkungsgrad eines Pumpspeicherkraftwerkes (PSW) von ca. 70–85 % um einen außerordentlichen Wert angehoben werden kann. The utility model allows the efficiency of a pumped storage power plant (PSW) of approximately 70-85% to be increased by an extraordinary amount.

Erfindungsgemäß wird als Speichermedium wird zusätzlich die Umgebungsluft genutzt, welche im unteren Teil des Ober- bzw. Unterbeckens des Pumpspeicherkraftwerkes in einer Speicherglocke vorgehalten wird, welche an ihrer Unterseite offen ist. Diese Luft wird Auftriebskörpern einer Auftriebsanlage zugeführt, die im Wasser des jeweiligen Beckens nach oben steigen und dadurch wenigstens eine Welle antreiben, die wiederum über ein Getriebe mit einem Generator gekoppelt ist. According to the invention as storage medium, the ambient air is additionally used, which is held in the lower part of the upper or lower basin of the pumped storage power plant in a storage bell, which is open at its bottom. This air is supplied to buoyancy bodies of a buoyancy system, which rise in the water of the respective pool upwards and thereby drive at least one shaft, which in turn is coupled via a transmission with a generator.

Grundprinzip: Rationale:

Durch Absinken des Wasserspiegels unter den Rand der Speichergocke, füllt sich der Glockenraum mit Umgebungsluft. By lowering the water level below the edge of the memory gothic, the bell room fills with ambient air.

Beim Ansteigen des Wasserspiegels wird die Luft durch den anliegenden Wasserdruck entsprechend verdichtet, bleibt aber für das Auftriebskraftwerk als zusätzlich gewonnenes Energiepotential erhalten. When the water level rises, the air is compressed accordingly by the applied water pressure, but remains for the buoyancy power plant as additionally obtained energy potential.

Erst wenn der Wasserstand die Auftriebsäule des Aquamat in dem jeweiligen Becken überdeckt, kann die gespeicherte Luft in den Kreislauf dieser Auftriebsanlage dosiert zugeführt werden, welche dann als ein offenes System arbeitet. Only when the water level covers the buoyancy column of the Aquamat in the respective basin, the stored air can be metered into the circulation of this buoyancy system, which then operates as an open system.

Auf diese Weise wird ein Speichermedium nutzbar gemacht, welches weder besorgt bzw. entsorgt werden muss, da letztlich das neue Energiepotential aus Luft besteht und sich als ein Nebenprodukt technisch bedingter Abläufen der PSW-Technologie zur Verfügung stellt. In this way, a storage medium is used, which must be neither worried nor disposed of, since ultimately the new energy potential consists of air and provides as a by-product of technical processes of the PSW technology.

Die Funktionsweise ist gleich der Grundkonzeption des Aquamat 2003, der in der Gebrauchsmusteranmeldung, Aktenzeichen DE nur dass die Luft nicht durch ein Verschlusssystem in die Wassersäule eines Beckens eingebracht werden muss, sondern das Wasser in die umgebende Luft der Speicherglocke. The operation is equal to the basic concept of the Aquamat 2003, which in the utility model application, file number DE only that the air must not be introduced through a closure system in the water column of a basin, but the water in the surrounding air of the storage bell.

Um dieses System in bereits bestehende Anlagen integrieren zu können, müssten die Abläufe intern gesteuert werden, um dass diese sich nicht gegenläufig behindern. In order to be able to integrate this system into existing systems, the processes would have to be controlled internally so that they do not hinder each other in opposite directions.

Den doppelten Leistungszuwachs (bzw. Speicherkapazität) kann man erzielen, wenn ein Aquamat im Oberbecken und ein zweiter im Unterbecken installiert wird. The double performance increase (or storage capacity) can be achieved if an Aquamat is installed in the upper basin and a second in the lower basin.

Das zwischengeschaltete "Pumpspeicherwerk" dient einmal zur Aufnahme von auftretende Lastspitzen im Netz, zum anderen als Mittel zum Zweck, um durch günstigen Strom zusätzliche Elektroenergie mit den jeweiligen Aquamaten I und II zu produzieren. The intermediate "pumped storage plant" is once used to absorb peak loads occurring in the network, on the other hand as a means to an end, to produce by favorable current additional electric energy with the respective Aquamaten I and II.

Funktionsweise functionality

ökologisches Kraftwerk mit Energiespeicher ecological power plant with energy storage

Das Gebrauchsmuster besteht aus einem Oberbecken und einem Unterbecken. Diese stehen in der Funktionsweise eines Pumpspeicherkraftwerkes zueinander. The utility model consists of an upper basin and a lower basin. These are related to each other in the mode of operation of a pumped storage power plant.

Der mittlere Pumpenteil mit der wechselseitig nutzbaren Turbine übernimmt die Versorgung der beiden Becken mit Wasser. The middle pump section with the mutually usable turbine takes over the supply of water to the two basins.

Als zusätzliches Speichermedium wird die Umgebungsluft genutzt, welche im unteren Teil des Ober- bzw. Unterbeckens in einer Speicherglocke vorgehalten wird. Die Speicherglocke ist an ihrer Unterseite offen. As an additional storage medium, the ambient air is used, which is kept in the lower part of the upper or lower basin in a storage bell. The storage bell is open at the bottom.

Durch Absinken des Wasserspiegels unter den Rand dieser Glocke, füllt sich der Glockenraum mit Umgebungsluft. By sinking the water level under the edge of this bell, the bell room fills with ambient air.

Beim Ansteigen des Wasserspiegels wird die Luft durch den anliegenden Wasserdruck entsprechend verdichtet, bleibt aber für das Auftriebkraftwerk als zusätzlich gewonnenes Energiepotential erhalten. When the water level rises, the air is compressed accordingly by the applied water pressure, but remains for the buoyancy power plant as additionally obtained energy potential.

Erst wenn der Wasserstand die Auftriebmaschine des Aquamat in dem jeweiligen Becken überdeckt, kann die gespeicherte Luft in den Kreislauf dieser Auftriebanlage dosiert zugeführt werden, welche dann in einem offenen System arbeiten kann. Die Auftriebanlage ist jeweils mit einem Generator gekoppelt. Only when the water level covers the buoyancy machine of the Aquamat in the respective basin, the stored air can be metered into the cycle of this buoyancy system, which can then work in an open system. The buoyancy system is in each case coupled to a generator.

Die Funktionsweise ist gleich der Grundkonzeption des Aquamat 2003, nur dass die Luft nicht durch ein Verschlusssystem in den Wasserstand eines Beckens eingebracht werden muss, sondern das Wasser in die umgebende Luft der Speicherglocke. The functionality is the same as the basic concept of the Aquamat 2003, except that the air does not have to be introduced into the water level of a pool through a closure system, but the water into the surrounding air of the storage bell.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels und zugehöriger Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment and associated drawings. Show it:

1 Prinzipaufbau, wobei das Oberbecken mit Wasser gefüllt ist, 1 Basic structure, whereby the upper basin is filled with water,

2 das Wasser strömt aus dem Oberbecken in das Unterbecken, 2 the water flows from the upper basin into the lower basin,

3 das Unterbecken ist mit Wasser gefüllt, 3 the lower basin is filled with water,

4 das Luftpolster in der Glocke des Unterbeckens ist aufgebraucht, 4 the air cushion in the bell of the lower basin has been used up,

5 die Rückführung der Wassermenge in das Oberbecken, 5 the return of the amount of water in the upper basin,

6 das Obernecken ist mit Wasser gefüllt und das Auftriebskraftwerk arbeitet m,it der aus der Glocken in Obernecken strömenden Luft. 6 the upper corner is filled with water and the buoyancy plant works m, it the air flowing from the bells in upper corners.

Beschreibung der Technologie gemäß der 1 bis 6:
Der Aufbau und die Funktionsweise des Oberbeckens 1 und des Unterbeckens 2 sind identisch. Das Oberbecken 1 ist mit dem Unterbecken 2 durch Fallrohre 3 und eine Umkehrturbine 4 verbunden. Description of the technology according to the 1 to 6 :
The structure and functioning of the upper basin 1 and the lower basin 2 are identical. The upper basin 1 is with the lower basin 2 through downpipes 3 and a reversing turbine 4 connected.

Das Oberbecken 1 gemäß 1 ist in der Ausgangsposition (Ruhestellung) mit Wasser W gefüllt und befindet sich in Ruhestellung. Die darin befindliche (z.B. nach oben gepumpte oder anderweitig eingebrachte) Wassermenge dient als potentieller Energiespeicher. Auch in der Luftglocke (Speicherglocke 5) befindet sich Wasser W. Die Speicherglocke 5 im Unterbecken 2 befindet sich in der Ruhestellung (Speicherposition Luft L), wobei sich in dieser und im Unterbecken Luft L befindet. Sowohl im Oberbecken 1 als auch im Unterbecken 2 ist jeweils mindestens Umlaufsystem in Form einer Auftriebsmaschine (nachfolgend auch als Aquamat bezeichnet) aus Auftriebskörpern 10, die an einem Zugmittel 11 befestigt sind angeordnet. Jeder Auftriebskörper 10 weist in Umlaufrichtung (Pfeilrichtung) einen Boden 10.1 und eine dem Boden 10.1 gegenüberliegende Öffnung 10.2 auf. Es sind eine obere Umlenkachse A1 und eine untere Umlenkachse A2 vorhanden. Eine oder beide Umlenkachsen A1, A2 sind (vorzugsweise über ein nicht dargestelltes Getriebe) mit einem Generator (ebenfalls nicht dargestellt) zur Stromerzeugung verbunden Die Hauptbestandteile des Aquamaten (der Auftriebsmaschine 7) sind nur in 1 angegeben. The upper basin 1 according to 1 is filled in the starting position (rest position) with water W and is at rest. The amount of water contained therein (eg pumped up or otherwise introduced) serves as a potential energy storage. Also in the air bell (storage bell 5 ) there is water W. The storage bell 5 in the lower basin 2 is in the rest position (storage position air L), which is in this and in the lower basin air L is located. Both in the upper basin 1 as well as in the lower basin 2 is in each case at least circulation system in the form of a buoyancy machine (hereinafter also referred to as Aquamat) from buoyancy bodies 10 attached to a traction device 11 attached are arranged. Every buoyancy body 10 has a bottom in the direction of rotation (arrow) 10.1 and one to the ground 10.1 opposite opening 10.2 on. There are an upper deflection axis A1 and a lower deflection axis A2. One or both deflection axes A1, A2 are (preferably via a transmission, not shown) with a generator (also not shown) connected to generate electricity The main components of Aquamaten (the buoyancy machine 7 ) are only in 1 specified.

Gemäß 2 stürzt vom Oberbecken 1 das Wasser W, wenn dieses Abgelassen wird, über ein oder mehrere Fallrohre 3 durch ein oder mehrere Turbinen 4 in das Unterbecken 2, flutet dieses und verdichtet in der Speicherglocke 5 das Speichermedium Luft L. Bei diesem Prozess wird wie in einem Pumpspeicherwerk durch die Fallgeschwindigkeit des Wassers W über die Turbine 4 Elektroenergie erzeugt. Der Vorgang ist beendet, wenn das Unterbecken 2 gemäß 3 Mit Wasser W gefüllt ist. Bei Fluten des Unterbeckens 2 entsteht dabei in der Speicherglocke 5 ein Luftpolster mit der darin gespeicherten Luft L. According to 2 crashes from the upper basin 1 the water W, when it is drained, via one or more downcomers 3 through one or more turbines 4 in the lower basin 2 , flood this and compact in the storage bell 5 the storage medium air L. In this process, as in a pumped storage plant by the falling speed of the water W through the turbine 4 Electric energy generated. The process is finished when the lower basin 2 according to 3 Is filled with water W. At floods of the lower basin 2 arises while in the storage bell 5 an air cushion with the air stored therein L.

Aus der unteren Speicherglocke 5 wird nun gemäß 3 über ein Ventil 12 dosiert Luft L in die Auftriebskörper 10 der Auftriebmaschine 7 abgelassen. Dadurch bewegen sich die mit Luft gefüllten Auftriebskörper 10 in Pfeilrichtung nach oben. Am oberen Umkehrpunkt entweicht die Luft L aus den Auftriebskörpern 10 und diese füllen sich wieder mit Wasser W und sinken nach unten. Dadurch rotiert das Zugmittel 11 um die Achsen A1, A2 und diese bzw. die entsprechenden Abtriebswelle/n rotiert/rotieren ebenfalls. Die Auftriebmaschine 7 ist über die Abtriebswelle (in den Achsen A1 und/oder A2) mit einem nicht dargestellten Generator gekoppelt, welcher Elektroenergie erzeugt. From the lower storage bell 5 will now according to 3 via a valve 12 doses air L into the buoyancy bodies 10 the buoyancy machine 7 drained. As a result, the buoyant bodies filled with air move 10 in the direction of the arrow upwards. At the upper reversal point, the air L escapes from the buoyant bodies 10 and these fill up again with water W and sink down. As a result, the traction means rotates 11 about the axes A1, A2 and this or the corresponding output shaft / s also rotate / rotate. The buoyancy machine 7 is coupled via the output shaft (in the axes A1 and / or A2) with a generator, not shown, which generates electrical energy.

Ist die Luft gemäß 4 aus der unteren Speicherglocke 5 aufgebraucht und diese mit Wasser W gefüllt (s. 5) befindet sich das Unterbecken 2 ebenfalls (wie das Oberbecken 1 in Ruhestellung. Das Oberbecken 1 befindet sich dabei in Speicherposition Luft. Is the air according to 4 from the lower storage bell 5 used up and filled with water W (s. 5 ) is the lower basin 2 also (like the upper basin 1 at rest. The upper basin 1 is in the storage position air.

Nun erfolgt nach 5 die Rückführung der Wassermenge (Wasser W) aus dem Unterbecken 2 über die Pumpfunktion der Umkehrturbine 4 und den Fallrohren 3 in das Oberbecken 1. Dabei Verdichtet in der Speicherglocke 5 im Oberbecken 1 das Speichermedium Luft L. Der Vorgang ist beendet, wenn das Oberbecken 1 mit Wasser W gefüllt ist (s. 6). Well done after 5 the return of the amount of water (water W) from the lower basin 2 about the pumping function of the reversible turbine 4 and the downpipes 3 in the upper basin 1 , It compresses in the storage bell 5 in the upper basin 1 the storage medium air L. The process is finished when the upper basin 1 filled with water W (s. 6 ).

Jetzt wird aus der Speicherglocke 5 des Oberbeckens 1 über ein Ventil 13 dosiert Luft L in die Auftriebskörper 10 der Auftriebmaschine 7 geblasen (6). Diese steigen (wie vorher in 3 zum Unterbecken beschrieben) in Pfeilrichtung nach oben und werden oben umgelenkt, wodurch die Luft L entweicht und sich die Auftriebskörper 10 wieder mit Wasser füllen und sich nach unten bewegen. Die Auftriebmaschine 7 ist mit einem Generator gekoppelt, welcher bei einer Rotation der Auftriebsmaschine 7 über das mitlaufende Zugmittel 11, welches die hier nicht bezeichneten Achsen antreibt, Elektroenergie erzeugt. Ist die Luft L aus der Speicherglocke 5 verbraucht, besteht der in 1 dargestellte Ausgangszustand. Now it's out of the storage bell 5 of the upper basin 1 via a valve 13 doses air L into the buoyancy bodies 10 the buoyancy machine 7 blown ( 6 ). These rise (as before in 3 described to the lower basin) in the direction of the arrow upwards and are deflected at the top, whereby the air L escapes and the buoyancy bodies 10 refill with water and move down. The buoyancy machine 7 is coupled to a generator which upon rotation of the buoyancy machine 7 over the revolving traction means 11 , which drives the axes not designated here, generates electrical energy. Is the air L from the storage bell 5 Consumed, the in 1 illustrated initial state.

Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird ein ökologisches Kraftwerk geschaffen, welches Energie mit einem hohen Wirkungsgrad erzeugt. Als Oberbecken und Unterbecken können die Becken eines herkömmlichen Pumpspeicherwerkes genutzt werden. Diese sind dann im Oberbecken und/oder im Unterbecken mit einer Auftriebsmaschine bestückt, die Strom erzeugt, auch wenn das eigentliche Pumpspeicherwerk nicht arbeitet. Das Hochpumpen des Wassers aus dem Unterbecken in das Oberbecken erfolgt dabei bevorzugt in Zeiten, wenn die Strompreise gering sind. In Zeiten hoher erzielbarer Strompreise kann durch die Aquamaten oder durch die Turbine Strom bereitgestellt werden. With the solution according to the invention an ecological power plant is created, which generates energy with a high efficiency. The basins and lower basins can be used for the basins of a conventional pumped storage plant. These are then fitted in the upper basin and / or lower basin with a buoyancy machine that generates electricity, even if the actual pumped storage plant is not working. The pumping up of the water from the lower basin into the upper basin is preferably carried out in times when the electricity prices are low. In times of high achievable electricity prices, electricity can be provided through the aquamats or through the turbine.

Selbstverständlich können auch entsprechend dimensionierte Behälter als Unter- und Oberbecken verwendet werden, die auf unterschiedlichem Höhenniveaus angeordnet sind, so dass die Anlage auch für die Stromversorgung einzelner Wohn- bzw. Industrieobjekte oder -Parks wirtschaftlich arbeitet. Of course, appropriately sized containers can be used as a lower and upper tank, which are arranged at different heights levels, so that the system works economically for the power supply of individual residential or industrial objects or parks.

Claims

Power plant using at least two arranged at different height level and coupled to each other storage tank for storing water in the manner of a pumped storage power plant, Wherein at least one buoyancy machine with buoyant bodies is arranged in at least two storage containers, - Under each buoyancy machine, an air reservoir is arranged, in which stores when filling a storage container with water, the air and - That the air from the air reservoir can be supplied to the buoyancy bodies, thereby rising up, whereby at least one associated with this axis is set in rotation, which is coupled to a generator.