DE202013000342U1

DE202013000342U1 - Energy supply system

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Publication number: DE202013000342U1
Application number: DE201320000342
Authority: DE
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Priority date: 2013-01-11
Filing date: 2013-01-11
Publication date: 2013-02-01
Anticipated expiration: 2023-01-12

Abstract

Energiewirtschaftliches Versorgungssystem, insbesondere für Volkswirtschaften mit regenerativer Energieversorgung, gekennzeichnet durch eine Energie-Regelspeichereinrichtung in Verbindung mit regenerative Energie-Wandlern zur Wandlung regenerativ bereitgestellter Energie in elektrische Energie oder in regenerierbare Energieträger, wobei die Energie-Regelspeichereinrichtung einerseits mit Energieträger-Lagerstätten zur Lagerung von zumindest teilweise aus regenerativer Energie erzeugten regenerierbaren Energieträgern und mit einem Energieversorgungsnetz verbunden ist.Energy industry supply system, in particular for economies with regenerative energy supply, characterized by an energy control storage device in conjunction with regenerative energy converters for converting regeneratively provided energy into electrical energy or renewable energy sources, wherein the energy control storage device on the one hand with energy storage deposits for storage of at least partially generated from renewable energy renewable energy sources and is connected to a power grid.

Description

Die Erfindung betrifft ein energiewirtschaftliches Versorgungssystem sowie ein Verfahren zur Energieversorgung, insbesondere für Volkswirtschaften mit zumindest partiell auf der Grundlage regenerativer (erneuerbarer) Energien beruhender Energieversorgung. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Energieerzeugung.The invention relates to a power supply system and a method for energy supply, in particular for economies with at least partially based on renewable (renewable) energy energy supply. The invention further relates to a method for generating energy.

Die Nutzung elektrischer Energie ist eine der Lebensgrundlagen der Menschheit ebenso wie die Nutzung verfügbarer Ressourcen zur Erzeugung dieser elektrischen Energien durch entsprechende Energiewandlung. Bisher wurde elektrische Energie vornehmlich aus Fossilen Energieträgern wie Kohle, Erdöl, Erdgas oder durch Nutzung der Energie spaltbaren Materials (Uran) erzeugt. In jüngerer Zeit gewinnt die Erzeugung elektrischer Energie aus der Wandlung „erneuerbarer” (im Rahmen dieser Anmeldung als „regenerativer”) Energien bezeichnet, wie Wind- und Sonnenenergie, zunehmend an Bedeutung.The use of electrical energy is one of the livelihoods of humanity as well as the use of available resources to generate these electrical energy through appropriate energy conversion. So far, electrical energy has been generated primarily from fossil fuels such as coal, oil, natural gas or by using the energy-fissile material (uranium). More recently, the generation of electrical energy from the conversion of "renewable" (referred to in the context of this application as "regenerative") energies, such as wind and solar energy, is becoming increasingly important.

Der homo sapiens kultiviert seine Welt seit etwa 15.000 Jahren. Eine Technifizierung der Energie war bisher nicht oder fast nicht dabei. Angesichts der Physikrenaissance durch neue Fragen – etwa im Bereich der Relativitäts- und Quantenfeld-Theorie – schafft es der Mensch vielleicht, die kosmische Energie und ihre irdische Nutzung zu begreifen. Aufgabe ist die Entwicklung einer Energiekultur und damit die Überwindung des Dranges zur Aneignung, der uns aus Primatenzeiten beherrscht. Die Zivilisierung der energetischen Kräfte wird die Autonomie des Menschen stärken. Der Energieerhaltungsatz ist seit 1842 formuliert und seine Gültigkeit seither bestätigt, quer durch die Physik von Quant bis Kosmos:

– Die Gesamtenergie in einem geschlossenen System bleibt konstant – Schon die Begriffe „Urknall” oder „Big Bang” assoziieren Zusammenhänge mit Kraft. Sie gelten als Beginn von Materie, Raum und Zeit, geschehen vor 13,7 Milliarden Jahren. Vor 4,6 Milliarden Jahren beginnt der Planet Erde sich zu formen. Vor 0,5 bis 0,7 Milliarden Jahren sind „bereits” die heutigen Energielagerstätten von Kohle, Rohöl und Erdgas entstanden. Neben den Fragen nach dem „Davor” (z. B. die Singularität) und dem „Danach” (z. B. der Wärmetod) interessieren mögliche Einflüsse auf die Spanne dazwischen, d. h. die Lebensdauer des Universums. Sie wird derzeit geschätzt auf 20 Milliarden Jahre. Die Zukunft beträgt nach der Urknall-Hypothese noch 6,3 Milliarden Jahre.

Homo sapiens has been cultivating his world for about 15,000 years. Technification of the energy was not or not at all present. In the face of the physics renaissance of new questions - for example in the field of relativity and quantum field theory - man may be able to grasp the cosmic energy and its earthly use. The task is the development of an energy culture and thus the overcoming of the urge to appropriation, which dominates us from primate times. The civilization of energetic forces will strengthen man's autonomy. The law of conservation of energy has been formulated since 1842 and its validity has since been confirmed, right through the physics of quantum to cosmos:

- The total energy in a closed system remains constant - even the terms "Big Bang" or "Big Bang" associate connections with power. They are considered the beginning of matter, space and time, happened 13.7 billion years ago. 4.6 billion years ago, the planet Earth begins to form. Between 0.5 and 0.7 billion years ago, today's energy deposits of coal, crude oil and natural gas have already been created. Besides the questions about the "before" (eg the singularity) and the "after" (eg the heat death), there are possible influences on the span between them, ie the lifetime of the universe. It is currently estimated at 20 billion years. The future is still 6.3 billion years after the Big Bang hypothesis.

Der Planet und seine Atmosphäre haben sich erst seit 1–2 Millionen Jahren so weit entwickelt, dass menschliches Leben entstehen konnte. Es überlebte nach der animalischen Urform, Gegebenheiten der Umwelt zu sammeln und zu jagen. Seit etwa 15.000 Jahren wird diese Lebensweise der Aneignung gestaltet durch den Zivilisierungsprozess. Entwicklungsbereiche waren etwa Ackerbau, Viehzucht. Handwerk, später Industrie, Handel und Dienstleistungen. Die sich daraus ableitende Sesshaftigkeit, Arbeitsteilung u. a. führte zur Bildung von Horden, Gemeinschaften, dann Dörfern und seit 5 bis 6.000 Jahren von Städten. Die Folgen der Entwicklungen sind zunehmend wechselseitige Transformationen der Triade: Welt, Mensch und deren Kultur. Die Weltbevölkerung lag über die Jahrhunderte bei 1 Milliarde. Erst ab Mitte des 19. Jh. stieg die Zahl an, liegt heute bei 7 Milliarden und nimmt voraussichtlich weiter zu. Während im horizontalen Teil der entsprechenden Graphik das Thema der Zivilisation infolge hoher Sterblichkeit der Erhalt der Spezies war, sorgt der Anstieg der Kurve allmählich für Ängste vor Übervölkerung.The planet and its atmosphere have developed so far for only 1-2 million years that human life could arise. It survived, according to the primitive animal form, to collect and hunt environment conditions. For about 15,000 years, this lifestyle of appropriation is shaped by the civilization process. Development areas were, for example, agriculture, livestock. Craft, later industry, trade and services. The resulting sedentary, division of labor u. a. led to the formation of hordes, communities, then villages and cities for 5 to 6,000 years. The consequences of developments are increasingly reciprocal transformations of the triad: world, human and their culture. The world population has been 1 billion over the centuries. It was not until the middle of the 19th century that the number increased to 7 billion and is expected to increase. While in the horizontal part of the corresponding graph, the subject of civilization was the conservation of the species due to high mortality, the rise in the curve is gradually causing fears of overpopulation.

Ägypten, das Einstromland zwischen Sand und Salzwasser, hielt zur der Zeit der Pharaonen die Sonnenscheibe für ein göttliches Wesen und dessen Kräfte für die Quelle irdischen Lebens. Die Sorge um den täglichen Sonnenaufgang bewegte die Bevölkerung, den zeitweise sogar monotheistischen Sonnengott entsprechend zu verehren und den heiligen Skarabäus um Unterstützung zu bitten beim Transport der Sonnenbarke durch die Nacht.Egypt, the land of infiltration between sand and saltwater, considered the solar disc to be a divine being at the time of the Pharaohs, and its powers to be the source of earthly life. The concern for the daily sunrise moved the population to worship the occasionally even monotheistic sun god and to ask the holy scarab for support in transporting the sun bark through the night.

Zeus verbietet – nach altgriechischer Sage – dem Titan Prometheus, die Menschen zu lehren, mit Feuer umzugehen. Der ertappte Held wird an Felsen gekettet. Ein Adler zivilisiert sein Naturell als Jäger, indem er täglich von seinem Opfer die nachgewachsene Leber „erntet”. Befreit wird der Wärmelehrer nach Jahren der Quäl von Herkules dem Sohn des Zeus.Zeus forbids - according to ancient Greek legend - the Titan Prometheus to teach people to deal with fire. The caught hero is chained to rocks. An eagle civilizes its nature as a hunter by "harvesting" the regrown liver daily from its victim. The heat teacher is freed after years of torture by Hercules the son of Zeus.

In Europa entwickelt sich etwa seit dem Mittelalter aus der Erfahrung schrumpfender Urwaldbestände, wenn auch zögerlich und vereinzelt, eine Forstwirtschaft und die Herstellung von Holzkohle als erste Art eines zumindest modifizierten Energiespeichers. Doch versiegen diese Ansätze einer Kräftezivilisierung überwiegend im Zuge der Ersten Industriellen Revolution als Folge der Entdeckung der fossilen Brennstoffe. Bis ins 20. Jh. gelten Kohle, Öl und Gas als praktisch unerschöpfliche Ressourcen, die den Bereich der Kräftespeicher wieder in die Urphase steinzeitlicher Aneignung zurückfallen lassen. Erst die stark steigenden Bevölkerungszahlen wecken allmählich das Bewusstsein von der Endlichkeit der fossilen Geschenke der Erdgeschichte, ohne dass es jedoch zu Ansätzen einer eigenständigen Energiezivilisation kommt. Nicht einmal die sich einer Milliarde nähernden Jahre biologischer Erdgeschichte löst eine Bewahrreflexion zugunsten der Entwicklungskostbarkeit unserer biologischen Vorfahren aus. Der Aneignungsdrang erscheint dominant.In Europe, for example, since the Middle Ages, forestry and the production of charcoal as the first form of an at least modified energy store has developed from the experience of declining jungle stocks, albeit hesitantly and occasionally. However, these approaches to civilization of force are largely dying out in the wake of the First Industrial Revolution as a result of the discovery of fossil fuels. Until the 20th century, coal, oil and gas are regarded as practically inexhaustible resources, which return the field of energy storage back to the original phase of Stone Age appropriation. It is only the rapidly increasing population that gradually awakens the awareness of the finite nature of fossil gifts in the history of the earth, without, however, coming to terms with an independent energy civilization. Not even one billion years of biological geological history trigger a preservation reflection in favor of the developmental costability of our biological ancestors. The urge for appropriation appears dominant.

Als Alternative wird die Atomphysik genutzt, um nukleare Kräfte u. a. in Wärme und diese wiederum in Elektrizität für die Stromnetze zu wandeln. Zwar verharrt die Welt mit der Verwendung von Uran als begrenzt vorhandenes irdisches Element nach wie vor in der Aneignungsphase, lenkt jedoch ab von der aufgekommenen Erkenntnis der diversen Fossilienprobleme und versucht mit Stichworten wie Brückentechnologie oder CO₂-Ersparnis die Gefahren zu relativieren, die das Heißwassermachen begleiten in Form von radioaktiven Strahlen über Jahrtausende und der Unfähigkeit des Menschen, nukleare Prozesse souverain und sicher zu steuern. As an alternative, nuclear physics is used to convert nuclear forces into heat, and these in turn into electricity for the power grids. Although the world continues to use uranium as a limited terrestrial element in the acquisition phase, it distracts from the emerging knowledge of the various fossil problems and attempts to relativize the dangers of hot water with key words such as bridge technology or CO ₂ savings accompany in the form of radioactive radiation over thousands of years and the inability of humans to steer nuclear processes souverain and safely.

Summa Summarum befindet sich der Mensch heute im Bereich der für ihn frei verfügbaren Kräfte noch immer auf der Jäger-und-Sammler-Ebene der diversen Energievorräte und -lagerstätten. Die bekannten und vermuteten Energiemengen fossiler und nuklearer Art sind nach Meinung der Experten zur Hälfte verbraucht. Den verbleibenden Ressourcen steht eine vermutlich steigende Weltbevölkerung gegenüber. Um das Jahr 2050 wird eine Zahl von 10 Milliarden Menschen erwartet, etwa eine Verzehnfachung in den 200 Jahren seit der Bevölkerungsanstieg erstmalig in der Geschichte begann.Summing up, man is still at the hunter-gatherer level of various energy supplies and deposits in the area of his freely available powers. The known and assumed amounts of fossil and nuclear energy are half consumed in the opinion of the experts. The remaining resources face a presumably rising world population. By the year 2050, a figure of 10 billion people is expected, about a 10-fold increase in the 200 years since the population increase began for the first time in history.

Elektronelectron

Thales fand vor 2.600 Jahren die Phänomene elektrischer Ladungsträger an Bernsteinen. Er benannte er sie danach: Elektron. Elektrische Versuche zogen sich über die Zeiten bis im 18. Jh. – dank Dampf und Dynamo – die Elektrizität den physikalischen Durchbruch schaffte.Thales found the phenomenon of electric charge carriers on ambers 2,600 years ago. He named it after that: electron. Electrical experiments took place over the times until the 18th century - thanks to steam and dynamo - electricity made its physical breakthrough.

Im Bereich Schwachstrom entwickelte sich die heutige Informations- und Steuertechnologie zu einer bedeutenden Sparte der Volkswirtschaften. Allerdings war auch schon vor Internet, Computer, Telefon und Morse der römische Kaiser Tiberius in der Lage von der Villa Jovis auf Capri aus, sich per Lichtzeichen von Bergfeuerketten über die Lage an den Grenzen des Reiches zu informieren. Ähnlich begleiten Trommeln, Triangeln oder Spiegel die Geschichte der Informationstechnik. Jäger-und-Sammler Zwänge wie im Bereich der Kräfte scheinen in der Kommunikation weniger relevant.In the area of low power, today's information and control technology has developed into a significant section of the national economy. However, even before the Internet, computer, telephone and Morse, the Roman emperor Tiberius was in the position of the Villa Jovis on Capri, to inform himself by light signals from Bergfeuerketten on the situation at the borders of the empire. Similarly, drums, triangles or mirrors accompany the history of information technology. Hunter-gatherer compulsions as in the field of forces seem less relevant in communication.

Im Bereich Starkstrom scheitern im 19. Jh. Versuche, elektrische Kräfte nachhaltig zu lagern. Auch die Antriebstechnologien entscheiden sich, v. a. im mobilen Bereich für Verbrennungsmotoren, da seinerzeit die fossilen Vorräte als praktisch unbegrenzt galten und damit die bedarfgesteuerte Vorratsverfügbarkeit. Alternativ zur fehlenden Speicher- und Pufferung vermitteln die elektrischen Stromnetze den Eindruck von beliebiger Nutzung mittels der sogenannten Regelleistung. Der Aufwand des komplexen Phänomens soll statistisch bei typisch 50% der eingespeisten Energie liegen. Mit wachsendem Anteil von direkt eingeleitetem Sonnen- und Windstrom in das Netz kann nach den Verlautbarungen aufgrund der natürlichen Einspeisekriterien von weiter steigenden Regelleistungsverlusten ausgegangen werden.In the power industry, attempts to sustainably store electric power fail in the 19th century. The drive technologies also decide, v. a. in the mobile area for internal combustion engines, because at that time the fossil supplies were considered practically unlimited and thus the demand-controlled stock availability. As an alternative to the lack of memory and buffering, the electric power grids give the impression of any use by means of so-called control power. The complexity of the complex phenomenon should statistically be at typically 50% of the energy input. With increasing share of directly injected solar and wind power in the network can be assumed according to the statements due to the natural feed-in criteria of further increasing reserve power losses.

Seit dem politisch motivierten, überstürzten Umbau der deutschen Energieversorgung auf Basis regenerativer Energien verschärfen sich die Probleme eines Ungleichgewichts zwischen eingespeister und dem Stromnetz entnommener Leistung (samt Transportverlusten) aufgrund der physikalischen Gegebenheiten, dass Stromnetze diese Energie nicht speichern können und daher zu jedem Zeitpunkt die eingespeiste Leistung der Summe aus entnommener Leistung und der Verlustleistung (Transportverluste u. a.) entsprechen muss, um die Netzfrequenz konstant zu halten.Since the politically motivated, hasty conversion of the German energy supply on the basis of regenerative energies, the problems of an imbalance between fed-in power and the power grid (including transport losses) aggravate due to the physical conditions that electricity grids can not store this energy and therefore the fed at any time Power must correspond to the sum of the power drawn and the power loss (transport losses, etc.) in order to keep the grid frequency constant.

Insbesondere die vom Gesetzgeber erzwungene, bedarfsunabhängige Einspeisung von Windstrom führt zu einem hohen Bedarf an negativer Regelleistung und erheblichen Einnahmen der Windkrafterzeuger aus Steuermitteln (im Jahr 2006 wurden 300–600 Mio. Euro angesetzt), nachdem die technisch naheliegende und wirtschaftlich sinnvolle Lösung, bei Windspitzen die Überproduktion an der Quelle durch Herunterfahren der Leistungsabgabe der Windkraftanlagen wegzuregeln vom Gesetzgeber blockiert wurde, es vielmehr gesetzlich vorgeschrieben ist, den gesamten verfügbaren Windstrom ins Netz einzuspeisen und zu vergüten. Vergütet wird daher z. B. auch die Abnahme von elektrischer Energie und deren thermische Umwandlung in Verlustwärme, d. h. der Verbraucher bezahlt für etwas, nämlich Strom, das weder benötigt wird, noch überhaupt dem Verbraucher zur Verfügung steht.In particular, the demand-independent feed-in of wind power imposed by the legislator leads to a high demand for negative control power and considerable revenues of the wind energy producers from tax revenues (in 2006 300-600 million euros were set), after the technically obvious and economically sensible solution, with wind peaks the excess production at the source was shut down by shutting down the power output of the wind turbines blocked by the legislature, but it is required by law to feed the entire available wind power into the grid and pay. Is tempered z. As well as the decrease of electrical energy and their thermal conversion into heat loss, d. H. the consumer pays for something, electricity that is neither needed nor available to the consumer at all.

In den Wechselstromverteilnetzen ist die funktionsbedingte Frequenzpflege der genaue Ausgleich von Angebot und Nachfrage. Es geht um korrigierende Eingriffe, ausgelöst durch

a) keine oder zu geringe Einspeisung,
b) zu große Einspeisung,
c) zu großem Bedarf,
d) zu geringem Bedarf.

In AC distribution networks, functional frequency care is the exact balance of supply and demand. It is about corrective interventions, triggered by

a) no or too little feed,
b) too large a feed,
c) too much need
d) too little need.

Aufgabe der Regelleistung ist es in den Fällen (a, c) den fehlenden Strom durch schnell aktivierbare Elektrizitätswerke auszugleichen. In Fällen (b, d) wird die überschüssige Strommenge durch Ableiten aus dem Netzbereich entsorgt. Bei fehlerhaftem Ausgleich von Angebot und Nachfrage droht Netzausfall, auch „Blackout” genannt. Das Dilemma der Stromnetze macht der Zusammenprall der alten und neuen Methoden der Elektrizitäts-„Erzeugung” deutlich. Gewachsen aus Dampfmaschine und Dynamo erblickte das Stromnetz das Licht der Welt als Stromverteiler der gut berechenbaren Straßenbeleuchtung. Nach und nach bediente das Netz nicht mehr nur berechenbare, sondern auch andere öffentliche sowie gleichermaßen industrielle und private Verbraucher und wird, – außer von den üblichen fossilen und nuklearen Elektrizitätswerken zunehmend gespeist mit Strom aus frisch gewandelten Sonnen-Wind- und anderen Kräften im Rahmen der natürlichen Prozesskriterien.The task of the balancing power is to compensate for the lack of electricity in the cases (a, c) by quickly activatable power stations. In cases (b, d), the excess amount of electricity is disposed of by deriving from the network area. In the case of a faulty balancing of supply and demand, there is a risk of power failure, also called "blackout". The dilemma of the power grids makes clear the clash of old and new methods of electricity "generation". Grown from a steam engine and a dynamo, the power grid saw the light of day as the power distributor of the highly predictable street lighting. Gradually, the network was no longer just serving but also other public as well as industrial and private consumers, and will, apart from the usual fossil and nuclear power plants, be increasingly supplied with electricity from freshly converted solar wind and other forces within the framework of the natural process criteria.

Während die Netzfrequenzpflege pendelt zwischen möglichst schnell aktivierbaren Kraftwerken wie Gas- oder Pumpspeicher für das Einspeisen und bei Überangebot durch Entsorgen, fehlen generell Pufferspeicher für eine kontinuierliche, flexible Steuerung der Wechselstromnetze. Für kürzere und kleinere Versorgungsfälle sowie mobile und stationäre Verbraucher fertigt die Industrie auf Basis diverser elektrochemischer Prozesse einmal und mehrfach aufladbare Akkus, die im Rahmen ihrer chemischen Reaktionen Strom liefern. Ein industrieller Serien-Energiespeicher, eine „Bernstein”-Batterie auf Basis ruhender elektrischer Ladungen besteht bis heute nicht.While grid frequency maintenance shuttles between power plants that can be activated as quickly as possible, such as gas or pumped storage for feeding and oversupply due to disposal, there is generally a lack of buffer memory for continuous, flexible control of AC grids. For shorter and smaller supply cases, as well as mobile and stationary consumers, the industry manufactures once and several times rechargeable batteries based on various electrochemical processes, which supply electricity as part of their chemical reactions. An industrial series energy storage, an "amber" battery based on static electrical charges is still not.

Auch andere Verfahren zur Herstellung von Energiespeichern analog zu den nichterneuerbaren Fossilen oder nuklearen Vorräten existieren großtechnisch nicht. Photovoltaik, Solar-, Geo- und Hydrothermie, Wind-, Wasser- und Gezeitenkraft nutzen Energieformen des Planeten direkt und wandeln sie in elektrische Kräfte. Da entsprechende Speicher nicht bestehen, erfolgt die Einspeisung in das Stromnetz, ggf. auch eine unmittelbare „Vernichtung” an der Quelle mit entsprechenden volkswirtschaftlichen Schäden. Durch diesen Vorgang verliert der umgangssprachlich als „erneuerbare Energie” bezeichnete Strom seine Identität physikalisch wie administrativ und teilt das Schicksal der Regelleistung.Other methods for the production of energy storage analogous to the non-renewable fossils or nuclear supplies do not exist on a large scale. Photovoltaics, solar, geothermal and hydrothermal, wind, water and tidal power directly use energy forms of the planet and convert them into electrical forces. Since appropriate storage does not exist, the feed into the power grid, possibly also an immediate "destruction" at the source with corresponding economic damage. Through this process, the colloquially called "renewable energy" stream loses its identity both physically and administratively and shares the fate of the control power.

Die Energieversorgung der Welt braucht den autonomen Zugriff der Menschen auf energetische Kräfte in Gegenwart und Zukunft. Dies erfordert die Entwicklung von Speichern und entsprechenden Technologien.The energy supply of the world needs the autonomous access of humans to energetic forces in present and future. This requires the development of storage and related technologies.

Erste Ansätze in dieser Richtrichtung ist die Verwendung nicht benötigter regenerativer Energie zur Erzeugung von Methangas aus H₂O und CO₂ mittels Elektrolyse, das in das bestehende Erdgasnetz eingespeist werden kann.The first approaches in this direction are the use of unneeded regenerative energy for the production of methane gas from H ₂ O and CO ₂ by means of electrolysis, which can be fed into the existing natural gas grid.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein energiewirtschaftliches Versorgungssystem, insbesondere für Volkswirtschaften mit einem hohen oder jedenfalls zunehmenden Anteil regenerativer Energieversorgung zu schaffen, bei dem regenerativ erzeugte Energie sinnvoll für den Betrieb des Energieverteilungsnetzes (Stromnetz) einsetzbar ist.The invention has for its object to provide an energy supply system, especially for economies with a high or at least increasing proportion of renewable energy supply, in the regenerative energy useful for the operation of the energy distribution network (power grid) can be used.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Versorgungssystem mit den Merkmalen des Schutzanspruches 1 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.This object is achieved by a supply system with the features of the protection claim 1. Preferred embodiments are the subject of the dependent claims.

Mit Hilfe eines Energie-Regelspeichers wird der frisch gewandelte, aus regenerativer Energie gewonnene Strom grundsätzlich in ein Produkt handhabbarer, vom Nutzer beliebig verfügbarer Energie. Wesentlich ist daher die Pufferung des Energieverteilungsnetzes (Stromnetzes) durch die Energie-Regelspeichereinrichtung in Verbindung mit stationären regenerierbare Energie-Lagerstätten, so dass nennenswerte Verluste durch Regelleistung entfallen. Vorzugsweise wird auch elektrische Energie auch in elektrischer Form in größerem Umfang ruhend gelagert.With the help of an energy storage system, the freshly converted electricity obtained from regenerative energy is basically handled in a product that is freely available to the user. It is therefore essential to buffer the energy distribution network (power network) by the energy control storage device in conjunction with stationary regenerable energy deposits, so that significant losses due to control power accounts. Preferably, electrical energy is also stored in a dormant state in electrical form to a greater extent.

Durch die Erfindung ist daher ein auf einer Verteilfunktion mittels Regelleistung basierendes elektrisches Energieversorgungsnetz (Stromnetz) ersetzt durch ein auf regenerativ erzeugte und gewandelte Energie als Quelle basierendes Verteilungssystem mit Regelfunktion unter Pufferung des Stromnetzes. Eine zentrale regenerative Energie-Regelspeichereinrichtung oder eine Mehrzahl dezentraler Regelspeichereinrichtungen bilden in Verbindung mit regenerierbare Energieträger-Lagerstätten Puffer und die Möglichkeit passiver und aktiver Netzregelung während dezentrale regenerative Speichermodule optional ebenfalls aktive oder passive Netzanbindung gestatten oder eine separate Nutzung als „Zapfsäule” oder „Verbraucher” (Personalisierung oder Individualisierung der Strombedarfsversorgung).By the invention, therefore, based on a distribution function by means of control power electrical power grid (power grid) is replaced by a regenerative generated and converted energy source-based distribution system with control function buffering the power grid. A central regenerative energy control storage device or a plurality of decentralized rule storage devices in conjunction with regenerable energy storage buffers and the possibility of passive and active grid control while decentralized regenerative storage modules optionally also allow active or passive grid connection or a separate use as a "pump" or "consumer" (Personalization or individualization of electricity supply).

Die Erfindung wird nachgehend anhand eines Ausführungsbeispiels und zugehöriger Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen:The invention will be explained in more detail below with reference to an embodiment and associated drawings. In these show:

1 ein Ablaufdiagramm eines energiewirtschaftlichen Versorgungssystems nach einem ersten Ausführungsbeispiel, und 1 a flowchart of an energy supply system according to a first embodiment, and

2 eine Teildarstellung nach 1 für den auf regenerative Energien beruhenden Bereich des energiewirtschaftlichen Versorgungssystems nach 1. 2 a partial representation after 1 for the renewable energy-based sector of the energy supply system 1 ,

1 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel eines energiewirtschaftlichen Versorgungssystems, insbesondere eines elektrischen Stromnetzes einer Volkswirtschaft mit (zumindest partiell) auf der Nutzung regenerativer Energie bestehender Energieversorgung, wobei zentral im Mittelbereich der Darstellung die Energiequellen 1 fossiler Energievorräte einschließlich Uran-Atom-Energie mit 1a sowie die Energiewandler regenerativer Energien mit 1b bezeichnet sind. 1 schematically shows an embodiment of an energy supply system, in particular an electrical power network of an economy with (at least partially) on the use of renewable energy existing power supply, centrally in the middle of the representation, the energy sources 1 fossil energy reserves including uranium nuclear energy with 1a as well as the energy converters of regenerative energies 1b are designated.

Linksseitig dieser, die verfügbaren Energiequellen 1 zusammenfassenden Darstellung eines elektrischen Stromnetzes befindet sich eine Darstellung der herkömmlichen, netzbestimmten Ausführung eines energiewirtschaftlichen Versorgungssystems, das die Ausgangssituation der gegenwärtigen Bemühungen um eine schonendere Verwendung fossiler Energieträger 1a bildet oder ablösen soll, während rechts der Mittelsäule („Energiequellen” 1) ein Ausführungsbeispiel zukünftiger bedarfsbestimmter energiewirtschaftlicher Versorgungssysteme dargestellt ist.On the left side of this, the available energy sources 1 summary representation of an electrical power network is a Representation of the conventional, grid-specific design of an energy supply system, which is the starting point of the current efforts for a gentler use of fossil fuels 1a should form or detach, while to the right of the center column ("energy sources") 1 ) an embodiment of future demand-based energy supply systems is shown.

In herkömmlicher Weise werden die bekannten, fossilen Energievorräte 1a in Elektrizitätswerken 2 zu elektrischem Strom zur Einspeisung in ein Stromnetz 3 unter gleichzeitiger Bereitstellung einer Regelleistung 4 zur Stabilisierung der Netzfrequenz, in Deutschland bei 50 Hz, verarbeitet. Bei erheblichen Unterschieden zwischen Stromeinspeisung und Stromabnahme (Bedarf) wird über eine negative Regelleistung 4 ein erheblicher Teil des Stromes wenig oder ungenutzt der Ausspeisung 5 unterzogen, woraus große volkswirtschaftliche Verluste resultieren. Das Stromnetz 3 bildet wiederum einen Regelkreis mit der Regelleistung 4.Conventionally, the known, fossil energy reserves 1a in power stations 2 to electric power for feeding into a power grid 3 while providing a control power 4 to stabilize the grid frequency, in Germany at 50 Hz, processed. In case of significant differences between power supply and power consumption (demand) will have a negative control power 4 a significant part of the flow is little or unused to the feed-out 5 subjected to major economic losses. The power grid 3 again forms a control loop with the control power 4 ,

Überdies wird auch aus den Energiewandlern 1b, die regenerative Energie wie Wind- oder Sonnenergie, in elektrischen Strom wandeln, der so erzeugte Strom, insbesondere gesetzliche reguliert, in das Netz 3 eingespeist und führt u. a. zu den entsprechenden, eingangs geschilderten Problemen, insbesondere zu einem hohen Bedarf an negativer Regelleistung zur Absorption von Produktionsspitzen (z. B. bei der Windenergieerzeugung).Moreover, also from the energy converters 1b , the regenerative energy such as wind or solar energy, convert into electricity, the thus generated electricity, in particular statutory regulated, in the network 3 feeds and leads, inter alia, to the corresponding, initially described problems, in particular to a high demand for negative control power for the absorption of production peaks (eg in wind energy production).

Hieraus wird wiederum volkswirtschaftlicher Schaden in erheblichen Umfang als Verlustleistung durch Ausspeisung bzw. Energiewandlung mit niedrigem Wirkungsgrad verursacht.From this, in turn, economic damage is caused to a considerable extent as power loss by means of out-feed or energy conversion with low efficiency.

Energiekonzept: Der Mensch nutzt Naturkräfte seit seiner Frühzeit. Seit es technisch gelingt, diverse Kräftearten in Elektrizität umzuwandeln, spielt die Energieversorgung über Stromnetze eine bedeutende Rolle. Die freie Verfügbarkeit über Kräfte, hier über den elektrischen Strom, umfasst neben der Verteilfunktion die Fähigkeit des Steuerns von Angebot und Nachfrage. Die beliebige, umfassende Integration der Naturkräfte in die Alltagszivilisation des Menschen ist Ziel der Energiekultur oder Energiespeicherkultur.Energy concept: Man uses natural forces since his early days. Since it has been technically possible to convert various types of power into electricity, the power supply via electricity grids plays an important role. The free availability of forces, here via the electric current, includes not only the distribution function but also the ability to control supply and demand. The arbitrary, comprehensive integration of natural forces into the everyday civilization of man is the goal of the energy culture or energy storage culture.

Unter dem Begriff „Energiespeicherkultur” wird das energiewirtschaftliche Versorgungssystem nach der vorliegenden Erfindung zusammengefasst, wie es auf der rechten Seite in 1 in beispielshafter Auslegung dargestellt ist.The term "energy storage culture" summarizes the energy supply system according to the present invention, as described on the right in FIG 1 is shown in exemplary interpretation.

Anstelle der naturentstandenen autonomen Energieträger, wie Braunkohle, Steinkohle, Erdöl, Erdgas, Uran, Erz u. dgl. tritt die Energiespeicherkultur und treten die kulturentstandenen Energieträger erhalten entweder direkt als elektrischer Strom aus der Stromspeicherung in physikalischen Batterien oder durch Umwandlung in regenerierbare Energieträger Betriebsstoffe wie feste oder flüssige sowie gasförmige Kraftstoffe wie auch eine Stromspeicherstruktur wie sie Pumpspeicherkraftwerke z. B. aufweisen.Instead of nature-born autonomous energy sources, such as lignite, hard coal, petroleum, natural gas, uranium, ore and. Like. enters the energy storage culture and enter the cultured energy sources obtained either directly as electric power from the electricity storage in physical batteries or by conversion into renewable energy fuels such as solid or liquid and gaseous fuels as well as a power storage structure as pumped storage power plants z. B. have.

Wie 2 verdeutlicht, wird innerhalb des Systems der Energiespeicherkultur das Stromnetz 3a mit zentralen oder dezentralen Speichern gepuffert bzw. geregelt, so dass nennenswerte Verluste durch aufzubringende positive oder negative Regelleistung entfallen. Wie 1 verdeutlicht, soll der aus der Wandlung regenerativer Energie wie Wind- oder Sonnenenergie resultierende Strom in einer Energie-Regelspeichereinrichtung 6 (die auch an mehreren Stromspeichern oder regenerierbare Energieträgern oder regenerierbare Energieträger-Speichern bestehen kann) als Netzpuffer gespeichert. Diese wiederum ist vorzugsweise mit regenerierbaren Lagerstätten 8 d. h. Lagerstätten, die zumindest teilweise zur Aufnahme von unter Verwendung von aus regenerativer Energie erzeugtem Strom gebildeten, regenerierbaren Energieträgern (wie z. B. aus Elektrolyse mittels regenerativ erzeugtem Strom gewonnenen Methangas) vorgesehen sind. 2 zeigt die vorzugsweise Stromspeicherung in physikalischen Stromspeichern 7 wie Akkumulatoren, ehe der Strom von dort aus ins Stromnetz 3a bedarfsgeregelt abgegeben wird. Hingegen können auch regenerierbare Speicher 9 als Energie-Regelspeicher durch Wandlung des aus regenerativer Energie erzeugten Stromes in regenerierbare Energieträger, wie Gase, Flüssigkeiten oder Feststoffe gewandelt und gespeichert werden, die dann für die elektrische Stromerzeugung in Elektrizitätswerken, vorzugsweise auch in Verbindung mit diesen Kraftwerken zugeordneten Energieträger-Speichern, verwendet werden.As 2 clarifies, within the system of energy storage culture is the power grid 3a buffered or regulated with centralized or decentralized memories, so that no significant losses due to be applied positive or negative control performance. As 1 clarifies, the resulting from the conversion of renewable energy such as wind or solar energy in an energy control storage device 6 (which may also consist of several power storage or regenerable energy sources or regenerable energy storage devices) stored as a network buffer. This in turn is preferably with regenerable deposits 8th ie, deposits provided at least partially for receiving regenerable energy sources (such as, for example, methane gas obtained from electrolysis by means of regeneratively generated electricity) using electricity generated from renewable energy. 2 shows the preferred power storage in physical power storage 7 like accumulators, before the electricity enters the grid from there 3a is delivered on demand. On the other hand can also regenerable memory 9 be converted and stored as an energy storage rule by converting the electricity generated from renewable energy into renewable energy sources, such as gases, liquids or solids, which are then used for electric power generation in power plants, preferably also in connection with these power plants associated energy storage ,

Wie 1 ferner verdeutlicht, ist auch vorgesehen, solche große Speicherkapazitäten in regenerierbare Energieträger enthaltenden Lagerstätten 8 aufzubauen, die zur Stromerzeugung bereitstehen und insbesondere über Stromwandlung innerhalb oder außerhalb der Energie-Regelspeichereinrichtung 6 dem Stromnetz zur Verfügung gestellt werden oder aber der Speisung von entsprechenden elektrischen Energieerzeugern wie Elektrizitätswerken zugeführt werden.As 1 Furthermore, it is also envisaged that such large storage capacities are contained in reposable energy sources 8th which are ready for power generation and in particular via power conversion inside or outside the energy control storage device 6 be made available to the power grid or fed to the supply of corresponding electrical energy producers such as electricity companies.

So kann z. B. das Erdgasnetz eines Landes einen bereits vorhandenen Speicher bzw. eine Lagerstätte für regenerierbare Energieträger (Methangas) bilden, das in dieses existierende Erdgassystem eingespeist wird.So z. B. the natural gas network of a country already existing storage or a deposit for renewable energy sources (methane gas) form, which is fed into this existing natural gas system.

Auf diese Weise können aus regenerativer Energie gewonnene regenerierbare Energieträger portioniert, individualisiert und zur Handelsware gemacht sowie wie eine Währung als Zahlungsmitteleinheit nutzbar gemacht werden, wobei bei Ausbau entsprechender direkter Stromspeicherkapazitäten dies in gleicher Weise auch für den aus der Wandlung regenerativer Energie gewonnenen Strom in Form von Stromspeichereinheiten gilt.In this way can be obtained from renewable energy regenerable energy sources portioned, individualized and made into merchandise and how a currency can be used as a currency unit, with expansion of corresponding direct power storage capacity this applies equally to the electricity obtained from the conversion of renewable energy in the form of electricity storage units.

Auf diese Weise können nicht nur große Leitungsnetze versorgt und gepuffert werden, sondern es sich auch möglich eine auf z. B. lokale dezentrale energiebereitstellungssetzende lokale oder individuale Systeme, wie z. B. autarke Haus- oder Siedlungsversorgungssysteme zu schaffen.In this way, not only large networks can be supplied and buffered, but it is also possible on z. B. local decentralized energy provisioning local or individual systems, such. B. self-sufficient home or settlement systems to create.

Während in üblicher Weise das gegenwärtige verfügbare elektrische Stromnetz in einer netzbestimmten Weise über die Regelleistung gesteuert wird, schafft die Erfindung ein neues bedarfsbestimmtes Konzept in dem dank der Energie-Regelspeichereinrichtung 6 stets eine Netzpufferung zur Verfügung steht, so dass das Problem fehlender Übereinstimmung zwischen Energieeinspeisung aus regenerativer Energiewandlung und Stromentnahme praktisch nicht länger auftritt sondern eine bedarfsgerechte und bedarfsbestimmte Netzregelung d. h. bedarfsbestimmte Strombereitstellung im Energieversorgungsnetz erfolgt. Es ist auf diese Weise möglich im Rahmen des Konzeptes der Energiespeicherkultur Energiewertspeicher zu schaffen, wie z. B. physikalische Speicher auf der Grundlage ruhender elektrischer Ladungsträger oder durch Elektrolyse von frisch gewandelter, d. h. aus regenerativer Wandlung gewonnenen Stroms z. B. durch Elektrolyse erzeugter, regenerierbarer Energieträger, wie Methangas oder auch die Verwendung von herkömmlichen Pumpspeicherkraftwerken als Energiewertspeicher zur Stromspeicherung von aus regenerativer Energie gewonnenem Strom.While conventionally the current available electric power grid is controlled in a network-determined manner via the control power, the invention provides a new on-demand concept in that thanks to the energy control storage device 6 always a network buffering is available, so that the problem of mismatch between energy supply from regenerative energy conversion and current consumption practically no longer occurs but a needs-based and needs-based grid control ie demand-based provision of electricity in the power grid occurs. It is possible in this way, in the context of the concept of energy storage culture to create energy value memory such. B. physical storage based on static electrical charge carriers or by electrolysis of freshly converted, ie recovered from regenerative conversion of electricity z. B. produced by electrolysis, regenerable energy sources, such as methane gas or the use of conventional pumped storage power plants as an energy value memory for electricity storage of electricity derived from renewable energy.

Überdies verbindet das Konzept der Energiespeicherkultur das Bestreben natürlicher Lagerstätten von Energieträgern, die naturentstanden sind (Braunkohle, Steinkohle, Erdöl, Erdgas, Uranerz) einerseits zu bewahren andererseits besteht die Erfindung aber gerade darin, regenerierbare Energieträger-Lagerstätten d. h. nachfüllbare Speicher aufzubauen, in den die in menschlicher Speicherkultur entstandenen Energieträger, wie feste, flüssige oder gasförmige Kraftstoffe oder physikalische Speicherbatterien (ruhende Stromspeicherung) vorgesehen ist oder z. B. auch eine Nutzung von bestehenden oder neuen Pumpspeicherkraftwerken realisierbar ist.Moreover, the concept of energy storage culture combines the efforts of natural deposits of natural resources (lignite, hard coal, petroleum, natural gas, uranium ore) on the one hand to preserve the other hand, the invention consists in just regenerable sources of energy storage d. H. to build refillable memory in which the resulting in human storage culture energy sources, such as solid, liquid or gaseous fuels or physical storage batteries (static power storage) is provided or z. B. also a use of existing or new pumped storage power plants can be realized.

Das Entstehen menschlichen Lebens setzt das vorherige Erreichen eines entsprechenden Zustandes des Planeten Erde voraus. Späteres Freisetzen von Stoffen, die Fossilien im Laufe des Prozesses gebunden haben, spult entsprechend den Entwicklungsprozess zurück. Die genauen Zusammenhänge der Entwicklungs- und Rückspülfaktoren der beteiligten Stoffe sind weitgehend unerforscht, dennoch kann dieser Prozess nicht mit nachhaltiger Wirksamkeit in Frage gestellt werden. Vor diesem Hintergrund und wegen der Endlichkeit fossiler und nuklearer Vorräte sind Bau und Betrieb von nachfüllbaren Lagerstätten (regenerierbare Lagerstätten), die regenerierbare Energieträger (Energieträger), die aus der Wandlung regenerativer Energie gewonnen wurden) beliebigen Ausmaßes für entwickelte und zu entwickelnde Energiespeicherformen sinnvoll u. a. in folgenden Bereichen: Energievorräte, Beschäftigung, Forschung, Währung (Austauschbeziehungen), Energieträgerwährung (als Zahlungsmittel), Wertschöpfung, Realwirtschaft.The emergence of human life requires the prior achievement of a corresponding state of planet Earth. Subsequent release of substances that have bound fossils during the process, rewinds the development process accordingly. The exact relationships of the development and backwash factors of the substances involved are largely unexplored, yet this process can not be questioned with lasting effectiveness. Against this background and because of the finiteness of fossil and nuclear supplies, construction and operation of refillable deposits (regenerable deposits), the regenerable energy carriers (energy sources), which were obtained from the conversion of regenerative energy) of any size for developed and developed forms of energy storage are useful u. a. in the following areas: energy supplies, employment, research, currency (exchange relations), energy carrier currency (as means of payment), value added, real economy.

Die Energie ist das vierte Naturphänomen, das Menschen in ihrer Geschichte nur schwer ins Bewusstsein aufnehmen können. Es sind:

1) die Kugelform der Erde,
2) der Kreislauf um die Sonne,
3) der horror vacui und nun
4) das Wesen der Energie.

Energy is the fourth natural phenomenon that people in their history find difficult to assimilate. There are:

1) the spherical shape of the earth,
2) the cycle around the sun,
3) the horror vacui and now
4) the essence of energy.

Während sich die Punkte 1) und 3) erledigt haben, sprechen wir bei Punkt 2) landläufig immer noch vom Auf- und Untergang: der arme G. Galilei, die Sonne stört es nicht. Punkt 4: zwei mentale Voraussetzungen bestehen für eine schlüssige Zivilisation der Kräfte, die Gründung einer Energiekultur:

a) das Verständnis für die Svstemkonstanz der Energie und
b) die Bereitschaft zur energetischen Zivilisierung.

While points 1) and 3) have been completed, we generally still speak of rising and setting in point 2): poor G. Galilei, the sun does not disturb it. Point 4: two mental conditions exist for a coherent civilization of forces, the foundation of an energy culture:

a) the understanding of the constancy of energy and
b) the willingness to energetic civilization.

Zu a): Die Systemkonstanz beinhaltet die Eigenschaften der Wandelbarkeit innerhalb des Energiespektrums und die natürliche Kostenlosigkeit. Energie in toto ist „da” und somit eine natürliche Grundgegebenheit von Mensch und Gesellschaft.To a): The system constancy includes the properties of changeability within the energy spectrum and the natural freeness. Energy in toto is "there" and thus a natural basic condition of man and society.

Zu b): Die anstehende Entwicklung des Aneignungsdranges vom Jagen-und-Sammeln zu den Gesellschaftsformen der heutigen Erdbevölkerung und deren Lebenserfordernissen ist eine gesellschaftspolitische Aufgabe wie eine Frage des persönlichen Wissenwollens.On b): The upcoming development of the acquisition urge from hunting and gathering to the societies of today's earth population and their life requirements is a socio-political task as well as a question of personal knowledge.

In der langen Zeit einer geschätzten Weltbevölkerung von etwa einer Milliarde hielt man die fossilen Vorräte für eine „unendlich große Menge”. In Zukunft wird es viele Milliarden Menschen entlasten, wenn sie auf präsente, wachsende und autonome Energievorräte und -lagerstätten blicken können. Ihr bleibender Wert nach Zeit und Menge sichert die globalen Lebensbedingungen auf rationaler Basis. Aus der bleibenden, existenziellen Wertigkeit ergibt sich die Chance einer realen Absicherung der finanziellen Seile von Volkswirtschaften, z. B. als Währungs- oder Geldwertstabilisator. Sie erzeugt dazu wachsende, beständige Arbeitsplätze und belebt Neugier in den Bereichen Forschung, Entwicklung, Fertigung sowie Administration und Service für den Weltmarkt Energiebedarf.In the long time of an estimated world population of about one billion, the fossil reserves were considered to be an "infinite amount". In the future, it will relieve many billions of people of their ability to look at present, growing and autonomous energy supplies and deposits. Their lasting value in time and quantity ensures global living conditions on a rational basis. From the lasting, existential value comes the chance of a real protection of the financial ropes of economies, eg. B. as a currency or monetary value stabilizer. It generates growing, permanent jobs and revives curiosity in the areas of research, development, manufacturing as well as administration and service for the world energy demand.

Angesichts von

a) Energiekonstanz und
b) Zivilisierung der Aneignung

ist die Grundlage des Beginns einer Energiekultur oder Energiespeicherkultur die Herstellung von
EnergieWertSpeichern.View of

a) energy stability and
b) civilization of appropriation

is the basis of the beginning of an energy culture or energy storage culture the production of
Energy value memories.

Das Produkt verbindet 3 Elemente:

1) die Energie, die kostenlose Systemkonstante,
2) den Wert eines stabilen Gutes und
3) die auf Wachstum ausgerichteten Waren, die Speicher.

The product combines 3 elements:

1) the energy, the free system constant,
2) the value of a stable good and
3) the growth-oriented goods, the memory.

Der Begriff Speicher umfasst Kraftstoff und Container und steht als Ware im technischwirtschaftlichen Wettbewerb.The term storage covers fuel and containers and stands as a commodity in the technical-economic competition.

Als eingängiges Paradoxon kann man Energiewertspeicher (regenerierbare Energieträgerspeicher), solange es noch Fossilien gibt, auch bezeichnen als
FrischFossilien.As a catchy paradox you can also call energy value memory (regenerable energy storage), as long as there are fossils, as well
Fresh fossils.

Sind die Wirkungen des Aneignungsdranges in Bezug auf Fossilien und Uran als endliche Energievorräte allgemein bewusst? Wie kann Produktion, Betrieb, Service von EnergieWertSpeichern beginnen?Are the effects of the fossil and uranium acquisition pressures generally known as finite energy reserves? How can production, operation, service of energy value storage begin?

Während alle fossilen und nuklearen Kraftstoffe auf dem Weg zum Verbraucher einen selbstverständlichen Rohstoffpreis beinhalten, sind gewandelte Energien aus Photovoltaik, Solar- und Geothermie, Wind- und Wasserkraft als Planet-phänomenales Grundrecht als solches kostenlos. Den Preis bestimmen die Kosten der Vorrichtungen und Stoffe für die Umwandlung der Kräfte. Auf den Grundlagen von Energieerhaltungssatz und Aneignungsdrang erscheint der Kostenvergleich von Energie aus fossilen und nuklearen Vorräten mit frisch gewandelten Energien etwa aus Sonne, Wind oder Erdwärme sachlich kaum verständlich, angesichts der bisherigen Praxis, die gewandelte Elektrizität direkt den Wechselstromnetzen, d. h. der Macht der Regelleistung zu überantworten oder die Abnahme der Energie abzulehnen, wenn etwa bei starkem Wind durch die Räder eine zu hohe Leistung für den erwarteten Bedarf im Netz „droht”, die auch die Regelleistung nicht entsorgen kann.While all fossil and nuclear fuels on the way to the consumer include a natural commodity price, converted energies from photovoltaic, solar and geothermal, wind and water power as a planet-phenomenal fundamental right as such are free. The price is determined by the cost of equipment and materials for the transformation of forces. On the basis of the law of conservation of energy and the urge for appropriation, the comparison of energy from fossil and nuclear reserves with freshly converted energies from the sun, wind or geothermal energy is hardly comprehensible, considering the previous practice, the converted electricity directly from the alternating current networks, d. H. To override the power of the control power or refuse the decrease in energy, if, for example, in strong wind through the wheels too high performance for the expected demand in the network "threatens", which can not dispose of the control power.

Der Agrarbereich bleibt mit seinen Energieträgern in diesem Rahmen wegen der negativen Auswirkung auf die Nahrungsmittelpreise und der ohnehin weltweiten Ernährungsprobleme angesichts der zunehmenden Weltbevölkerung für die Anlage von EnergieWertSpeichern unberücksichtigt.The agricultural sector is not accounted for by its energy sources in this context because of the negative impact on food prices and the already global food problems in view of the growing world population for the installation of energy value storage.

Die Energiekultur oder Energiespeicherkultur lagert frisch gewandelte Kräfte grundsätzlich in ein Produkt, handhabbarer, vom Nutzer beliebig verfügbarer Energie. Stromverteilnetze sind daher grundsätzlich zu puffern, so dass nennenswerte Verluste durch Regelleistung entfallen. Auch in elektrischer Form sollte Energie in größerem Umfang zukünftig ruhend gelagert werden. (vgl. 2).The energy culture or energy storage culture fundamentally stores freshly transformed forces in a product, manageable energy that is freely available to the user. Power distribution grids must therefore always be buffered so that no significant losses due to control power are eliminated. Even in electrical form, energy should be stored on a larger scale in future dormant. (see. 2 ).

Die Energiekultur bzw. Energiespeicherkultur sieht im Programm der Energiewertspeicher (regenerierbare Energieträger oder Stromspeicher) diverser Technologien eine Perspektive für eine neue Industrie, vergleichbar mit der Stahl-, Kunststoff- oder IT-Branche und sieht dafür folgende Aktionsfelder:

• Grundlagenforschung und Weiterentwicklungen
• handwerkliche/industrielle Fertigungsstätten
• dezentrale/zentrale, stationäre/mobile Speicher
• Distribution und Stromnetze
• Beschäftigungspotential, inkl. Aus- und Fortbildung
• Wertepotential für Mensch, Gesellschaft, Staat

The energy culture or energy storage culture sees in the program of energy value storage (renewable energy sources or electricity storage) of various technologies a perspective for a new industry, comparable to the steel, plastics or IT industry and sees the following action fields:

• basic research and further developments
• craft / industrial manufacturing facilities
• decentralized / centralized, stationary / mobile storage
• Distribution and power grids
• Employment potential, including education and training
• Value potential for people, society, state

Daraus ergeben sich nach dem Stand der Technik folgende Energiewertspeicher:

a) Pumpspeicherkraftwerke: sind erprobt, einsetzbar im gegebenen [lahmen und den geologischen Gegebenheiten.
b) Elektrolyse von frisch gewandelter Elektrizität: als Vorratsspeicher eignen sich Wasserstoff, Methan, Methanol. Die Prozesse sind bekannt und stehen bereit. Es gibt weitere Entwicklungen wie elektrisches Benzin, supraleitende magnetische Energiespeicher u. a.
c) Physikalische Speicher ruhender elektrischer Ladungsträger: Beispiel ist die Elektryon-Batterie auf der Basis von Doppelschichtkondensatoren, sog. Supercaps. Die ruhende Eagerung der Elektronen erfüllt für den Batteriebetrieb folgende Kriterien: – schneller Ladevorgang – gesteuerter Entnahmebetrieb – hohe Spannungsstabilität – volle Entladbarkeit – hohe Zyklenfestigkeit – hohe Lebensdauer – großes Entwicklungspotential – optimaler Betrieb stationär und mobil – optimaler Netzbetrieb

This results according to the prior art, the following energy storage:

a) Pumped storage power plants: have been tested and can be used in the given [lame and geological conditions.
b) Electrolysis of freshly converted electricity: as storage, hydrogen, methane, methanol are suitable. The processes are known and ready. There are other developments such as electric gasoline, superconducting magnetic energy storage, among others
c) Physical storage of static electrical charge carriers: Example is the Elektryon battery based on double-layer capacitors, so-called supercaps. The stationary storage of the electrons fulfills the following criteria for battery operation: - fast charging - controlled removal operation - high voltage stability - full dischargeability - high cycle stability - long service life - high development potential - optimal operation stationary and mobile - optimal network operation

Die derzeit größte Schwäche ist die noch niedrige Stromdichte marktgängiger Kondensator-Bauelemente. Zukunftsweisende Entwicklungspotentiale für das Bevorraten ruhender elektrischer Energie bei kleinen Lagerverlusten sind: Nanotechnik, innovative Dünnschicht-Materialien und die Kombinierbarkeit mit Brennstoffzellen und z. B. Elektrolyse-Speichern. Die Batterie vom Typ „Elektryon” eignet sich derzeit – wegen Gewicht und Größe – v. a. für stationäre Anwendungen und Netzsteuerung.The current biggest weakness is the still low current density of commercially available capacitor components. Future-oriented development potentials for the storage of static electrical energy with small bearing losses are: nanotechnology, innovative thin-film materials and the ability to combine with fuel cells and z. B. electrolysis To save. Due to its weight and size, the "Elektryon" battery is currently suitable for stationary applications and network control.

Dieser Speicher hat eine Basis in Doppelschichtkondensatoren (Supercaps), wie dargestellt in DE 10 2010 015 758.9 .This memory has a base in double-layer capacitors (supercaps), as shown in DE 10 2010 015 758.9 ,

Doppelschichtkondensatoren (Supercaps) als physikalische Speicherelemente bieten gegenüber dem Akku als chemischem Speicher erhebliche Vorteile wie

• kurze Ladezeit
• stabilisierte Ausgangsspannung
• volle Entladbarkeit im Schaltungsbereich
• Zyklenfestigkeit
• hohe Lebensdauer

Double-layer capacitors (supercaps) as physical storage elements offer considerable advantages over the accumulator as chemical storage

• short charging time
• stabilized output voltage
• full dischargeability in the circuit area
• Cycle resistance
• long life span

Demonstrationsmodelle haben die Funktionsfähigkeit als Stromspeicher bewiesen. Der Bau eines Prototyps kann direkt in Angriff genommen werden.Demonstration models have proven the functionality as power storage. The construction of a prototype can be tackled directly.

Entwicklungsaufgabe für die Supercaps ist die Erhöhung der Leistungsdichte. Ziel ist es, den Ladungsträgern große Lagerflächen und Isolationsschichten in atomaren Dimensionen zur Verfügung zu stellen, beispielsweise durch Nutzung der Nanotechnik.Development task for the supercaps is the increase of the power density. The aim is to provide the carriers with large storage areas and insulation layers in atomic dimensions, for example by using nanotechnology.

Mit dem Speicherkonzept „Elektryon” kann der technologische Durchbruch gelingen, vergleichbar mit dem Memorychip bei IT. Damit kann die Basis geschaffen werden für ein Gesamtkonzept erneuerbarer Energieträger mit hohem Entwicklungspotential.With the storage concept "Elektryon" the technological breakthrough can be achieved, comparable to the memory chip in IT. Thus, the basis can be created for an overall concept of renewable energy sources with high development potential.

Im Mittelpunkt steht die Arbeitsweise des Speichers, das lokale Lagern ruhender elektrischer Ladungsträger. Das Prinzip ermöglicht es, Angebot und Nachfrage von Energie direkt zu steuern. Auf der Lieferseite fangen die Fähigkeiten des physikalischen Lagerns die Besonderheiten auf, die jeweils Sonnen-, Wind- und Wärmekraft kennzeichnen. Alle anderen erneuerbaren Energiespeicher (z. B. Wasserstoff, Methanol, Pflanzenprodukte, Stauseen) sind auf der Anbieter- wie auf der Nachfrageseite in das Konzept integrierbar. Dies wird die Eigenentwicklung der diversen erneuerbaren Speicherarten wie auch ihre Vernetzung fördern.The focus is on the operation of the memory, the local storage of static electrical charge carriers. The principle makes it possible to directly control the supply and demand of energy. On the supply side, the physical storage capabilities capture the peculiarities that characterize each of the solar, wind and thermal power. All other renewable energy storage systems (eg hydrogen, methanol, plant products, reservoirs) can be integrated into the concept on the supply side as well as on the demand side. This will promote the in-house development of various types of renewable storage as well as their networking.

Die Erfindung betrifft ein energiewirtschaftliches Versorgungssystem, insbesondere für Volkswirtschaften mit regenerativer Energieversorgung, wobei eine Energie-Regelspeichereinrichtung in Verbindung mit regenerative Energie-Wandlern zur Wandlung regenerativ bereitgestellter Energie in elektrische Energie oder in regenerierbare Energieträger, wobei die Energie-Regelspeichereinrichtung einerseits mit regenerierbaren Energieträger-Lagerstätten zur Lagerung von zumindest teilweise aus regenerativer Energie erzeugten regenerierbaren Energieträgern und mit einem Energieversorgungsnetz verbunden ist. Die Erfindung betrifft ferner ein entsprechendes Verfahren, dass sich durch eine beständige Netzpufferung hinsichtlich der Netzeinspeisung von elektrischer Energie, die aus regenerativer Energie gewandelt wurde, auszeichnet.The invention relates to an energy-economical supply system, in particular for economies with regenerative energy supply, wherein an energy control storage device in conjunction with regenerative energy converters for converting regeneratively provided energy into electrical energy or renewable energy sources, the energy control storage device on the one hand with regenerable sources of energy storage for storage of at least partially regenerative energy sources generated from renewable energy and connected to a power grid. The invention further relates to a corresponding method, which is characterized by a constant network buffering with regard to the grid feed of electrical energy that has been converted from regenerative energy.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102010015758 [0060]

Claims

Energy industry supply system, in particular for economies with regenerative energy supply, characterized by an energy control storage device in conjunction with regenerative energy converters for converting regeneratively provided energy into electrical energy or renewable energy sources, wherein the energy control storage device on the one hand with energy storage deposits for storage of at least partially generated from renewable energy renewable energy sources and is connected to a power grid.

Energy-economic supply system according to claim 1, characterized in that the regenerative energy converter are connected directly to the power grid.

Power supply system according to claim 1 or 2, characterized in that connected to the power grid is a control power supply supplied by power plants based on conventional energy sources, the power grid being fed back to the control power supply and connected to a control system connected to a non-power supply. Infeed of electrical energy into the power grid is used.

Energy supply system according to at least one of the preceding claims 1 to 3, characterized in that the regenerative energy converter photovoltaic systems, wind turbines, solar or geothermal energy systems, solar systems or gravitationsdeterminierte plants such as hydropower or tidal or agricultural-determined energy producers.

Energy-economical supply system according to at least one of the preceding claims 1 to 4, characterized in that conventional energy sources for generating electrical energy are lignite, coal, natural gas, petroleum or uranium-atomic energy carriers.

Energy-economic supply system according to at least one of the preceding claims 1 to 5, characterized in that the energy control storage device is centralized or decentralized storage.

Energy supply system according to at least one of the preceding claims 1 to 6, characterized in that the energy control storage device physical power storage, in particular accumulators, has or is connected to them and / or regenerable storage regenerable, solid, liquid or gaseous energy sources contains and / or is associated with energy storage deposits, which are provided to receive at least partially regenerative energy from regenerative energy sources.

Energy supply system according to at least one of the preceding claims 1 to 7, characterized in that the energy control storage device and / or the energy sources deposits are connected to a device for generating electrical energy.