DE202013006785U1

DE202013006785U1 - Vorrichtung zur Speicherung von Lageenergie

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Publication number: DE202013006785U1
Application number: DE202013006785.3U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-07-27
Filing date: 2013-07-27
Publication date: 2014-10-29
Anticipated expiration: 2023-07-28
Also published as: DE102014110303A1

Abstract

Vorrichtung (1) zur Speicherung von Lageenergie, bestehend aus mindestens einem Körper (2) mit einem Eigengewicht, der anders einer Antriebseinrichtung (3) durch den Körper (2) von einer niveauniedrigeren zu einer niveauhöheren Position (A, B) bewegt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung (3) mit einer Energieumwandlungseinrichtung (4) elektrisch verbunden ist und dass durch die Energieumwandlungseinrichtung (4) Strom zur Verfügung gestellt ist, durch den die Antriebseinrichtung (3) mit Energie zu dessen Antrieb versorgt ist, und dass die Antriebseinrichtung (3) im Wechselbetrieb als Generator arbeitet, der durch die Absenkung des oder der Körper antreibbar ist und durch den in diesem Betriebszustand die Lagerungen der Körper in Strom umgewandelt ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Speicherung von Lageenergie nach dem Oberbegriff des Schutzanspruches 1.
Solche Vorrichtungen zur Speicherung von Lageenergie werden genutzt, um überschüssigen Strom in Lageenergie umzuwandeln, so dass dieser gespeichert und im Bedarfsfalle aus der Lageenergie erneut Strom erzeugt ist. Solche Vorrichtungen bestehen oftmals aus mindestens zwei in unterschiedlichen Höhenpositionen angeordneten Speicherseen, in denen Wasser gesammelt ist. Zwischen den Speicherseen befindet sich eine Rohrleitung, durch die das Wasser von dem einen in den anderen Speichersee abgelassen bzw. gepumpt werden kann. Am unteren der niveauniedrigeren Höhenposition ist eine Pumpe bzw. ein Generator angeordnet, durch die der Wasserfluss geleitet ist. Sollte daher festgestellt werden, dass im allgemeinen Stromnetz überschüssige Energie vorhanden ist, kann zum einen der Ablass des oberen Speichersees gestoppt werden und zum anderen kann die überschüssige Energie dazu benutz werden, aus dem unteren Speichersee Wasser über die Pumpe und die Rohrleitung in den oberen Speichersee zu transportieren ist.
Derartige Speicherseesysteme benötigen nachteiligerweise viel Platz und zerstören oftmals die Landschaft, da die Größe der Speicherseen ein bestimmtes Volumen nicht unterschreiten darf, denn wenn das Wasservolumen nicht groß genug bemessen ist, sinkt der Wirkungsgrad solcher Speicherseesysteme erheblich und arbeitet nicht mehr rentabel.
Darüberhinaus können solche Speicherseesystem lediglich in Gebieten gebaut werden, die natürlicherweise eine entsprechende Höhenstruktur aufweisen, also beispielsweise in Bergen oder in sonstigen Landschaften mit einem ausreichenden Höhenunterschied. Der Höhenunterschied zwischen den beiden Speicherseen ist erforderlich, um überhaupt eine entsprechende Leistung zur Stromerzeugung zur Verfügung stellen zu können.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Speicherung von Lageenergie der eingangs genannten Gattung bereitzustellen, die sowohl an unabhängigen Positionen aufgestellt werden kann, ohne dass diese einen erheblichen Raumbedarf einnimmt, und gleichzeitig soll durch die Vorrichtung auch eine individuell einstellbare Energieumwandlung bzw. Energiespeicherung vorhanden sein.
Diese Aufgaben sind durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Schutzanspruch 1 gelöst.
Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Dadurch, dass die Antriebseinrichtung mit einer Energieumwandlungseinrichtung elektrisch verbunden ist, und dadurch, dass durch die Energieumwandlungseinrichtung Strom zur Verfügung gestellt ist, durch den die Antriebseinrichtung mit Energie zu dessen Antrieb versorgt ist und dadurch, dass die Antriebseinrichtung als Generator im Wechselbetrieb arbeitet, der durch die Absenkung des oder der Körper antreibbar ist und durch den in diesem Betriebszustand die Lageenergie der Körper in Strom umgewandelt ist, kann eine sehr klein bauende Anlage angeboten werden, die beispielsweise auch von Privathaushalten, von Gemeinden oder von sonstigen Kleinunternehmen betrieben werden kann, denn die Anlage benötigt relativ wenig Raum und gleichzeitig kann die möglicherweise überschüssige Energie, die durch Solarzellen oder Windräder erzeugt werden in Lageenergie umgewandelt sein, die bei Verdunklung oder Windstille in Strom umgewandelt werden kann.
Es ist besonders vorteilhaft, wenn die Körper an einer Spindel angebracht sind, die vertikal aufgestellt ist, oder wenn die Körper an einem Seilzug, beispielsweise nach Art eines Sessel- oder Bügellifter, befestigt sind, da dadurch der Transport vereinfacht ist. Insbesondere im Sommer können nicht genutzte Seilbahnen somit mit entsprechenden zusätzlichen Funktionen ausgerüstet werden, um mit Hilfe von Solarstrom Gewichte zu befördern, die dann im Winter abgesenkt werden, um Strom zurückzugewinnen oder zumindest den Energiebedarf der dann laufenden Seilbahn zu reduzieren.
In der Zeichnung sind zwei erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele dargestellt, die nachfolgend näher erläutert sind. Im Einzelnen zeigt:
1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Speicherung von Lageenergie, bestehend aus einer Antriebseinrichtung, aus einer Energieumwandlungseinrichtung, die elektrisch mit der Antriebseinrichtung verbunden ist, und aus einer Spindel, die trieblich mit der Antriebseinrichtung verbunden ist und an der mindestens ein Körper befestigt ist und
2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Speicherung von Lageenergie bestehend aus einem schräg verlaufenden Seilzug, an dem eine Vielzahl von Körpern angelenkt sind, aus einer Antriebseinrichtung, die trieblich mit dem Seilzug in Wirkverbindung steht und aus einer Energieumwandlungseinrichtung, die elektrisch mit der Antriebseinrichtung verbunden ist.
In 1 ist eine Vorrichtung 1 zur Speicherung von Lageenergie in einer schematischen Ausgestaltung abgebildet. Die Vorrichtung 1 besteht dabei aus einem Körper 2 der eine Eigengewichtskraft aufweist, die individuell auswählbar ist. Darüberhinaus umfasst die Vorrichtung 1 eine Antriebseinrichtung 3, die sowohl als Motor und als Generator im Wechselbetrieb arbeitet. Die Antriebseinrichtung 3 ist über elektrische Leitungen 7 mit einer Energieumwandlungseinrichtung 4 verbunden, die beispielsweise als Solarmodul oder als Windkraftrad ausgestaltet ist. Durch die Energieumwandlungseinrichtung 4 wird demnach Sonnenenergie oder Windkraft in Strom umgewandelt und entweder in ein Stromnetz 10 oder in einen Akkumulator 9 eingespeist.
Sollte sowohl im Stromnetz 10 als auch im Akkumulator 9 genügend Strom vorhanden sein und die Energieumwandlungseinrichtung 4 erzeugt nach wie vor Strom, kann über die elektrische Leitung 7 die Antriebseinrichtung 3 aktiviert werden, die trieblich mit einer Spindel 5 verbunden ist.
An der Spindel 5 ist mindestens einer der Körper 2 angebracht, der demnach durch den Betrieb der Antriebseinrichtung 3 von einer niedrigeren Höhenposition A in eine höhere Höhenposition B überführt werden kann.
Sobald die Energieumwandlungseinrichtung 4 keine Energie mehr zur Verfügung stellt, und im Stromnetz 10, beispielsweise eines Hauses, Strom benötigt ist, kann der Körper 2 von der höheren Höhe B in ein niedrigeres Niveau A zurücküberführt werden, wodurch die Spindel 5 den in diesem Betriebszustand als Generator arbeitende Antriebseinrichtung 3 antreibt, so dass mit Hilfe des Generators 3 die Lageenergie des Körpers 2 in Strom umgewandelt ist und dieses über die elektrischen Leitungen 7 entweder in das Stromnetz 10 oder in den Akkumulator 9 eingespeist werden kann. Die jeweilige Umschaltung erfolgt mittels eines Schalters 11, durch den der Stromfluss steuerbar ist.
Es ist ohne fachliche Überlegung klar, dass die Spindel 5 als vertikal oder geneigt verlaufender Seilzug ausgestaltet werden kann und dass die Körper 2 vereinzelt oder als Bündel zur Erzeugung von Lageenergie angehoben werden können.
In 2 ist gezeigt, dass die einzelnen Körper 2 an einem Seilzug 6 angebracht sind, der nach Art einer Sesselbahn betrieben ist. Bei zuviel Stromangebot im Netz 10 oder im Akkumulator 9 können die einzelnen Körper 2 durch die Antriebseinrichtung 3 von einer niedrigeren Höhenposition A in eine höhere Höhenposition B transportiert werden. Durch die Antriebseinrichtung 3 wird demnach der Sessellift 6 angetrieben Dabei kann der Betreiber frei wählen, ob einzelne Körper 2 von der Position A in die Position B gefahren sind oder ob mehrere solcher Körper 2 hintereinander an dem Seilzug 6 angebracht sind.
Um die Körper 2 in der niveauhöheren Position B zu lagern, ist dort eine Plattform 8 vorgesehen, auf der die Körper 2 abgelegt werden können, so dass mehrere der Körper 2 auf der Plattform 8 lagerbar sind.
Es ist möglich, die Energieumwandlungseinrichtung 4 sowohl als Solarzellenmodul und/oder als Windkraftanlage zu betreiben. Auch können mit Hilfe der Spindel 5 gemäß 1 die einzelnen Körper 2 auf der in 2 abgebildeten Plattform 8 transportiert und dort abgelegt werden.
Solche Vorrichtungen 1 sind äußerst platzsparend und können beispielsweise auf dem Grundstück eines Privat- oder Mehrfamilienhauses aufgestellt werden. Die Solaranlage 4 ist dabei auf das Dach des bereits vorhandenen Hauses zu montieren und die Körper 2 können entweder auf einer separat zu bauenden Plattform 8, die neben dem Haus angeordnet ist, abgelegt werden, oder aber ein Garagendach wird als Plattform 8 genutzt.

Claims

Vorrichtung (1) zur Speicherung von Lageenergie, bestehend aus mindestens einem Körper (2) mit einem Eigengewicht, der anders einer Antriebseinrichtung (3) durch den Körper (2) von einer niveauniedrigeren zu einer niveauhöheren Position (A, B) bewegt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung (3) mit einer Energieumwandlungseinrichtung (4) elektrisch verbunden ist und dass durch die Energieumwandlungseinrichtung (4) Strom zur Verfügung gestellt ist, durch den die Antriebseinrichtung (3) mit Energie zu dessen Antrieb versorgt ist, und dass die Antriebseinrichtung (3) im Wechselbetrieb als Generator arbeitet, der durch die Absenkung des oder der Körper antreibbar ist und durch den in diesem Betriebszustand die Lagerungen der Körper in Strom umgewandelt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieumwandlungseinrichtung (4) mindestens eine Solarzelle aufweist und/oder als Windrad ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung (3) elektrisch mit der Energieumwandlungseinrichtung (4) und einem Akkumulator (9) oder einem Stromnetz (10) verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Körper (2) mit Hilfe einer vertikal verlaufenden Spindel (8) oder einem vertikalen oder schräg verlaufenden Seilzug (6) durch die Antriebseinrichtung (3) bewegbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Körper (2) in einer oder mehreren Positionen (B) abgelegt sind zur Speicherung deren jeweiligen Lageenergie.
Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Körper (2) auf einer Plattform (8) abgelegt sind.
Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Antriebseinrichtung (3) und der Energieumwandlungseinrichtung (4) ein Schalter (11) vorgesehen ist, durch den der Stromfluss zwischen der Energieumwandlungseinrichtung (4) und der Antriebseinrichtung (3) steuerbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieumwandlungseinrichtung (4) über den Schalter (11) mit einem Stromnetz (10) verbunden ist.