DE202018004470U1

DE202018004470U1 - Turbine - Generator - Pump - Stadt - Kraftwerk ( TGP- Stadt - KW)

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Publication number: DE202018004470U1
Application number: DE202018004470.9U
Authority: DE
Original assignee: KRECHER JOHANNES JOSEPH
Current assignee: KRECHER JOHANNES JOSEPH
Priority date: 2018-08-09
Filing date: 2018-09-25
Publication date: 2018-12-11
Anticipated expiration: 2028-09-26
Also published as: DE102019121603A1

Abstract

Ein nach dem hydraulischen System auf Wasserbasis arbeitendes TGP KW, welches ein Verbundsystem bildet zwischen Erdspeicher(10)-Kraftspeicher(12) und Krafthaus(4); so wie Windkraft(15) und Solarkraft. Kennzeichnendes Merkmal, die Leistungsgröße ist relevant und passt sich jeder Anforderung an.

Description

Vor dem Hintergrund internationaler Verpflichtungen betr. Klimaschutzes, verfolgt die EU eine Energiewende die mit dem Verzicht auf bewährte Kraftwerk Technik (Braunkohle und Steinkohle KW) vorangetrieben wird. Regenerative Energien erhalten den Vorzug. Der Vorzug ergibt sich aus der Tatsache, dass ab 01.01.2020 (25) ein EU-Gesetzespaket in Kraft tritt, dass ausschließlich Kraftwerke an Kapatzitätsmechanismen teilnehmen dürfen, die nicht mehr als 550 Gramm CO2 / KWh emittieren. Die Maßnahme des TGP-Stadt KW, ist eine Alternative Handlungsoption, die keinerlei CO2; NOx, SO2 u. Staub emittiert und somit eine NEUHEIT darstellt auf dem Gebiet der nicht Berg oder See oder Flussgebundenen Abhängigkeit. Der Anlagen Wirkungsgrad wird mit Hilfe von elektrischen Strom aus Überkapazitäten von Wind (11) und Solarkraft aufgebessert. Das dient dazu den Kraftspeicher (12) überwiegend in der Nachthälfte durch Antrieb mehrerer TP(5), aufzufüllen. Als Folge, kann die Anlage mehr Netto- Strom am Tage, kontinuierlich, lastabhängig in das öffentliche Netz einspeisen. Nebenbei wird das Problem der Wind (5) - und Solarkraft gelöst, überschüssigen Strom aus Spitzenlast, als Verlust ein zu Stufen. Hier sei gesagt, dass ein TGP- KW ohne Hilfe von Wind(5) oder Solarkraft nicht rationell arbeiten kann aus physikalischen Gründen. Darum sollte bei der Planung bereits entsprechende Wind(5) oder Solarkraft Anlagen mit eingeplant werden, die zum Selbstkostenpreis den Strom liefern für den Betrieb der TP (5 u 9). Folgendes physikalisches Prinzip liegt dem TGP-Stadt-Kraftwerk zu Grunde. Es befinden sich diverse Wasserturbinen TG(1,2,3) in unterschiedlichen geodätischen Höhen „H“, die miteinander gekoppelt (11) werden können, innerhalb eines TGP - Kraft- Hauses (4), dass Stadt- nah oder auf dem Land vorteilhaft errichtet wird. Entscheidend ist, die TG (1) der oberen Ebene 6 die einen vorgegebenen Wasserverbrauch (m3/Sek.) als Antrieb benutzt und mit einer angemessenen geodätischen Höhe „H“ arbeitet. Alle darunter stehenden TG(2,3), Ebene (7, 8) (und weitere), werden so ausgeführt in ihrer geodätischen Größe „H“, dass sie von den TG (1) der oberen Ebene (6) mit dem Abwasser(16) dieser Turbinen, mit gleicher oder geregelter Menge versorgt werden. Daraus entstehen diverse Typen und Leistungsgrößen, die auf eine geodätische Höhe „H“ und einen bestimmten Wasserverbrauch m3/Sek. abgestimmt sind. Die Geodätische Höhe „H“, entscheidet letztlich über die Gebäudehöhe des TGP-KW. Die von den TG(1) der oberen Ebene(6) verbrauchte Wassermenge muss nach dem Durchlauf(16) durch die unteren TG - Ebenen(6,7,8) in dem Erdspeicher(10) aufgefangen werden, damit es erneut über das Umlaufsystem Kraftspeicher(12) mittels TP(9) der oberen Ebene (6 )im Krafthaus (4), zugeführt wird. Die TG(1) der oberen Ebene(6) bestimmen damit in ihrer Gesamtheit die Größe des Wasser- Erdspeichers (10) Der Erdspeicher(10), ist als verfahrenstechnischer Ausgleich gedacht und kann den Betrieb für ca. 13 Stunden Volllast aufrecht halten. Er befindet sich unterhalb der Untersten TG (3) - Ebene (8), im sogenannten technischen Abstand. Ausgestaltete Materialien ergeben sich im Zusammenhang mit den verwendeten Maschinen und dem Element Wasser. Die Funktion des TGP KW, erlaubt die Aufstellung in der Stadt am Stadtrand oder Landschaft. Die Bauart, wie die Funktion des TGP KW bilden ein Kreislaufsystem in dem TG- und TP miteinander so abgestimmt sind, dass keine ständige Wasserzufuhr von außerhalb benötigt wird.
Lediglich zum Füllen des Systems oder durch Wasserverlust ist ein Anschluss erforderlich, ebenso auch ein Abfluss. Das hier gezeigte TGP-KW -System arbeitet mit einem weiteren sogenannten Kraftspeicher (12). Dieser ist unmittelbar neben dem Gebäude des TGP-Krafthauses(4) aufgestellt und versorgt die Anlage mit dem erforderlichen Wasser als Antriebskraft für die TG (1,2,3) im Krafthaus (4). Um einen optimierten Wirkungsgrad zu erreichen, sind hier Kaskaden Zuteiler (13) eingeplant die die geodätische Höhe ständig anpassen an den Wasserlevel im Kraftspeicher(12). Aus all diesen Maßnahmen bildet sich letztendlich der optimierte Wirkungsgrad zwischen dem Krafthaus (4) und dem Kraftspeicher (12).
Eine weitere Optimierung bildet der Kraftspeicher (12) an sich, in dem er auf gleiche Höhe mit dem Krafthaus (4) steht, oberhalb des Erdspeichers (10). Das optimiert ebenfalls die Gesamtanlage weil die geodätische Höhe einen ständigen Einfluss auf die Pumpenleistung TP(9) hat. Es ist angedacht, den Kraftspeicher(12) einige Meter höher aus zu statten um einen Wasservorrat(14) zu bekommen, der die Anlage befähigt sich ohne Hilfe der Pumpen TP(9,5) selbständig hochzufahren nach längerem Stillstand.
Nach der normalen Tagesleistung über konstant 12 Stunden Volllast, ist der Kraftspeicher (12), leer und der Erdspeicher(10) voll. Hier müsste jetzt die TP(9) mit Windstrom in der Nacht betrieben werden um den Kraftspeicher (12) für den Tagbetrieb zu Füllen. (Die Stundenwerte sind Anhaltspunkte).
Das TGP- KW, ist kein spezielles Backup System. Mit der Backup Funktion sind Kraftwerke gemeint, die eine Reservehaltung einnehmen zur Versorgungssicherheit. Das TGP-KW kann beide Funktionen ,Tagesbetrieb und Reservehaltung ausführen ,in dem ein zweiter Kraftspeicher (12) und Erdspeicher (10) angeschlossen wird.

Claims

Ein nach dem hydraulischen System auf Wasserbasis arbeitendes TGP KW, welches ein Verbundsystem bildet zwischen Erdspeicher(10)-Kraftspeicher(12) und Krafthaus(4); so wie Windkraft(15) und Solarkraft. Kennzeichnendes Merkmal, die Leistungsgröße ist relevant und passt sich jeder Anforderung an.
TGP KW nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Standort beliebig sein kann, weil das System unabhängig ist von konstanten Wasser zu-und Abflüssen. Kennzeichnende Merkmale. Die Stadt- Umgebung-Industriegebiete oder sonstige Orte zum Großverbraucher; dezentral, wie es von der Politik gefordert wird.
TGP KW nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass es sich um ein Backup System handelt, welches bei den Turbinen Pumpen(5,9) überwiegend mit Nachtstrom aus Windkraft(15), aber auch am Tage mit Wind(15) und Solarstrom arbeitet, möglichst aus Überkapazitäten.
TGP KW nach Anspruch 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftspeicher(12) seinen Wasserreserve aus dem Erdspeicher(10) bezieht über ein hauptsächlich von Wind(15) und Solarkraft betriebenes TP(5,9)-System. Alternativ auch in Eigenversorgung mittels TG (1,2,3), gespeist wird.
Anspruch nach Punkt 4. Kennzeichnendes Merkmal ist ein Wasser Zuleitungssystem welches kaskadenartig(13) arbeitet, so dass immer die optimalste geodätische Förderhöhe der TP(9) zu Gute kommt bei dem Füllen des Kraftspeichers(12)im Zusammenhang mit dem Erdspeicher(10).
Kennzeichnende Merkmale der Ansprüche 1 bis 5 sind: a) Das Krafthaus(4) mit seinen diversen TG(1,2,3) dessen Größe und Leistung in Abhängigkeit stehen zur geodätischen Förder-Höhe. Wo mindestens 2 TG(1,2) in 2(6,7) oder mehr Ebenen(6,7,8) einen gemeinsamen KW-Block bilden. Dessen Tp(5) mit Eigenstrom arbeiten, alternativ aus überschüssigen Wind(15) oder Solar Strom versorgt werden können nach Anspruch 3). b) Der Kraftspeicher(12) der eine Wasser-Reserve bereit hält, um am Tage (oder Nacht),ca. 13 Stunden elektr. Grundlast Strom bereitstellt, durch eine Bauform die eine für die Anlage möglichst günstige geodätische Förderhöhe erreicht. c) Ein Erdspeicher(10) der im technischen Abstand unterhalb des Krafthauses(4) liegt und der Leistungsgröße des ca.13 stündigen Grundlastbetriebes entspricht und ein optimales Abmaß Verhältnis besitzt im Zusammenhang zu seinem Volumen und der geodätische Höhe des Kraftspeichers(12).
TGP KW nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, dass weitere Erd (10)-u. Kraftspeicher(12) zu einer TGP KW Anlage hinzu kommen können wenn man die Speicherkapazität erhöhen will um schwach Wind(15) oder Dunkelphasen bis zu ≥ 60 h. abdecken zu wollen.
TGP KW nach Anspruch 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein zum TGP KW gehörender Wind(15)- oder Solarpark, eine in erster Linie interne Abhängigkeit zum Verbundsystem (4,10,12) darstellt und bei Stromeinspeisung in das TGP KW, nicht der Kostenflut der Allgemeinen öffentlichen Stromversorgung unterstellt ist, sondern zu Selbstkosten arbeitet. Kennzeichnende Merkmale dazu sind eine Umschaltanlage die den erzeugten Strom in das TGP KW lenkt oder in das öffentliche Netz.