DE202020106761U1

DE202020106761U1 - Hydraulisch-pneumatisches Energiespeicher- und -gewinnungssystem

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Publication number: DE202020106761U1
Application number: DE202020106761.3U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-11-24
Filing date: 2020-11-24
Publication date: 2020-12-08
Anticipated expiration: 2030-11-25

Abstract

Hydraulisch-pneumatisches Energiespeicher- und Energiegewinnungssystem, umfassend:einen ersten und einen zweiten abgedichteten Behälter, in die jeweils ein Flüssigkeitsvolumen einleitbar ist und aus denen die eingeleitete Flüssigkeit mittels eines Volumens gespeicherter Druckluft, das in Bezug auf den ersten und den zweiten Behälter erzeugbar ist, pneumatisch antreibbar ist;eine Turbine, die zwischen dem ersten und dem zweiten Behälter angeordnet und mit einem Generator gekoppelt ist, um Leistung zu erzeugen, wenn sie durch die pneumatisch angetriebene Flüssigkeit in Drehung versetzt wird; undeine Sammel-Abgabevorrichtung, die außerhalb des ersten und des zweiten Behälters angeordnet ist, zum Sammeln von energieverbrauchter Flüssigkeit, die von der Turbine abgegeben wird, und zum Abgeben der gesammelten Flüssigkeit an einen des ersten und einen zweiten Behälter, um in nachfolgenden Energiegewinnungszyklen verwendet zu werden, wobei die Sammel-Abgabevorrichtung mindestens eine von einer von einem Motor angetriebene und zwischen zwei verschließbaren in dem ersten bzw. dem zweiten Behälter ausgebildeten Öffnungen angeordnete Schwenkfläche umfasst, wobei die gesammelte Flüssigkeit entlang der Schwenkfläche nach unten strömt und in eine der Öffnungen geleitet wird, welche offen gehalten wurde,und ferner eine Pumpe zur Erzeugung des Volumens gespeicherter Druckluft durch zwangsweisen Zufluss der Flüssigkeit in das Innere eines entsprechenden Behälters eingerichtet ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet nachhaltiger Energiesysteme. Insbesondere betrifft die Erfindung ein hydraulisch-pneumatisches Energiespeicher- und - gewinnungssystem.
Hintergrund der Erfindung
Viele fluidbasierte Energiespeicher- und -gewinnungssysteme sind aus dem früheren Stand der Technik bekannt.
Ein Beispiel ist ein Pumpspeichersystem, das oft als Wasserkraftwerk bezeichnet wird. In einem Wasserkraftwerk wird Wasser in einem oberen Reservoir gespeichert und gravitativ in ein unteres Reservoir abgegeben um Strom über eine Turbine zu erzeugen. Während kostengünstiger Nebenzeiten, in denen weniger Strom benötigt wird, wird das Wasser zurückgeführt, indem es aus dem unteren Speicher zurück in den oberen Speicher gepumpt wird.
Damit diese Pumpspeicher wirtschaftlich rentabel sind, müssen jedoch Großwasserkraftwerke errichtet werden. Solche Leistungen sind nur dann erreichbar, wenn die Differenzhöhe, entlang derer das gespeicherte Wasser schwerkraftmäßig gefördert werden muss, hohe Investitionskosten für den Bau von Rückhaltewänden für die Reservoire und Pumpsysteme sowie erhebliche Betriebskosten für das Zurückpumpen des geförderten Wassers in das obere Reservoir erfordert, die die Wirtschaftlichkeit des Pumpspeichersystems verringern.
Ein weiterer Nachteil von Wasserkraftwerken ist die hohe Wasserverdunstungsrate sowohl aus dem oberen als auch aus dem unteren Reservoir. Auch können Wasserkraftwerke nur an ganz bestimmten Standorten errichtet werden, die sich durch eine geeignete topographische Gegebenheiten auszeichnen, und nicht notwendigerweise in der Nähe von Stromleitungen liegen und daher für das Versorgungsunternehmen nicht von Vorteil sein können.
Ein weiteres bekanntes fluidbasiertes Energiespeicher- und -gewinnungssystem ist ein Druckluft-Energiespeicher, bei dem Umgebungsluft komprimiert und unter Druck in einer unterirdischen Kaverne gespeichert wird. Wenn Elektrizität benötigt wird, wird die Druckluft erwärmt und in einer Expansionsturbine ausgedehnt, um einen Generator zur Energieerzeugung anzutreiben.
US 7,281,371 offenbart ein druckluftgepumptes Speicher- und Verteilungssystem für Wasserenergie, das einen ersten Wasserbehälter und einen zweiten Luft- und Wasserbehälter umfasst. Eine mit dem zweiten Reservoir verbundene Luftdruckquelle bildet im zweiten Reservoir eine Druckhöhe aus. Ein an den ersten Speicher angeschlossener Pumpen-/Turbinenmotor/Generator ist gleichermaßen an ein regionales Energienetz angeschlossen. Während Spitzenbedarfszeiten wird durch die Druckhöhe Wasser durch die Pumpe/den Turbinenmotor/Generator geleitet, um Energie zu erzeugen, welche an das Netz geliefert wird. In Zeiten geringen Bedarfs pumpt die Pumpe/der Turbinenmotor/Generator Wasser zurück in den zweiten Behälter und stellt die Druckhöhe wieder her. Die Reservoire können Tunnel oder verlassene Minen sein.
Dieses bekannte System ist energieintensiv, da Wasser aus dem ersten Reservoir in das zweite Reservoir zurückgepumpt werden muss, um dort die Druckhöhe wiederherzustellen, ohne währenddessen zwischen dem ersten und dem zweiten Reservoir Energie zu erzeugen. Ein weiterer Nachteil dieses bekannten Systems besteht in der Notwendigkeit, unterirdische Reservoire in unterschiedlichen Höhen auszubauen und zu warten.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein hydraulisch-pneumatisches Energiespeicher- und Energierückgewinnungssystem zu schaffen, das wirtschaftlich rentabel ist und mehr Leistung erzeugen kann als bekannte Systeme.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein hydraulisch-pneumatisches Energiespeicher- und -rückgewinnungssystem bereitzustellen, das unabhängig von bestimmten geologischen oder unterirdischen Merkmalen ist. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung stellt ein hydraulisch-pneumatisches Energiespeicher- und -gewinnungssystem bereit, umfassend einen ersten und einen zweiten abgedichteten Behälter, in die jeweils ein Flüssigkeitsvolumen einführbar ist und aus denen die eingeführte Flüssigkeit pneumatisch antreibbar ist; eine Turbine, die zwischen dem ersten und dem zweiten Behälter angeordnet und mit einem Generator gekoppelt ist, um Leistung zu erzeugen, wenn sie durch die pneumatisch angetriebene Flüssigkeit in Drehung versetzt wird; und eine außerhalb des ersten und des zweiten Behälters angeordnete Sammel-Abgabevorrichtung zum Sammeln von aus der Turbine abgegebener, energieverbrauchter Flüssigkeit, und zum Abgeben der gesammelten Flüssigkeit an den ersten oder zweiten Behälter, um in nachfolgenden Energierückgewinnungszyklen verwendet zu werden.
Wie hier erwähnt, kann die „Sammel-Abgabevorrichtung“ gleichzeitig sowohl als Sammelvorrichtung zum Sammeln von energiearmer Flüssigkeit, die von der Turbine abgegeben wird, als auch als Abgabevorrichtung zum Abgeben der gesammelten Flüssigkeit an den ersten oder zweiten Behälter fungieren, oder alternativ kann die Abgabevorrichtung von der Sammelvorrichtung getrennt sein und eingesetzt werden, nachdem die Flüssigkeit gesammelt wurde.
Die eingebrachte Flüssigkeit ist mittels eines in Bezug auf den ersten und zweiten Behälters jeweils herstellbaren Volumens an gespeicherter Druckluft pneumatisch antreibbar.
Nach einem Aspekt der Erfindung umfasst das System ferner eine abgewinkelte Leitung, die in den ersten und zweiten Behälter eingeführt ist, sodass sich ein erster Abschnitt davon nach unten in ein Inneres eines entsprechenden Behälters erstreckt und sich ein zweiter Abschnitt davon seitlich von dem ersten Abschnitt und über dem entsprechenden Behälter erstreckt und mit einer Düse endet, die dazu geeignet ist, Hochdruckflüssigkeit abzugeben; und Mittel, wie etwa ein Steuerventil, zum Freigeben der gespeicherten Druckluft, damit zumindest ein Teil des in den ersten Behälter eingeführten Flüssigkeitsvolumens über die abgewinkelte Leitung und die Düse pneumatisch angetrieben wird, bis es aus der Düse abgegeben wird und auf Schaufeln der in einem Strömungsweg der Hochdruckflüssigkeit angeordneten Turbine auftrifft, um Leistung zu erzeugen.
Nach einem Aspekt umfasst das System ferner Mittel zum Speichern eines Volumens von Druckluft in Bezug auf jeden der ersten und zweiten Behälter. Die Mittel zum Speichern eines Volumens von Druckluft in Bezug auf den ersten und zweiten Behälter können einen Kompressor; ein Lufttank in dem die Druckluft mit einem gewünschten Druck speicherbar ist und in Fluidverbindung mit dem Kompressor; eine Luftleitung in steuerbarer Fluidverbindung mit einem Inneren eines entsprechenden der ersten und zweiten Behälter und des Lufttanks umfassen, sodass die eingeführte Flüssigkeit pneumatisch zu der Düse leitbar ist, wenn die Luftleitung in Fluidverbindung mit dem Inneren des entsprechenden Behälters gebracht wird.
In einer Ausgestaltung ist das Volumen der gespeicherten Druckluft beim Einströmen der Flüssigkeit in das Innere des entsprechenden Behälters erzeugbar. Ein ausreichend hoher Druck an Druckluft ist erzeugbar, wenn die Sammelvorrichtung ein Behälter zur Aufnahme der aus der Turbine abgegebenen gesammelten energiearmen Flüssigkeit ist und die Fördervorrichtung eine Pumpe zum Fördern von Druckflüssigkeit aus diesem Behälter in das Innere des entsprechenden Behälters ist. Der erste und der zweite Behälter sind ebenfalls thermisch isoliert, um Wärme zurückzuhalten, die während der Luftkompression erzeugt wird.
Nach einem Aspekt der Erfindung ist die Sammel-Abgabevorrichtung eine horizontale und stationäre Oberfläche, die sich direkt unter und zwischen zwei verschließbaren Öffnungen befindet, die in dem ersten bzw. dem zweiten Behälter ausgebildet sind, wobei die gesammelte Flüssigkeit über diese Oberfläche steigt und in eine der offen gehaltenen Öffnungen eingeführt wird.
Nach einem Aspekt ist die Sammel-Abgabevorrichtung eine von einem Motor angetriebene Schwenkfläche, die zwischen zwei verschließbaren Öffnungen angeordnet ist, die in dem ersten bzw. zweiten Behälter ausgebildet sind, wobei die gesammelte Flüssigkeit entlang der Schwenkfläche nach unten strömt und in eine der Öffnungen eingeführt wird, die offengehalten wurde.
Ferner wird ein hydraulisch-pneumatisches Energiespeicher- und - gewinnungsverfahren offenbart, umfassend:

a) Bereitstellen eines ersten und eines zweiten verschlossenen Behälters;
b) Einführen von Flüssigkeit in den ersten Behälter;
c) Speichern eines ersten Volumens an Fluidenergie in Bezug auf den ersten Behälter;
d) Freisetzen der Energie des ersten Volumens, wodurch zumindest ein Teil der in den ersten Behälter eingeführten Flüssigkeit pneumatisch angetrieben wird;
e) Leiten der angetriebenen Flüssigkeit von dem ersten Behälter zu einer Turbine, um Leistung zu erzeugen;
f) Sammeln von aus der Turbine abgegebener, energieverbrauchter Flüssigkeit außerhalb des ersten und zweiten Behälters;
g) Zuführen der gesammelten Flüssigkeit zu dem zweiten Behälter;
h) Speichern eines zweiten Volumens an Fluidenergie in Bezug auf den zweiten Behälter;
i) Freisetzen der Energie des zweiten Volumens, um zu bewirken, dass mindestens ein Teil der in den zweiten Behälter eingeführten Flüssigkeit pneumatisch angetrieben wird; und
j) Leiten der angetriebenen Flüssigkeit von dem zweiten Behälter zu der Turbine, um Leistung zu erzeugen.

Figurenliste
Beschreibung der Zeichnungen:

- 1 zeigt eine schematische Darstellung eines hydraulisch-pneumatischen Energiespeicher- und Energiegewinnungssystems nach dem Stand der Technik, durch das eine Flüssigkeit pneumatisch angetrieben wird, um elektrische Energie zu erzeugen;
- 2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines hydraulisch-pneumatischen Energiespeicher- und -gewinnungsverfahrens zur Ausführung der Erfindungsgemäßen Vorrichtung;
- 3a und 3b zeigen eine schematische Darstellung von jeweils zwei Stufen eines hydraulisch-pneumatischen Energiespeicher- und Energierückgewinnungssystems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
- 4a und 4b zeigen eine schematische Darstellung von jeweils zwei Positionen der Sammelvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; und
- 5a-5d zeigen schematische Darstellungen von jeweils vier Stufen eines hydraulisch-pneumatischen Energiespeicher- und Energiegewinnungssystems gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Die vorliegende Erfindung betrifft ein System für gespeicherte Energie, das eine durch Druckluft aufgebrachte Kraft ausnutzt, um eine Verdrängung eines Wasservolumens oder einer anderen geeigneten Flüssigkeit auf ein elektrisches Energieerzeugungselement zu erzwingen. Das System ist auch in der Lage, Energie zu erzeugen, wenn das zirkulierende Wasser wiederverwendet wird. Obwohl die folgende Beschreibung die Verwendung von Wasser als Medium beschreibt, das von der pneumatischen Energiequelle angetrieben wird, versteht es sich, dass die Erfindung auch auf die Verwendung anderer Arten von Flüssigkeiten anwendbar ist.
1 veranschaulicht ein Druckluftenergiespeichersystem nach dem Stand der Technik, das die Verdrängung von Wasser durch Druckluft erzwingt, um elektrische Leistung zu erzeugen. Das System 10 umfasst einen abgedichteten Behälter 11, der teilweise mit Wasser (z. B. etwa 70 %) gefüllt ist. Der Behälter 11 steht über eine Luftleitung 13, an die ein Steuerventil 14 angeschlossen ist, mit einem Kompressor 12 in Fluidverbindung. In den Behälter 11 ist eine Wasserleitung 15 eingeführt, mit der ein Steuerventil 16 in derart Wirkverbindung steht, dass deren erstes Ende annähernd bis zu seinem Boden reicht, während sein zweites Ende mit einer Düse 17 endet, die einen Hochdruckwasserstrahl abgeben kann. Im Strömungsweg der Düse 17 befindet sich eine Impulsturbine 19, z.B. ein Peltonrad, zur Erzeugung von Drehmoment aus dem Impuls, der durch eine Richtungsänderung des auf ihre konturierten Schaufeln auftreffenden Wasserstrahls hervorgerufen wird und mit einer mit einem Generator 111 mechanisch gekoppelten Welle 110 starr verbunden ist. Der Generator 111 ist an einen Satz von Batterien 112 angeschlossen, um elektrische Energie zu speichern. Wie nachstehend erläutert wird, arbeitet das System in zwei Zyklen: einem Ladezyklus und einem Entladezyklus.
Ladezyklus
Der Ladezyklus wird während kostengünstiger Nebenzeiten, wie z. B. während der Nacht, durchgeführt. Im ersten Schritt wird das Ventil 16 geschlossen und das Ventil 14 offen gehalten. Dann wird der Verdichter 12 angeschaltet, um Luft im Inneren 18 des Behälters 11 zu verdichten, bis ein gewünschter Druck (z. B. etwa 40 bar) erreicht ist. Dann wird der Kompressor 12 abgeschaltet und das Ventil 14 geschlossen, während die Druckluft im Innenraum 18 gespeichert bleibt, bis die Entladung beginnt.
Entladezyklus
Der Entladezyklus wird z. B. tagsüber während Spitzenzeiten durchgeführt, wenn die Kosten für elektrische Energie hoch sind. Im ersten Schritt wird das Ventil 14 geschlossen gehalten und das Ventil 16 geöffnet. Dadurch wird durch den Druck der Druckluft innerhalb von 18 eine Verdrängung des Wassers aus dem Behälter 11 durch die Leitung 15 nach außen erzwungen. Bei Erreichen der Düse 17 wird das Druckwasser abgelassen und bewirkt eine Rotation der Turbine 19 und der Welle 110. Diese Drehung wird durch den Generator 111 in elektrische Energie umgewandelt, welche direkt an eine Last abgegeben, an das Stromnetz verkauft oder durch den Satz von Batterien 112 gespeichert werden kann.
Das System nach dem Stand der Technik aus 1 ist jedoch nicht ausreichend effizient, da das abgeführte Wasser, das die Rotation der Turbine 19 verursacht hat, vorzugsweise wieder aufgefangen und in den Behälter 11 zurückgeführt werden sollte, um während aufeinanderfolgender Lade-/Entladezyklen wiederverwendet zu werden. Die Wiederverwendung von Wasser ist energieintensiv und reduziert die Netto-Energieproduktion, wenn es nicht für nachfolgende Zyklen verwendet wird.
2 veranschaulicht im Allgemeinen ein hydraulisch-pneumatisches Energiespeicher- und -gewinnungsverfahren. In Schritt 62 wird ein erstes Volumen an Fluidenergie in Bezug auf einen ersten Behälter gespeichert. Wenn in Schritt 64 die Fluidenergie des ersten Volumens freigesetzt wird, wird in Schritt 66 ein Wasservolumen aus dem ersten Behälter durch ein Druckluftvolumen angetrieben und in Schritt 68 zu einer Turbine geleitet, die in Reaktion auf den ausgestoßenen Wasserstrom in Drehung versetzt wird und dadurch Leistung erzeugt. In Schritt 72 wird das energieverbrauchte, angetriebene Wasser außerhalb des ersten Behälters in Schritt 70 gesammelt und zu einem außerhalb der Sammelvorrichtung und in gleicher Höhe zu dem ersten Behälter liegenden oberirdischen oder unterirdischen zweiten Behälter geleitet, um in Verbindung mit einem zweiten Volumen gespeicherter Fluidenergie, das identisch oder gemeinsam mit dem ersten Volumen ist, wiederverwendet zu werden. Die Fluidenergie des zweiten Volumens wird in Schritt 74 freigesetzt, um das Wasservolumen aus dem zweiten Behälter in Schritt 76 auf dieselbe Turbine zu fördern und Leistung zu erzeugen. Somit kann in vorteilhafter Weise in beliebig vielen nachfolgenden Wiederverwendungszyklen Leistung erzeugt werden.
In den 3a und 3b ist ein hydraulisch-pneumatisches Energiespeicher- und Rückgewinnungssystem 20 dargestellt, durch das Druckluft die Verdrängung von Wasser zur Erzeugung elektrischer Energie gemäß einer Ausführungsform der Erfindung erzwingt, wobei das verdrängte Wasser zur Verwendung in weiteren Zyklen zurückgeführt wird. Bei dieser Ausführungsform handelt es sich bei dem Volumen der Fluidenergie um eine Druckluftladung, die in einem Luftbehälter gespeichert ist, der mit dem das Treibwasservolumen enthaltenden Behälter in Fluidverbindung bringbar ist.
Das System 20 umfasst einen Lufttank 200 in Fluidverbindung mit einem Verdichter 12, in dem Druckluft mit einem gewünschten Luftdruck (z. B. 40 bar oder mehr) angesammelt wird. Von der Oberseite des Luftbehälters 200 geht eine Luftleitung 201 aus, mit der das Steuerventil 202 in Wirkverbindung steht, und zweigt in zwei Luftleitungen 203 und 204 ab, mit denen die Steuerventile 205 bzw. 206 in Wirkverbindung stehen. Die Leitung 204 erstreckt sich zu einem ersten abgedichteten Behälter 207a, der teilweise mit Wasser (z. B. etwa 70 %) gefüllt ist. Der erste abgedichtete Behälter 207a weist einen gesteuerten öffenbaren und dosierbaren Verschluss 209a oder eine beliebige andere geeignete stellbare Trennung auf, sodass der Behälter 207a, wenn er geschlossen wird, durch Verschließen einer in dem ersten abgedichteten Behälter 207a ausgebildeten Öffnung 210a abgedichtet wird, und wenn er geöffnet wird, ermöglicht, dass Wasser über die Öffnung 210a in den ersten abgedichteten Behälter 207a fließt. In den Behälter 207a ist eine Wasserleitung 208a eingeführt, deren erstes Ende annähernd bis zu seinem Boden reicht, während ihr zweites Ende mit einer Düse 17, welche einen Hochdruckwasserstrahl abgeben kann, mit zwei Eingängen endet,.
Die Leitung 203 führt zu einem zweiten verschlossenen Behälter 207b, der zunächst leer sein kann. Der zweite abgedichtete Behälter 207b weist einen gesteuerten öffenbaren und dosierbaren Verschluss 209b oder eine beliebige andere geeignete stellbare Trennung auf, sodass der Behälter 207b, wenn er geschlossen wird, durch Verschließen einer in dem zweiten abgedichteten Behälter 207b ausgebildeten Öffnung 210b abgedichtet wird, und wenn er offen ist, ermöglicht, dass Wasser über die Öffnung 210b in den zweiten abgedichteten Behälter 207b fließt. Die Wasserleitung 208b ist in den zweiten Behälter 207b eingeführt, sodass sich ein erstes Ende davon annähernd bis zum Boden des zweiten Behälters 207b erstreckt, während ihr zweites Ende am zweiten Eingang der Düse 17 endet. Im Strömungsweg des aus der Düse 17 austretenden Wasserstrahls befindet sich die Impulsturbine 19 oder eine andere Turbinenart, welche durch den Wasserstrahl in Drehung versetzt werden kann, und welche starr mit einer mechanisch mit dem Generator 111 gekoppelten Welle 110 verbunden ist. Der Generator 111 ist an einen Satz von Batterien 112 angeschlossen, um elektrische Energie zu speichern.
Der Luftbehälter 200 und die Behälter 207a und 207b weisen vorzugsweise alle das gleiche Volumen auf und befinden sich auf derselben Höhe.
Eine im Wesentlichen horizontale und stationäre Oberfläche 211 befindet sich direkt unter den Öffnungen 210a und 210b und ist dazwischen angeordnet und dazu eingerichtet, das gesamte Wasser, das von der Turbine 19 abgegeben wird, zu sammeln. Wenn der Wasserstand über der Oberfläche 211 ansteigt, wird das gesammelte Wasser, in Abhängigkeit davon, welche Öffnung 210a oder 210b offengehalten wurde, in den Behälter 207a oder 208a eingeleitet.
Das System 20 kann auch eine Steuerung 35 in Datenkommunikation mit dem Verdichter 12 umfassen, um den Zielluftdruck im Inneren des Lufttanks 200 in Übereinstimmung mit einer vorbestimmten Betriebszeit oder in Übereinstimmung mit von dem im Inneren des Lufttanks 200 montierten Sensor 38 erfassten Druckbedingungen zu steuern. Die Steuerung 35 kann auch in Datenkommunikation mit den Steuerventilen 202, 205, 206 und mit den Klappen 209a und 209b stehen, um einen zuverlässigen Betrieb der Lade- und Entladezyklen zu gewährleisten.
Das System 20 arbeitet, wie weiter unten erläutert wird, in Perioden von jeweils vier Zyklen: zwei Ladezyklen und zwei Entladezyklen.
3a veranschaulicht die ersten Lade-/Entladezyklen, die in Verbindung mit dem System 20 durchführbar sind.
Erster Ladezyklus:

Der Ladezyklus wird während Nebenzeiten mit niedrigen Kosten, etwa während der Nacht, durchgeführt. In dem ersten Schritt wird das Ventil 202 geschlossen gehalten und der Verdichter 12 wird angeschaltet, um die im Lufttank 200 enthaltene Luft zu verdichten, bis ein gewünschter Druck (z. B. etwa 40 bar oder mehr) erreicht ist. Dann wird der Kompressor 12 abgeschaltet und das Ventil 202 geschlossen, wobei die Druckluft im Lufttank 200 gespeichert bleibt, bis der erste Entladezyklus beginnt.

Erster Entladezyklus:

Der erste Entladezyklus kann während Spitzenzeiten mit hohen Kosten, wie etwa tagsüber, durchgeführt werden. Im ersten Schritt wird der Verschluss 209a in eine untere Position gebracht, sodass die Öffnung 210a verschlossen ist. Gleichzeitig wird der Verschluss 209b in eine obere Position gebracht, sodass die Öffnung 210b geöffnet ist. Im nächsten Schritt wird das Ventil 205 geschlossen gehalten und die Ventile 202 und 206 geöffnet. Infolgedessen strömt die Druckluft aus dem Luftbehälter 200 über die Leitung 204 in den Niederdruckinnenraum des Behälters 207a und verdrängt das Wasser aus dem Behälter 207a über die Leitung 208a nach außen. Der Druck der Druckluft ist ausreichend hoch, damit das gesamte oder ein großer Anteil des ursprünglich in dem Behälter 207a aufgenommen Wassers, z. B. mehr als 70 %, mehr als 80 % oder 90 %, aus diesem ausgeleitet wird. Bei Erreichen der Düse 17 wird das Druckwasser auf die Turbinenschaufeln abgegeben und bewirkt eine Rotation der Turbine 19 und der Welle 110. Als Reaktion auf den relativ großen Prozentsatz an Wasser, das pneumatisch an die Turbine 19 abgegeben wurde, wird durch die Drehung des Generators 111 in ein relativ großes Maß an elektrischer Energie umgewandelt, die direkt an eine Last abgegeben, an das Stromnetz verkauft oder durch einen Satz von Batterien gespeichert werden kann.

Während dieses ersten Entladezyklusses wird das gesamte aus der Turbine 19 ausgetretene, energiearme Wasser durch die horizontale Oberfläche 211 gesammelt und anschließend, nachdem der Wasserstand angestiegen ist, über die Öffnung 210b in den Behälter 207b eingeleitet. Am Ende des ersten Entladezyklusses wird das aus dem Behälter 207a verdrängte Wasser, bei dem es sich um das gesamte Wasservolumen handeln kann, das innerhalb des Behälters 207a enthalten war, oder abhängig vom Druck der Druckluft nur um einen Prozentsatz davon, in den Behälter 207b eingeleitet.
3a veranschaulicht die ersten Lade-/Entladezyklen, die in Verbindung mit dem System 20 durchführbar sind.
Zweiter Ladezyklus:

Der zweite Ladezyklus wird auch während Nebenzeiten mit niedrigen Kosten durchgeführt. In dem ersten Schritt wird das Ventil 202 geschlossen gehalten und der Verdichter 12 wird angeschaltet, um die im Lufttank 200 enthaltene Luft zu verdichten, bis ein gewünschter Druck (z. B. etwa 40 bar oder mehr) erreicht ist. Dann wird der Kompressor 12 abgeschaltet, während die Druckluft im Lufttank 200 gespeichert bleibt, bis der zweite Entladezyklus beginnt.

Zweiter Entladezyklus:

Der zweite Entladezyklus kann während Spitzenzeiten mit hohen Kosten durchgeführt werden, wenn ein höherer Umsatz durch den Verkauf von erzeugter elektrischer Leistung an das Stromnetz realisiert werden kann, zum Beispiel nachdem die erzeugte elektrische Leistung durch die Batterien gespeichert wurde. Im ersten Schritt wird der Verschluss 209b in seiner unteren Position gehalten, sodass die Öffnung 210b verschlossen ist. Gleichzeitig wird der Verschluss 209a in seiner oberen Position gehalten, sodass die Öffnung 210a geöffnet ist. Im nächsten Schritt wird das Ventil 205 geschlossen gehalten und die Ventile 202 und 206 werden geöffnet. Infolgedessen verdrängt die Druckluft innerhalb des Luftbehälters 200 das Wasser aus dem Behälter 207b über die Leitung 208b nach außen, sodass es die Düse 17 erreicht. Bei Erreichen der Düse 17 wird das Druckwasser abgelassen und bewirkt eine Rotation der Turbine 19 und der Welle 110. Diese Drehung wird durch den Generator 111 in elektrische Energie umgewandelt, die direkt an eine Last abgegeben, an das Stromnetz verkauft oder durch den Satz von Batterien gespeichert werden kann. Während dieses zweiten Entladezyklusses wird das gesamte abgelassene Wasser von der horizontalen Oberfläche 211 gesammelt und anschließend, nachdem der Wasserstand angestiegen ist, über die Öffnung 210a in den Behälter 207a eingeleitet.

Während dieses zweiten Entladezyklusses wird abhängig vom Druck der Druckluft das von der im wesentlichen horizontalen Oberfläche 211 gesammelte Ablaufwasser, bei dem es sich um das gesamte oder nur um einen Prozentsatz des Wasservolumens handeln kann, das innerhalb des Behälters 207b enthalten war, über die Öffnung 210a zurück in den Behälter 207a eingeleitet.
Es versteht sich, dass eine große Anzahl von Entladezyklen während Stoßzeiten durchgeführt werden kann, um von den niedrigen Stromkosten zum Erzeugen der Druckluft und von der relativ hohen Leistungsabgabe während jedes Entladezyklus zu profitieren.
4a und 4b veranschaulichen schematisch eine weitere Ausführungsform der Sammelvorrichtung 216, die dazu ausgelegt ist, energieverbrauchtes Wasser, das von der Turbine 19 abgegeben wird, zu sammeln und zu abzuleiten. In dieser Ausführungsform umfasst die Sammelvorrichtung 216 eine Schwenkfläche 222, die durch einen mit einer Steuerung 35 (3a) stehenden Motor 228 und beispielsweise durch ein Zahnsegment oder eine beliebige andere geeignete kinematische Verbindung (KC) 229 angetrieben wird, in eine Drehbewegung versetzt wird.
Wenn der Verschluss 209a des Behälters 207a in seine untere Position eingestellt ist, um das Eindringen und Austreten von Wasser in Bezug auf das Innere des Behälters 207a zu verhindern, und der Verschluss 209b des Behälters 207b in seine obere Position eingestellt ist, so dass die Öffnung 210b geöffnet ist, wird die Schwenkfläche 222 wie in 4a veranschaulicht, so angetrieben, dass ihr erstes Ende 226 höher liegt als ihr zweites Ende 227, um sicherzustellen, dass der energiearme Turbinenausfluss 231 schwerkraftmäßig in Richtung der Öffnung 210b und des Behälters 207b abgegeben wird. Umgekehrt, für den Fall, dass der Verschluss 209a des Behälters 207a in seine obere Position eingestellt ist, sodass die Öffnung 210a geöffnet ist, und der Verschluss 209b des Behälters 207b in seine untere Position eingestellt ist, wird die Schwenkfläche 222 wie in 4b veranschaulicht angetrieben, sodass ihr erstes Ende 226 niedriger ist als ihr zweites Ende 227, um sicherzustellen, dass der energiearme Turbinenausfluss 231 schwerkraftmäßig in Richtung der Öffnung 210a und des Behälters 207a abgegeben wird. Die Enden 226 und 227, die eine entsprechende Behälterwand berühren, können abgedichtet sein, um den Durchgang des Auslasses 231 unter der Schwenkfläche 222 zu verhindern.
Ebenfalls liegen andere Ausgestaltungen einer Sammelvorrichtung im Rahmen der Erfindung, beispielsweise eine die Turbine umschließende Struktur, die den Turbinenaustrag durch eine Leitung führt, die sich zu einem Steuerventil, beispielsweise einem Rückschlagventil, erstreckt, das mit einer Wand eines entsprechenden Behälters in Wirkverbindung steht, sodass bei Betätigung durch ein Signal der Steuerung der Turbinenaustrag in den entsprechenden Behälter eingeführt werden kann.
5a-d veranschaulichen schematisch eine weitere Ausführungsform eines hydraulisch-pneumatischen Energiespeicher- und -gewinnungssystems 320. Bei dieser Ausführungsform ist das Volumen der Fluidenergie ein ohne Verwendung eines Kompressors komprimiertes Luftvolumen, wobei sich die komprimierte Luft in demselben Behälter wie ein Wasservolumen während eines Ladezyklus befindet. Das Wasservolumen ist geringfügig kleiner als das Volumen des Behälters, und beträgt beispielsweise 80-90% des Behältervolumens, und bewirkt, dass das Luftvolumen komprimiert wird. Ebenso ist die Sammelvorrichtung nicht eben, und das gesammelte Wasser wird mittels einer aktiven Fördereinheit, welche das gesammelte Wasser in einen Behälter mit niedrigerem Wasserstand fördert, zurückgeführt.
Das System 320 umfasst zwei abgedichtete und wärmeisolierte Behälter 307a und 307b, die vorzugsweise das gleiche Volumen aufweisen und auf gleicher Höhe angeordnet sind, wobei ein peripheres Dichtungselement 312 jedes Behälters 307a-b in Bezug auf ein entsprechendes peripheres Wärmeisolationselement 314 nach innen angeordnet sein kann. Die Behälter 307a und 307b, ähneln den Behälter 207a und 207b aus 3a und sind Druckbehälter, die ausreichend stabil sind, um relativ hohen Fluiddrücken von mindestens 40 bar standzuhalten.
Abgewinkelte Wasserleitungen 308a und 308b werden in die Behälter 307a bzw. 307b eingeführt und werden beispielsweise durch Schweißen befestigt, sodass sich ein erstes Ende des nach unten erstreckenden Abschnitts der Leitung nahezu bis zum Boden des entsprechenden Behälters erstreckt, während ein zweites Ende des sich horizontal erstreckenden Abschnitts der Leitung mit einer Düse 17 endet, die zwei Eingänge aufweist, welche den Auslass aus einer der Leitungen 308a und 308b aufnehmen. Die abgewinkelten Wasserleitungen 308a und 308b sind ähnlich wie die Leitungen 208a und 208b aus 3a ausreichend stabil, um relativ hohen Fluiddrücken von mindestens 40 bar standzuhalten. Die Düse 17 ist dazu ausgebildet, einen Hochdruckwasserstrahl 301 auf die Turbine 19 abzugeben. Die mit der Steuerung 35 in Datenkommunikation stehende Steuerventile 306a und 306b sind mit den Leitungen 308a bzw. 308b verbunden und dienen dazu, den Druck und die Temperatur in dem entsprechenden Behälter aufrechtzuerhalten, wenn die Steuerventile geschlossen sind, und den Fluss des angetriebenen Wassers zu ermöglichen, wenn die Steuerventile geöffnet sind.
Die Sammelvorrichtung kann ein Trichter 317 oder ein beliebiger anderer entwässerbarer Behälter sein, der das energiearme Wasser aufnimmt, das von der Turbine 19 abgegeben wird. Der Bodenauslass 319 des Trichters 317 ist mit einem T-förmigen Anschlussstück 322 verbunden und leitet das aufgenommene Wasser zu diesem T-förmigen Anschlussstück 322, welches mit zwei gegenüberliegenden, offenen und im Wesentlichen horizontalen Leitungsabschnitten 324a und 324b in Fluidverbindung mit den Behältern 307a bzw. 307b steht. Ein Absperrventil 329, z. B. ein Steuerventil in Datenkommunikation mit der Steuerung 35, kann in dem Anschlussstück 322 unterhalb des Auslasses 319 installiert sein. Unabhängig betreibbare Pumpen 327a und 327b, die in Datenkommunikation mit der Steuerung 35 stehen, sind mit Leitungsabschnitten 324a bzw. 324b wirkverbunden. Zusatzwasserleitungen 331a und 331b, die beispielsweise an ein Wasserversorgungsnetz angeschlossen sind, sind mit Leitungsabschnitten 324a bzw. 324b verbunden und können einzeln durch Steuerventile 339a bzw. 339b, welche in Datenkommunikation mit der Steuerung 35 stehen, getrennt werden.
Während der Startbedingung sind die Behälter 307a und 307b, wie in 5a gezeigt, leer und mit einem Volumen V1 aus Umgebungsluft versehen.
Während der Benutzung wird Wasser zuerst in den Behälter 317 eingelassen, indem eines der Zusatzventile, z. B. 339a, und das Absperrventil 329 für einen ausreichenden Zeitraum geöffnet werden, bis der Behälter 317 zumindest teilweise gefüllt ist. Nach dem Schließen des Zusatzventils 339a, wird die Pumpe 327a aktiviert, um eine gewünschte Wassermenge aus dem Behälter 317 in den Behälter 307a zu fördern. Das Wasservolumen, das von dem Behälter 317 an den Behälter 307a abgegeben wird, kann in Abhängigkeit von der überwachten Aktivierungszeit der Pumpe 327a gesteuert werden, welche unter Annahme einer bekannten Pumpenkapazität einem abgegebenen Gesamtwasservolumen entspricht. Alternativ kann die Wassermenge, die dem Behälter 307a zugeführt wird, mittels eines oder mehrerer Sensoren 333, z. B. Füllstandssensoren, gesteuert werden, die eine Steuersignal 35 übertragen, um die Pumpe 327a zu deaktivieren, wenn der Wasserstand innerhalb des Behälters 307a eine vorbestimmte Höhe erreicht hat. Anschließend wird das Absperrventil 329 geschlossen.
Nach Abgabe des Wasser-Volumens V2 an den abgedichteten Behälter 307a wird, wie in 5b gezeigt, die in dem Behälter 307a eingeschlossene Luft durch den Zufluss des Wasser-Volumens V2, z. B. mit einem Druck von 40 bar, auf das Volumen V3 komprimiert, wodurch die obere Wasseroberfläche 334 eine Ausdehnung der Luft verhindert. Die Luftmoleküle werden durch die durch das eingebrachte Wasser aufgebrachte Kraft mit einer erheblichen Menge an potentieller Energie beaufschlagt. Gleichzeitig steigt die Temperatur der Luft während der Kompressionsstufe aufgrund der Zunahme der kinetischen Energie der Luftmoleküle und der entsprechenden Zunahme der molekularen Kollisionen an. Somit wird die Wärme der temperaturerhöhten Luft mit an das Wasser übertragen und das erwärmte Wasser wird für einen Zeitraum durch den wärmeisolierten Behälter 307a gespeichert.
Unter Bezugnahme auf 5c wird die potentielle Energie der Druckluft durch Öffnen des Steuerventils 306a freigegeben, sodass die Druckluft das im Behälter 307a zurückgehaltene Wasser aufgrund der Druckdifferenz der Luft zwischen dem Volumen V3 und dem Ausgang der Düse 17 kolbenartig durch die untere Öffnung 337 der Leitung 308a zur Düse 17 treibt. Zunächst strömt Wasser mit einer entsprechend hohen Durchflussrate durch die Leitung 308a und trifft auf die Schaufeln der Turbine 19, um ein entsprechend hohes Leistungsniveau zu erzeugen, wobei die Wasserdurchflussrate und das erzeugte Leistungsniveau reduziert ist, wenn die Luftdruckdifferenz verringert wurde. Am Ende des Entladezyklusses, wenn der Luftdruck innerhalb des Behälters 307a ein Gleichgewichtsvolumen von V5 und einen Gleichgewichtsdruck von z. B. 7 bar erreicht, beträgt das Gesamtvolumen an energiearmen und erwärmtem Wasser, das in dem Behälter 317 aufgenommen wird, V4 und das Volumen an Wasser, das in dem Behälter 307a verbleibt, V2-V4. Anschließend wird das Steuerventil 306a geschlossen.
In dem in 5d gezeigten nachfolgenden Ladezyklus wird das Absperrventil 329 geöffnet und die Pumpe 327 aktiviert, um einen Fluss des erwärmten Wasservolumens V4 zu dem Behälter 307b zu bewirken. Da der Zufluss des Wasservolumens V4 in den Behälter 307b nicht ausreicht, um die eingeschlossene Luft ausreichend zu komprimieren, wird das Zusatzventil 339b geöffnet, um in den Behälter 307b einzuleitende Wasservolumen zu ergänzen, und wird dann geschlossen, nachdem ein gewünschtes Zusatzvolumen in den Behälter 307b eingeleitet wurde. Das Gesamtvolumen an Wasser, das benötigt wird, um die in dem Behälter 307b eingeschlossene Luft ausreichend auf z. B. 40 bar zu komprimieren, ist V2-V6, also weniger als das Volumen V2, das benötigt wird, um die in dem Behälter 307a eingeschlossene Luft auf den gleichen Druck zu komprimieren. V6 ist ein kleines Volumen von etwa 2 L. Da das vom Behälter 307a zum Behälter 317 beförderte und vom Behälter 317 zum Behälter 307b gelieferte Wasservolumen V4 erwärmt wird, wird der Wärmeinhalt des erwärmten Wassers auf das Druckluftvolumen V7 übertragen. Durch die erhöhte Lufttemperatur wird der Druck der Druckluft zusätzlich erhöht, wodurch das benötigte Zusatzwasservolumen um V2 reduziert wird. Alternativ wird das zusätzliche Volumen V2 des Zusatzwassers auch in den Behälter 307b eingeführt, wodurch der Druck der Druckluft über den Druck des Luftvolumens V1 in dem Behälter 307a ansteigt und dadurch mehr Leistung erzeugt wird.
Der nächste Entladezyklus erfolgt durch Öffnen des Steuerventils 306b, um das Wasservolumen V2-V6 pneumatisch zur Düse 17 zu befördern und dadurch Leistung mittels der Turbine 19 zu erzeugen. Das im Behälter 317 aufgenommene Wasser wird dann durch die Pumpe 327a dem Behälter 307a zugeführt.
Diese Lade- und Entladezyklen können wiederholt durch das System 320 während Nebenzeiten oder sogar während Stoßzeiten durchgeführt werden, da sich der einzige elektrische Energieverbrauch durch die Pumpen 327a und 327b darstellt. Die erzeugte elektrische Leistung kann in einer Batterieanordnung gespeichert und später während der Spitzenzeiten an das Stromnetz verkauft werden. Obwohl die Menge an Leistung, die während jedes Entladungszyklus erzeugt wird, im Allgemeinen geringer ist als durch das System 20 aus 3a-b, da nur ein Bruchteil des von dem Behälter 307a aufgenommenen Wasservolumens V2 pneumatisch zur Turbine 19 befördert wird, kann die Nettoenergieabgabe des Systems 320 größer als die des Systems 20 sein, da bei dem System 320 der Energieverbrauch eines energieintensiven Verdichters eingespart wird. Das System 20 wird vorzuziehen sein, wenn eine große Menge an Leistung erzeugt werden soll.
Einige Ausführungsformen der Erfindung wurden zu deren Veranschaulichung beschrieben. Es versteht sich von selbst, dass die Erfindung mit vielen Änderungen, Variationen und Anpassungen und unter Verwendung äquivalenter oder alternativer im Wissen und Können des Fachmanns liegender Lösungen ausgeführt werden kann, ohne den über Umfang der Ansprüche hinauszureichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 7281371 [0007]

Claims

Hydraulisch-pneumatisches Energiespeicher- und Energiegewinnungssystem, umfassend: einen ersten und einen zweiten abgedichteten Behälter, in die jeweils ein Flüssigkeitsvolumen einleitbar ist und aus denen die eingeleitete Flüssigkeit mittels eines Volumens gespeicherter Druckluft, das in Bezug auf den ersten und den zweiten Behälter erzeugbar ist, pneumatisch antreibbar ist; eine Turbine, die zwischen dem ersten und dem zweiten Behälter angeordnet und mit einem Generator gekoppelt ist, um Leistung zu erzeugen, wenn sie durch die pneumatisch angetriebene Flüssigkeit in Drehung versetzt wird; und eine Sammel-Abgabevorrichtung, die außerhalb des ersten und des zweiten Behälters angeordnet ist, zum Sammeln von energieverbrauchter Flüssigkeit, die von der Turbine abgegeben wird, und zum Abgeben der gesammelten Flüssigkeit an einen des ersten und einen zweiten Behälter, um in nachfolgenden Energiegewinnungszyklen verwendet zu werden, wobei die Sammel-Abgabevorrichtung mindestens eine von einer von einem Motor angetriebene und zwischen zwei verschließbaren in dem ersten bzw. dem zweiten Behälter ausgebildeten Öffnungen angeordnete Schwenkfläche umfasst, wobei die gesammelte Flüssigkeit entlang der Schwenkfläche nach unten strömt und in eine der Öffnungen geleitet wird, welche offen gehalten wurde, und ferner eine Pumpe zur Erzeugung des Volumens gespeicherter Druckluft durch zwangsweisen Zufluss der Flüssigkeit in das Innere eines entsprechenden Behälters eingerichtet ist.
System nach Anspruch 1, ferner umfassend: eine abgewinkelte Leitung, die in den ersten und zweiten Behälter eingeführt ist, sodass sich ein erster Abschnitt davon nach unten in ein Inneres eines entsprechenden Behälters erstreckt und sich ein zweiter Abschnitt davon seitlich von dem ersten Abschnitt und über dem entsprechenden Behälter erstreckt und mit einer Düse endet, die dazu eingerichtet ist, Hochdruckflüssigkeit abzugeben; und ein Mittel zum Freisetzen der gespeicherten Druckluft, um zu bewirken, dass zumindest ein Teil des in den ersten Behälter eingeführten Flüssigkeitsvolumens über die abgewinkelte Leitung und die Düse pneumatisch angetrieben wird, bis es auf Schaufeln der Turbine auftrifft, um Leistung zu erzeugen, wobei sich die Turbine in einem Strömungsweg der Hochdruckflüssigkeit befindet, die aus der Düse abgegeben wird.
System nach Anspruch 2, ferner umfassend Mittel zum Speichern eines Druckluftvolumens in Bezug auf jeden der ersten und zweiten Behälter.
System nach Anspruch 3, wobei die Mittel zum Speichern des Druckluftvolumens in Bezug auf jeden der ersten und zweiten Behälter umfassen: einen Kompressor; einen Lufttank in Fluidverbindung mit dem Kompressor, in dem die Druckluft mit einem gewünschten Druck speicherbar ist; und eine Luftleitung in steuerbarer Fluidverbindung mit einem Inneren des ersten und des zweiten Behälters und des Lufttanks, sodass die eingeführte Flüssigkeit pneumatisch zu der Düse leitbar ist, wenn die Luftleitung in Fluidverbindung mit dem Inneren des entsprechenden Behälters gebracht wird.
System nach Anspruch 1, wobei die Sammel-Abgabevorrichtung eine horizontale und stationäre Oberfläche ist, die sich direkt unter und zwischen zwei verschließbaren Öffnungen befindet, die in dem ersten bzw. dem zweiten Behälter ausgebildet sind, wobei die gesammelte Flüssigkeit in eine der offen gehaltenen Öffnungen eingeführt wird, wenn sie über diese Oberfläche steigt.
System nach Anspruch 1, wobei der erste und der zweite Behälter ebenfalls thermisch isoliert sind, um Wärme zu speichern, die während der Luftkompression erzeugt wird.
Hydraulisch-pneumatisches Energiespeicher- und Energiegewinnungssystem, umfassend: einen ersten und einen zweiten abgedichteten Behälter, in die jeweils ein Flüssigkeitsvolumen einleitbar ist und aus denen die eingeleitete Flüssigkeit mittels eines Volumens gespeicherter Druckluft, das in Bezug auf den ersten und den zweiten Behälter erzeugbar ist, pneumatisch antreibbar ist; eine Turbine, die zwischen dem ersten und dem zweiten Behälter angeordnet und mit einem Generator gekoppelt ist, um Leistung zu erzeugen, wenn sie durch die pneumatisch angetriebene Flüssigkeit in Drehung versetzt wird; und eine Sammel-Abgabevorrichtung, die außerhalb des ersten und des zweiten Behälters angeordnet ist, umfassend einen Behälter zum Sammeln von energieverbrauchter Flüssigkeit, die von der Turbine abgegeben wird, und eine Pumpe, die mit dem Behälter verbunden ist, zum Abgeben der gesammelten Flüssigkeit an den ersten oder den zweiten Behälter, um in nachfolgenden Energiegewinnungszyklen verwendet zu werden, und wobei das Volumen gespeicherter Druckluft durch die Pumpe erzeugbar ist, die den Zufluss der Flüssigkeit in das Innere eines entsprechenden Behälters des ersten und des zweiten Behälters erzwingt.
System nach Anspruch 7, wobei die Sammel-Abgabevorrichtung eine horizontale und stationäre Oberfläche ist, die sich direkt unter und zwischen zwei verschließbaren Öffnungen befindet, die in dem ersten bzw. dem zweiten Behälter ausgebildet sind, wobei die gesammelte Flüssigkeit in eine der offen gehaltenen Öffnungen eingeführt wird, wenn sie über diese Oberfläche steigt.
System nach Anspruch 7, ferner umfassend: eine abgewinkelte Leitung, die in den ersten und zweiten Behälter eingeführt ist, sodass sich ein erster Abschnitt davon nach unten in ein Inneres eines entsprechenden Behälters erstreckt und sich ein zweiter Abschnitt davon seitlich von dem ersten Abschnitt und über dem entsprechenden Behälter erstreckt und mit einer Düse endet, die dazu eingerichtet ist, Hochdruckflüssigkeit abzugeben; und ein Mittel zum Freisetzen der gespeicherten Druckluft,um zu bewirken, dass zumindest ein Teil des in den ersten Behälter eingeführten Flüssigkeitsvolumens über die abgewinkelte Leitung und die Düse pneumatisch angetrieben wird, bis es auf Schaufeln der Turbine auftrifft, um Leistung zu erzeugen, wobei sich die Turbine in einem Strömungsweg der Hochdruckflüssigkeit befindet, die aus der Düse abgegeben wird.
System nach Anspruch 9, ferner umfassend: Mittel zum Speichern eines Druckluftvolumens in Bezug auf jeden der ersten und zweiten Behälter.
System nach Anspruch 10, wobei die Mittel zum Speichern des Druckluftvolumens in Bezug auf jeden der ersten und zweiten Behälter umfassen: einen Kompressor; einen Lufttank in Fluidverbindung mit dem Kompressor, in dem die Druckluft mit einem gewünschten Druck speicherbar ist; und eine Luftleitung in steuerbarer Fluidverbindung mit einem Inneren des ersten und des zweiten Behälters und des Lufttanks, sodass die eingeführte Flüssigkeit pneumatisch zu der Düse leitbar ist, wenn die Luftleitung in Fluidverbindung mit dem Inneren des entsprechenden Behälters gebracht wird.