DE2843675C3 - Vorrichtung zur Stromerzeugung mittels eines Windrades - Google Patents

Vorrichtung zur Stromerzeugung mittels eines Windrades

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Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Stromes zeügung mittels eines Windrades, welches eine Wasser* pumpe eines Wasserspeichers betätigt«
Aus der DE-PS 749 718 ist eine derartige Vorrichtung bereits bekannt- Dabei ist ein Wasserspeicher vorgesehen der unter Luft' oder Gasdruck steht* Die Komprimierbarkeit des Gases soll dabei für die 'Speicherung der Windenergie ausgenutzt werden, indem beim Einpumpen von mehr Wasser der Gasdruck steigt und beim Ablassen des Wassers in entsprechende kinetische Energie umgewandelt werden kann. Der Speicherbehälter muß für eine ausreichende Speicherkapazität eine gewisse Größe haben, was im Bereich eines Windkraftwsrkes zu erheblichen Bauwerken führen würde.
ίο Aus der US-PS 39 57 397 ist es auch bereits bekannt. Wasser aus einem tieferliegenden Gewässer mit Hilfe von Windkraft in ein höher liegendes Wasserreservoir zu pumpen. Dies ist jedoch nur möglich, wenn entsprechende geologische Formationen vorhanden
H sind. Gemäß der DE-PS 7 49 718 scheitert diese Speicherart auch meist daran, daß die großen Höhenunterschiede, die nötig sind, damit der Speicherraum nicht zu groß wird, im Gelände in erreichbarer Nähe nicht zur Verfugung stehen.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art /u schaffen, mit welcher Windenergie im Bereich von Gewässern ohne Notwendigkeit eines Hochbehälters oder eines Luft bzw. Gas und Wasser enthaltenden Bauwerkes gespeichert werden kann.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht im wesentlichen darin, daß der zur Speicherung der Windenergie leerz.upumpende Sp\ icherbehälter zur Ausnutzung des hydrostatischen Druckes unter der Wasseroberfläche
in eines Gewässers angeordnet ist und daß der Behälter wenigstens einen über eine Turbine führenden Einlaß und wenigstens einen die Pumpe aufweisenden Auslaß zur Rückführung seines Inhaltes in das Gewässer hat.
Ist der Speicherbehälter icc-r und läßt man ihn über
J5 seinen Einlaß vullaufcn. 'Aird die dort vorgesehene Turbine angetrieben und kann Strom erzeuger.. Dabei können |e nach Tiefe und Große des Ivjhälters erhchliche Strommengen erzeugt werden. Da im Bereich von solchen Gewässern häufig ein relatr.
4i starker Wind weht, k.inn dessen Elncgie nun ausgenutzt werden, um den Behalte' wieder zu entleeren, was entweder nach dem völligen Vollaufen oder auch während des Vollaufens geschehen kann In vorteilhafter und einfacher Weise läßt sich auf diese Weise Windenergie speichern, da während des Windes entsprechende Behälter leergepumpt werden können, die dann jederzeit ζιτ Stromerzeugung wieder vollaufen können. Bei Windstille kann während der Nacht, ähnlich wie bei einem Pumpspeicherwerk, auch Nachtstrom zur Entleerung der Behälter eingeset/i werden Vorteilhaft ist dabei, daß der •speicherbehälter auf Grund seiner Anordnung im Wasser praktisch unsichtbar und demgemäß nicht störend ist
Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der
Ansprüche 2 bis 10
Nachstehend ist die Erfindung mit ihren ihr als wesentlich zugehörenden Einzelheiten anhand der Zeichnung noch näher beschrieben Die einzige I igtir zeigt in schematicher Darstellung eine teilweise im Schnitt gehaltene Seilenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Eine im ganzen mit 1 bezeichnete Vorrichtung dient zur Stromerzeugung mittels des hydrostatischen Druk* kes in einem Gewässer 2. Dazu ist unter der Wasseroberfläche 3 ein Behälter 4 vorgesehen, der einen über eine Turbine 5 führenden Einlaß 6 und einen eine Pumpe 7 aufweisenden Auslaß 8 besitzt, Wobei zur Betätigung der Pumpe 7 im Alisführungsbeispiel ein
Windrad 9 vorgesehen ist. Die Tiefe der Anordnung des Behälters 4 unter der Wasseroberflache 3 richtet sich nach der Anordnung und der Leistung der Pumpe 7. Im Ausführungsbeispiel ist die Pumpe 7 unmittelbar von dem Windrad 9 angetrieben, so daß relativ wenig Verluste entstehen. Dabei ist außerdem noch ein Elektroanschluß 10 angedeutet, über welchen einem entsprechenden Antriebsmotor für die Pumpe 7 auch Nachtstrom zugeführt werden kann. Es handelt sich dabei also um eine Pumpe, deren Saugwirkung zum Entleeren des Unterwasserbehälters 4 dient.
Eine abgewandelte Möglichkeit besteht darin, daß in der der Auslaß 8 des Behälters 4 bildenden, von diesem Behälter 4 über die Wasseroberfläche 3 führenden Leitung z. B. eine Schneckenpumpe angeordnet ist, deren Eintritt möglichst weit unter dem Wasserspiegel 3, vorzugsweise im Behälter, angeordnet ist. Demgemäß läßt sich bei der Pumpe dann auch eine gewisse Druckhöhe erzielen, wodurch der Behälter 4 entsprechend tiefer unter der Wasseroberfläche 3 angeordnet werden kann.
Eine weitere Ausführungsform ist in der Zeichnung angedeutet, indem nämlich eine Pumpe 7a möjichit im Innern des Behälters 4 an die Auslaßleitung 8 angeschlossen sein kann, wobei das oder die Windräder 9 zweckmäßigerweise Generatoren antreiben, welche elektrisch mit dieser Pumpe 7a verbunden sind, tue sich dabei ergebenden Wirkungsgradverluste sollen durch den größeren hydrostatischen Druck und demgemäß die größere Stromausbeute im Bereich der Turbine 5 übertroffen werden.
W. ,' erkennt, daß der Behältereinlaß 6 vor der siMiiner/eugenden Turbine 5 verschließbar ibt und daß der Behälter 4 eine über die Wasseroberfläche 3 fuhrende l.uftzuleitung 11 aufweist. Der Verschluß 12 an dem Einlaß 6 ist dabei als schwenkbare Klappe angedeutet, die sich gerade in Verschlußposition befindet, bei welcher gemäß den Pfeilen Pf \ und Pf 2 der Behälter leergeputv.pt wird, wobei gemäß dem Pfeil Pfi in der l.uft/uleitung 11 Luft nachströmt. Für die Siromerzeug ing wird dieser Verschluß 12 in seine gestrichelt dargestellte Position geöffnet. Es ist jedoch auch möglich, während des Abpumpens. welches bevorzugt durch Windkrafi erfolgt, gleichzeitig wieder Wasser nachströmen zu lassen, wobei eventuell sogar der Luftzutritt verschlossen sein kann.
In der Zeichnung is· noch angedeutet, daß der Behälter 4 mittels wenigstens einer Ankervorrichtung in der vorgesehenen Hohe unterhalb des Wasserspiegels 2, vorzugsweise am Baden 13 des Gewässers 2 festgelegt ist. Beispielsweise kann der Behälter von ihn umschlingenden Bändern 14 und/oder an ihm angreifenden Ketten 15 od. dgl. gehalten sein. Gegebenenfalls ist jedoch ein unter Wasser erbauter oder eingegrabener Hohlraum als Behälter möglich.
Für eine möglichst lange Betätigung der Turbine 5 ist es vorteilhaft, wenn die seitliche Ausdehnung des Behälters ein Mehrfaches seiner Höhe beträgt, weil dann einerseits eine große Wassermenge von dem Behälter 1 aufgenommen werden kann, ohne daß dadurch die Saug- bzw. Druckhnhe der Pumpe wesentlich geändert win.!
Eine weitere Möglichkeit, die 'nsbesondere bei größeren Tiefen vorteilhaft sein kann, besteht darin, daß mehrere Behälter miteinander verbunden vorgesehen sind und die Verbindungsöffnungen vorzugsweise verschließbar sind, wobei diese Behälter neben i υ j .'der übereinander angeordnet sein können.
Wie man in der Zeichnung erkennt, ist der Eintritt !6 in die Luftzuführungsleitung 11 mittels einer Halbe 17 abgedeckt
Die Verankerungen des Behälters 4 unter der Wasseroberfläche 3 können lösbar sein und der Bemiiter weist im Ausf ihrungsbeispiel Ösen 18 od. dgl Halterungen für ein Hebezeug auf. Dadurch ist es möglich, einen Behälter von Zeit zu Zeit aus dem Wasser zu heben und eine Inspektion oder Wartungsar bellen an der Wasseroberfläche oder auch am Ufer durchzufuhren.
Insgesamt ergibt ,ich die Möglichkeit, die vor allem bei größeren Gewässern häufig auftretenden Windkräf te nicht nur während ihres Auftretens auszunutzen, sondern durch das Leerpumpen des Behälters 1 gewissermaßen über den Umweg des hydrostatischen Druckes des Wassers zu speichern. Dabei kann die gesamte Vorrichtung 1 relativ einfach ausgebildet sein, so -'aß insgesamt eine zusätzliche Möglichkeit der Stromerzeugung geschaffen ist. bei der keine Abgase und keine Abwärme od. dgl. Umweltbelastung anfallen.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:
1. Vorrichtung zur Stromerzeugung mittels eines Windrades, welches eine Wasserpumpe eines Wasserspeichers betätigt, dadurch gekennzeichnet, daß der zur Speicherung der Windenergie leer zu pumpende Speicherbehälter (4) zur Ausnutzung des hydrostatischen Drucks unter der Wasseroberfläche (3) eines Gewässers (2) angeordnet ist und daß der Behälter (4) wenigstens einen über eine Turbine (5) führenden Einlaß (6) und wenigstens einen die Pumpe (7) aufweisenden Auslaß (8) zur Rückführung seines Inhaltes in das Gewässer (2) hat.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das bzw. die Windräder (9) die Pumpe (7) unmittelbar antreiben.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Pumpe (7a) insbesondere im Inneren des Behälters (4) an die Auslaßleitung (8) angeschlossen ist und daß das oder die Windräder (9) Generators antreiben, welche elektrisch mit der Pumpe (Ja) verbunden sind
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß in der den Auslaß (8) des Behälters (4) bildenden, von diesem Behälter (4) über die Wasseroberfläche (3) führenden Leitung eine Schneckenpumpe angeordnet ist, deren Eintritt vorzugsweise unter dem Wasserspiegel (3), insbesondere im Behälter (4) angeordnet ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß sowohl über Wasser eine Pumpe '7) als auch im Behälterinneren eine Pumpe {7 a) für einen gleichzeitigen oder ν ahlweisen Antrieb vorgesehen sind
b. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5. dadurch gekennzeichnet, daß dt. Behältereinlaß (6) vor der stromerzeugenden Turbine (5) verschließbar ist.
7 Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis b. dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (4) mittels wenigstens einer Ankervorrichtung in der vorgesehenen Höhe unterhalb des Wasserspiegels (3). vorzugsweise am Boden (13) des Gewässers (2) festgelegt ist
8 Vorrichtung nach einem der Ansprüche I bis 7. dadurch gekennzeichnet, daß die seitliche Ausdehnung des Behälters (4) ein Mehrfaches seiner Höhe beträgt
9 Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8. dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Behälter (4) miteinander verbunden vorgesehen sind und die Verbindungsöffnungen vorzugsweise verschließbar sind
10. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verankerung des Behälters (4) unter der Wasseroberfläche lösbar ist und der Behälter (4) vorzugsweise Ösen (18) od. dgl. Halterungen für ein Hebezeug aufweist.
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