DE3005767A1 - Verfahren und vorrichtung zur hydrostatisch-pneumatischen energiegewinnung - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur hydrostatisch-pneumatischen energiegewinnung

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DE3005767A1
DE3005767A1 DE19803005767 DE3005767A DE3005767A1 DE 3005767 A1 DE3005767 A1 DE 3005767A1 DE 19803005767 DE19803005767 DE 19803005767 DE 3005767 A DE3005767 A DE 3005767A DE 3005767 A1 DE3005767 A1 DE 3005767A1
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Joseph Carl Springfield Oreg. Cassidy
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ENERGY KINEMATICS Inc
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    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03BMACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F03B13/06Stations or aggregates of water-storage type, e.g. comprising a turbine and a pump
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20Hydro energy
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/16Mechanical energy storage, e.g. flywheels or pressurised fluids

Description

  • Verfahren und Vorrichtung zur hydrostatisch - pne uInat is chen
  • Energiege winnung Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zu r hydrostatisch-pneumatischen Energiegewinnung aus dem hydrostatischen Druck eines Wasserspeichers.
  • Von der großen Vielzahl durch Dämme geschaffener Wasserspeicher kann nur ein sehr kleiner prozentualer Anteil für die Energiegewinnung, insbesondere für die Stromerzeugung ausgenützt werden. Bei allen übrigen, hauptsächlich der Hochwasse1-regulierung dienenden Staudämmen fließt das Wasser ungenutzt ab und ist häufig auch von der Menge her für eine Stromerzeugung nicht ausreichend, obwohl beträchtliche Wassermassen über das Sturzbett abfließen. Da häufig unterhalb des Ddmmes ein bestimmter Wasserstrom aufrechterhalten werden muß, ist es auch nicht möglich, das Wasser bis zu einer ausreichenden Höhe aufzustauen und lediglich für den Spitzenbedarf Energie zu gewinnen.
  • Ein korrespondierendes Problem kann sich auch bei grof6en Staudämmen ergeben, welche mit Wasserkraftwerken versehen sind. Falls ein kontinuierlicher Wasserstrom unterhalb des Damm es gefordert wird, muß auch in diesem Fall Wasser abgelassen lassen werden, ohne daß dies für die Energiegewinnung ausgenutzt werden kann. Aufgrund dieser Situation haben sich im wesentlichen zwei Lösungen in der Praxis ergeben. Im ersten Fall wird alles Wasser für die Aufrechterhaltung eines bestimmten Wasserstromes fortwährend zur Energie erzeugung benutzt, wobei die Überschußenergie bei Niedriglast zum Zurückpumpen des Wassers in den Speicher verwendet wird. Der -artige Speicherkraftwerke haben einen Sammelspeicher auf der Unterseite des Damms, von welchem aus das gesammelte Wasser wieder hochgepumpt wird, so daß es für Spitzenlastzeiten wieder zur Verfügung steht. Derartige Pumpspeicher können nur in einem dafür geeigneten Gelände vorgesehen werden und erfordern einen verhältnismäßig großen, für die Zwischenspeicherung notwendigen Wasserspeicher. Auch hat sich gezeigt, daß sich verhältnismäßig hohe Wirkungsgradverluste durch das Umspeichern des Wassers ergeben.
  • Ein zweites Verfahren, um den gesamten Wasserstrom auszunützen, verwendet ebenfalls einen zweiten Damm unterhalb des ersten Damms mit dem Wasserkraftwerk, so daß zu Spitzenzeiten ausdem höher gelegenen Speicher die notwendige Wassermenge entnommen werden kann, welche im tiefergelegenen Speicher gesammelt wird,um um von dort aus im gleichmäßigen Wasserstrom abgelassen zu werden. Eine solche Anlage ist sehr teuer und nur bei besonderen dafür geeigneten Geländeformationen zu verwirklichen.
  • Es ergibt sich also, daß nur ganz wenige Staudämme mit Wasserkraftwerken exis-tieren, die ökonomisch den gesamten Wasserstrom zur kontinuierlichen Energieerzeugung aus -nützen können. Bei allen anderen Dämmen muß ein Teil des Wassers Wassers ungenutzt abfließen, so daß die volle hydrostatische Kapazität für die Energienutzung nicht verwendet wird. Bei den meisten Wasserkraftwerken fließt das Wasser über ein Wehr, um im Sturz die notwendige Energie zu erhalten, die zum Antreiben von Turbinen erforderlich ist. Dabei wird das Wasser sehr stark verwirbelt, so daß sich eine hohe Stickstoffsättigung ergibt, was für den Fischbestand unterhalb des kammes nachteilig ist. Außerdem läßt sich nicht vermeiden, daß mit dem Wasserstrom auch Fische durch'die Turbinen gerissen und dabei getötet werden. Schließlich werden der Natur des Wassers entsprechend Turbinen mit verhältnismäßig niederer Drehzahl benötigt, was sehr nachteilig ist, wenn eirshoher Turbinenwirkungsgrad erwünscht ist.
  • Da hinter dem Damm eines üblichen Flußkraftwerkes eine verhältnismäßig hohe Strömung herrscht, ergibt sich eine starke Verschlammung, wobei sich hinter dem Damm viel Sand und Schlamm ansammelt. Wenn man andererseits einen normalen Strömungsfluß kontinuierlich aufrechterhalten könnte, selbst, wenn keine elektrische Energie gewonnen wird, wäre es möglich, den Schlamm kontinuierlich mit dem abströmenden Wasser abzuführen.
  • I)er Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und Vorrichtungen zu schaffen mit welchen eine hydrostatischpneumatische Energiegewinnung auch im Bereich von Dämmen möglich ist, bei denen das gespeicherte Wasser bisher'für die Energiegewinnung nicht verwendet werden konnte. Dabei soli der hydrostatische Druck des Wassers für die Energiegewinnung ausgenutzt werden können, wobei jedoch sichergestellt uircl, daß auch bei einem intermittierenden oder schwankenden Energiebedarf darf ein gleichmäßiges Abströmen des Wassers aus dem Speicher gewährleistet ist, ohne daß dadurch potentielle Energie verlorengeht.
  • Diese Aufgabe wird für das Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Luftvolumen durch den hydrostatischen Wasserdruck komprimiert wird, daß die komprimierte Luft in einem Speichertank gesammelt wird, und daß die komprimierte Luft aus -dem Speicher tank über eine Turbine zur Nutzbarmachung der Energie entspannt wird.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, daß am oder unter dem Bodenniveau des Wasserspeichers ein aus dem Speicher mit Wasser füllbarer Transfertank angeordnet wird, daß das Wasser aus dem Transfertank unter gleichzeitiger Ansaugung von Luft abgelassen wird, daß der Transfertank luftdicht verschlossen und mit Wasser aus dem Speicher so lange gefüllt wird, bis sich ein dem hydrostatischen Druck entsprechender Luftdruck aufgebaut hat, daß die unter Druck stehende Luft in einem Speichertank gespeichert wird, und daß die unter Druck stehende Luft aus dem Speichertank über die Turbine entspannt wird.
  • Eine Vorrichtung bzw. Anlage zur Durchführung des Verfahrens sieht vor, daß auf dem Boden oder unter dem Bodenniveau eines mit einem Damm abgesperrten Wasserspeichers zumindest eine Transferkammer angeordnet ist, daß die Transferkammer über mit Rückschlagventilen versehene Belüftungsrohre mit der Luftatmosphäre in Verbindung steht, daß die Transferkammer mit einem durch Einlaufventile verschließbaren Wassereinlauf versehen ist, daß die Transferkammer über einen mit Auslaufventilen ventilen verschließbaren Wasserauslauf entleerbar ist, daß ein Speichertank vorhanden ist, welcher mit Übertragungsleitungen an die Transferkammer angeschlossen ist und mit der unter dem hydrostatischen Wasserdruck komprimierten Luft füllbar ist, und daß der Speichertank mit einer Auslaßleitung für die Druckluft mit der Turbine in Verbindung steht.
  • Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von weiteren Ansprüchen.
  • Die Erfindung wird besonders vorteilhaft bei einer Anlage verwirklicht, bei welcher in einem wesentlichen Abstand unterhalb der Wasseroberfläche Transfertanks bzw. Transferkammern vorgesehen sind, die über Belüftungsleitungen mit der Außenatmosphäre verbunden sind. In den Belüftungsleitungen sind Rückschlagventile vorgesehen, die einen Luftstrom in den Transfertank jedoch nicht aus diesem heraus zulassen. Die Transfertanks sind mit Wassereinlaufventilen versehen, durch welche Wasser aufgrund des hydrostatischen Druckes in den Transfertank im offenen Zustand einfließen kann. Ferner sind am Transfertank Wasserauslaufventile angebracht, über welche der Wasserinhalt aus dem Transfertank ins Freie abfließen kann. Dem Transfertank, der aus mehreren gleichartigen Kammern aufgebaut sein kann, ist ein Speichertank zugeordnet, in welchem unter Druck stehende Luft speicherbar ist. Verbindungsleitungen zwischen den Transferkammern und dem Speichertank ermöglichen die Ableitung der in dem Transfertank unter Druck stehenden Luft, wobei Rückschlagventile an den lÇbertragungsleitungen dafür sorgen, daß die Druckluft aus dem Speichertank nicht mehr zurückfließen kann. Der Speichertank steht über eine Auslaßleitung mit einer Turbine in Verbindung, welche mit der gespeicherten Druckluft angetrieben wird und der Stromerzeugung dienen kann.
  • Durch Durch die Maßnahmen der Erfindung ist in vorteilhafter Weise möglich, die in dem Wasserspeicher aufgrund des hydrostatischen Druckes gespeicherte Energie in Druckluft umzuwandeln, welche bis zu dem Zeitpunkt speicherbar ist, an welchem sie für die Energieerzeugung benötigt wird. Damit läßt sich auch eine intermittierende oder sich im Bedarf ändernde Energieerzeugung ermöglichen, ohne daß zwischenzeitig Wasser unausgenutzt aus dem Wasserspeicher abfließt.
  • Bei der Verwendung von zwei oder mehr Transferkammern kann durch zyklische Abstimmung des Funktionsablaufes dafür gesorgt werden, daß in dem Speichertank immer ausreichend Druckluft für den Antrieb der Turbine zur Verfügung steht, so daß auch ein kontinuierlicher Antrieb möglich ist.
  • Die Vorteile Die Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Ansprüchen und der Zeichnung. Es zeigen: Fig. 1 eine schematisierte perspektivische Ansicht einer Vorrichtung zur hydrostatisch- pneumatischen Energiegewinnung gemäß der Erfindung; Fig. 2 und 3 schematisierte Ansichten der Vorrichtung gemäß Fig. 1 für zwei verschiedene Betriebszustände; Fig. 4 eine schematisierte perspektivische Ansicht einer anderen Ausführungsform der Erfindung.
  • Die Vorrichtung zur hydrostatisch-pneumatischen Energiegewinnung gemäß den Fig. 1 bis 3 ist auf der Speicherseite eines Dammes 10 angeordnet. Am Boden des Wasserspeichers hinter dem Damm sind Transfertanks angeordnet, welche aus zwei geschlossenen, halbkreisförmigen Kammern 12 bestehen. Die Größe, Form und die Anzahl der Transfertanks hängen von der Kapazität und dem speziellen Zweck des Dammes ab. Es sollten zumindest zwei Kammern 12 im Interesse einer optimalen Ausnutzung Verwendung finden. Das für den konstruktiven Aufbau der Transferkammern 12 verwendete Material unterliegt keinen besonderen Bedingungen, solange es eine genügende Festigkeit undUndurchlässigkeit für Wasser und Luft sowie eine lange Lebensdauer im Unterwassereinsatz hat. Rostfreie Metalle oder wasserdichte Betonkammern sind für den vorgesehenen Zweck gut geeignet.
  • Auf der Oberseite einer jeden Transferkammer 12 ist eine Belüftung 14 angeordnet, welche zur Wasseroberfläche des Speichers Speichers verläuft. Diese Belüftung ist aii der Wasseroberfläche mit einem Hut 16 abgedeckt, um das Eindringen von Wasser oder sonstigen Materialien zu verhindern. Im Bereich der Belüftung und vorzugsweise am unteren Ende ist ein Rückschlagventil 18 angeordnet, welches den Luftzustrom zur Transferkammer zuläßt, jedoch das Ausströmen von Druckluft verhindert. Entlang der unteren Kante einer jeden Transferkammer 12 ist ein Wassereinlauf 20 mit einem Einlaufventil 22 ausgebildet, mit welchem der Wasserzustrom in die Transferkammer steuerbar ist. Das Einlaufventil ist vorzugsweise mit einem pneumatisch angetriebenen, jedoch nicht dargestellten Motor zu öffnen und zu schließen. An dem jeweiligen zum Damm hin weisenden Ende der Transferkammern ist ein Wasserauslauf 24 vorgesehen, der von der Bodenfläche der Transferkammer aus durch den Damm den Wasserablauf zuläßt. Dieser Wasserauslauf ist mit Hilfe eines Auslaufventiles 26 verschließbar.
  • Zwischen den beiden Transferkammern 12 ist in der dargestellten Ausführungsform ein halbkreisförmiger Speichertank 28 angeordnet, der nach unten offen ist. Der Speichertank ist grundsätzlich in derselben Weise wie die Transferkammern aufgebaute jedoch ist er größer und nach unten offen. Dieser Speichertank ist auf Füßen 30 montiert, so daß seine Bodenebene über der Bodenebene der Transferkammern liegt. Die Transferkammern sind mit dem Speichertank über eine Vielzahl von Übertragungsleitungen 32 verbunden, die jeweils über ein Rückschlagventil 34 an die Transferkammern angeschlossen sind. Durch dieses Rückschlagventil wird ein Druckluftstrom von der Transferkammer zum Speichertank ermöglicht, jedoch keine Rückströmung.
  • Eine Auslaßleitung 36 erstreckt sich von der Oberseite des Speichertanks zu einer Luftturbine 38, welche entweder außerhalb des halb des Dammes oder in einem Hohlraum im Innern des Damm es angeordnet sein kann. In der Auslaßleitung ist ein Steuerventil 39 angeordnet, mit welchem der Strömungsfluß zur Turbine eingestellt werden kann. Ferner ist ein Schwimmerventil 40 in der Auslaßleitung über dem Speichertank angeordnet, um das Eindringen von Wasser in die Auslaßleitung zu verhindern.
  • Das Verfahren, nach welchem die Vorrichtung zur hydrostatischpneumatischen Energiegewinnung gemäß der Erfindung arbeitet, wird anhand der Fig. 2 und 3 erläutert. Bei dem in Fig. 2 gezeigten Betriebszustand ist das Auslaufsrentil 26 des rechtsseitigen Wasserauslaufes 24 offen und das Einlaufventil 22 des Wassereinlaufes 20 geschlossen, so daß das in der rechten Transferkammer befindliche Wasser durch den Damm ins Freie abfließen kann. Durch das abfließende Wasser wird Luft über die Belüftung und das Rückschlagventil 18 angesaugt, um den durch das auslaufende Wasser freiwerdenden.Raum zu füllen. Während dieses Vorganges werden die Rückschlagventile 34 in den Übertragungsleitungen 32 vom rechten Transfertank zum Speichertank 28 durch den Überdruck im Speichertank geschlossen gehalten. Das Einlaufventil 22 des Wassereinlaufs 20 am anderen Transfertank ist zu diesem Zeitpunkt offen, wogegen das Auslaufventil 26 und damit der Wasserauslauf 24 geschlossen ist. In diesem Zustand ist die linksseitige Transferkammer mit Wasser gefüllt, wobei ein Druck herrscht, der dem hydrostatischen Abstand A zur Wasseroberfläche entspricht. Das Rückschlagventil 18 dieser Transferkammer ist geschlossen, wogegen das Rückschlagventil 34 geöffnet ist. Dadurch wird Luft in den Speichertank abgegeben, wobei sich der Wasserspiegel gen Speichertank absenkt. L)er Speichertank füllt sich langsam mit Luft, welche unter einem Druck steht, der dem hydrostatischen Abstand zur Wasseroberfläche B proportional ist.
  • ist. Je mehr Luft in den Speichertank eindringt und je mehr Wasser damit durch die Bodenebene verdrängt wird, umso weiter sinkt der Wasserspiegel inl Speichertank ab mli einer entsprechenden geringen Druckerhöhung.
  • Sobald aus der rechten Transfer kammer das Wasser völlig abgeflossen und die Kammer voll mit Luft gefüllt ist, wird das Einlaufventil 22 geöffnet und das Auslaufventil 26 geschlossen. Entsprechend wird in der linken Transferkammer, welche sich mit Wasser gefüllt hat und daher im wesentlichen luftfrei ist, das Einlaufventil 22 geschlossen und das Auslaufventil 26 geöffnet. Damit kehrt sich der Arbeitszyklus, den die einzelnen Transferkammern durchlaufen, um und es stellt sich der Zustand ein, wie er in Fig. 3 dargestellt ist. Als Folge davon fließt die unter Druck stehende Luft in den Speichertank, so daß das Wasser aus der anderen Transferkammer verhältnismäßig gleichmäßig abfließt. Aufgrund des Differenzdruckes werden die Transfertanks jedoch rascher mit Wasser gefüllt als sie sich leeren, so daß die einzelnen Arbeitszyklen zeitlich etwas überlappen und das insgesamt durch den Damm abgegebene Wasser im wesentlichen mengenmäßig konstant bleibt.
  • Wie bereits erwähnt wurde, können die Einlauf- und Auslaufventile mit Hilfe pneumatischer Motore betrieben werden, welche mit der von der Anlage selbst erzeugten Druckluft angetrieben werden. Aufgrund der Tatsache, daß keines der Ventile unter einer beträchtlichen Druckdifferenz zu öffnen ist, reicht verhältnismäßig wenig Energie zur Betätigung aus, obwohl die Öffnungsquerschnitte der Ventile verhältnismäßig groß sind. Die Rückschlagventile sprechen automatisch auf die die sich ändernden Druckverhältnisse an, wogegen die Einlauf-und Auslaufventile extern gesteuert werden müssen. Aus diesem Grund sind nicht dargestellte Grenzschalter vorgesehen, welche auf das Wasserniveau in der jeweils zugeordneten Transferkammer ansprechen, um die Einlauf- und Auslaufventile automatisch zu betätigen.
  • Wenn sich der Speichertank genügend gefüllt hat oder auch, wenn sich ein entsprechender Bedarf ergibt, kann Luft über die Auslaßleitung 36 abgegeben und die Turbine 38 beispielsweise zur Stromerzeugung angetrieben werden. Zu diesem Zweck wird das Steuerventil 39 geöffnet. Da sich der Druck in dem Speichertank durch die hydrostatische Höhe B regelt, bleibt er verhältnismäßig konstant, wenn sich der Speic hertank leert, da die Änderung der hydrostatischen Höhe des Wasserniveaus im Speichertank verhältnismäßig klein ist. Daraus ergibt sich, daß auch die zur Turbine abgegebene Luft einen verhältnismäßig konstanten Druck hat. Da sich das Schwimmerventil schließt, wenn sich der Speichertank mit Wasser füllt, kann kein Wasser versehentlich in die Turbine gelangen.
  • Eine zweite Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 4 dargestellt, wobei die Vorrichtung zur hydrostatisch-pneumatischen Energiegewinnung unterhalb des Wasserdampfs angeordnet ist.
  • Diese Ausführungsform läßt sich besonders leicht bei bereits existierenden Dammanlagen installieren, insbesondere, wenn es nicht möglich ist, das Wasser aus einem vorhandenen Wasserspeicher abzulassen, um die Anlage hinter dem Damm unterhalb des Wasserspiegels aufzubauen. Die Transfertanks bestehen bei dieser Ausführungsform aus einer Vielzahl langgestreckter Rohre 42, welche unterhalb des Wasserspiegels hinter dem Damm Damm liegen. Bei einem gestauten Fluß würden beispielsweise die Transfertanks unmittelbar unterhalb des Damms angeordnet oder gar im Boden vergraben angebracht sein. Es ist auch möglich, die Transferkammern entlang des Flußbetts für das ablaufende Wasser anzubringen.
  • Ein Zulaufrohr 44 steht mit dem Wasserspeicher hinter dem Damm in Verbindung und speist über Abzweigungen die rohrförmigen Transferkammern 42. In dem Zulaufrohr ist ein Absperrschieber 46 oberhalb der Abzweigung vorgesehen, wogegen im Zulauf zu jeder rohrförmigen Transferkammer ein Z;ulaufventil 48 angeordnet ist. Die Ventile werden mit Hilfe nicht dargestellter Pneumatikmotore in der bereits erläuterten Weise betätigt. Am anderen Ende der rohrförmigen Transferkammern 42 sind Auslaufventile 50 angebracht, die als Koaxialschieber ausgebildet sein können. Die Belüftung erfolgt über Belüftungsrohre 62, welche an mehreren Stellen auf der Oberseite der Transferkammern angeordnet sind und jeweils über ein Rückschlagventil 64 in die Transferkammer münden.
  • Neben den rohrförmigen Transferkammern ist eine Vielzahl zylindrischer Behälter 52 als Speichertanks angeordnet. Die Übertragungsleitungen und die Auslaßleitung sind in einem einzigen Sammelrohr 54 untergebracht, welches über Anschlußrohre 59 mit den BehEltern 52 in Verbindung steht. Zwischen den Behältern 52 und den Anschlußrohren 59 sind Schwimmerventile 58 angeordnet, Ein Rückschlagventil 60 ist jeweils oberhalb der Schwimmerventile vorgesehen. Ausgangsseitig am Sammelrohr 54 ist ein motorbetriebener Absperrschieber 66 angeordnet, mit welchem der Wasserzufluß zur Turbine 56 reguliert werden kann.
  • kann. Obwohl es nicht notwendig ist, kann der Druck im Speicher -tank auch bei dieser Ausführungsform proportional zum hydrostatischen Abstand des Wasserspiegels hinter dem Damm gemacht werden, indem Druckausgleichsleitungen 67 mit den Speicherbehältern verbunden werden. Die einzelnen Druckausgleichsleitungen sind mit dem jeweiligen, der Sammelleitung gegenüberliegenden Ende der Speicherbehälter an der Bodenseite verbunden. Die Druckausgleichsleitungen enden hinter dem Damm. Wenn die Druckausgleichsleitungen benutzt werden, ist es notwendig, daß die Bodenfläche der Speicherbehälter etwas über den rohrförmigenTransferkammern angeordnet ist.
  • Die Arbeitsweise dieser zweiten Ausführungsform der Erfindung ist im wesentlichen die gleiche wie die bereits beschriebene.
  • Bei dem Arbeitszyklus, wie er in Fig. 4 angedeutet ist, fließt Wasser durch das Zulaufrohr 44 nur in die rechte rohrförmige Transferkammer, da das Zulaufventil 48 geöffnet und das Zulaufventil der linksseitigen Transferkammer geschlossen ist.
  • Ferner ist das Auslaufventil 50 der rechtsseitigen Transferkammer geschlossen, so daß sich ein Luftdruck entsprechend dem hydrostatischen Wasserdruck in der Transferkammer aufbaut. Die Rückschlagventile 64 an den Belüftungsrohren 62 sind aufgrund dieses Überdruckes geschlossen. Die unter Druck stehende Luft fließt über das Rückschlagventil 60 und die Anschlußrohre 59 in die Speicherbehälter 52. Das Rückschlagventil 60 an der linksseitigen Transferkammer ist in diesem Zustand geschlossen und verhindert ein Eintreten von Luft in diese Transferkammer.
  • Gleichzeitig mit dem beschriebenen Zustand entleert sich die linksseitige Transferkammer über das Auslaufventil 50, wobei sich die linksseitige Transferkammer während des Auslaufens des Wassers mit Luft durch die Belüftungsrohre 62 und die Rückschlagventile 64 füllt.
  • Am Am Ende der beschriebenen Phase wird der Zyklus umgekehrt und die Luft in der linksseitigen Transferkammer komprimiert, wogegen die rechtsseitige Transferkammer voni Wasser entleert wird. Auf diese Weise bleibt ein nahezu konstanter abfließende Wasserstrom erhalten. Wie bereits bei der voraus stehenden Ausführungsform kann auch hier der Ablauf automatisiert werden und sich selbst steuern. Die komprimierte Luft wird von den Speicherbehältern über die Sammelleitungen 54 abgezogen, wenn das Absperrventil 66 geöffnet wird und die Luft zum Antrieb der Turbine 56 austritt. Die zur Turbine abgegebene Luft kann im wesentlichen, wenn sich dic Speicherbehälter entleerell, konstant gehalten werden, wenn die Druckausgleichsleitungen G7 vorgesehen sind.
  • Für beide dargestellte Ausführungsformen ergeben sich keine Schwierigkeiten mit dem Fischbestand, wie sie bei Wasserkraftwerken unvermeidbar sind. Dies ist insbesondere deshalb der Fall, da das Wasser die Turbinen nicht direkt antreibt und daher die mit dem Wasser abfließenden Fische nicht gefährdet sind. Es ergibt sich auch keine Stickstoffsättigung für das Wasser, was häufig Ursache für ein Fischsterben sein kann. Bei den beiden beschriebenen Vorrichtungen bzw. Anlagen fließt das Wasser verhältnismäßig langsam aus den Transferkammern, so daß keine ungewöhnlich hohen Turbolenzen entstehen.

Claims (14)

  1. Patentansprüche V Verfahren zur hydrostatis ch-pneumat wischen Energie winnung aus dem hydrostatischen Druck eines Wasserspeichers, dadurch gekennzeichnet, - daß ein Luftvolumen durch den hydrostatischen Wasserdruck komprimiert wird, - daß die komprimierte Luft in einem Speichertank gesammelt wird, und - daß die komprimierte Luft aus dem Speichertank über eine Turbine zur Nutzbarmachung der Energie entspannt wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, - daß am oder unter dem Bodenniveau des Wasserspeichers ein aus dem Speicher mit Wasser füllbarer Transfertank angeordnet wird, - daß das Wasser aus dem Transfertank unter gleichzeitiger Ansaugung von Luft abgelassen wird, - daß der Transfertank luftdicht verschlossen und mit Wasser aus dem Speicher so lange gefüllt wird, bis sich ein dem hydrostatischen Druck entsprechender Luftdruck aufgebaut hat, - daß die unter Druck stehende Luft in einem Speichertank gespeichert wird,und - daß die unter Druck stehende Luft aus dernSpeichertank über die Turbine entspannt wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, - daß je einem Speichertank zwei Transfertanks zugeordnet sind, welche sich im abwechselnden Zyklus füllen und entleeren, so daß die insgesamt aus der Energiegewinnungsanlage abfließen de Wassermenge im wesentlichen konstant bleibt.
  4. 4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach eineni oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, - daß auf dem Boden oder unter dem Bodenniveau eines mit einem Damm abgesperrten Wasserspeichers ein Transfertank mit zumindest einer Transferkammer (12;42) angeordnet ist, - daß die Transferkammer über mit Rückschlagventilen (1 8;(;4) versehene Belüftungsrohre (14;62) mit der Luftatmosphäre in Verbindung steht, - daß die Transferkammer mit einem durch Einlaufventile (22;48) verschließbaren Wassereinlauf (20;44) versehen ist, - daß die Transferkammer über einen mit Auslaufventilen (26;50) verschließbaren Wasserauslauf entleerbar ist, - daß ein Speichertank (28;52) vorhanden ist, welcher mit Übertragungsleitungen (32;54) an die Transferkammer angeschlossen ist und mit der unter dem hydrostatischen Wasserdruck korxlpr inliet -ten Luft füllbar ist, unri - daß der Speichertank mit einer Auslaßleitung für die Druckluft mit der Turbine in Verbindung steht.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4,dadurch gekennzeichnet, - daß die Turbine mit einem Generator zur Energiegewinnung verbunden ist.
  6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, - daß selbsttätig wirkende Rückschlagventile in den Belüftungsleitungen des Transfertanks angeordnet sind, - daß Rückschlagventile (34) in den Übertragungsleitungen zum Speichertank angeordnet sind, welche ein Zurückfließen der unter I)ruck stehenden Luft in den Transfertank verhinderii, und - daß in der Auslaßleitung zur Turbine Schwinimerventile angeordnet sind, welche das Eintreten von Wasser in die Auslaßleitung verhindern.
  7. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, - daß die Bodenfläche des Speichertanks über dem Wassereinlauf zu dem Transfertank angeordnet ist,und - daß in der Bodenfläche des Speichertanks Verbindungsleitungen zum Wasserspeicher hinter dem Damm ausgebildet sind.
  8. 8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, - daß jedem Speichertank zwei oder mehr Transfertanks zugeordnet sind, welche zusammen mit dem Speichertank hinter dem Damm an der Bodenfläche des Wasserspeichers angeordnet s ind,und - daß der Speichertank eine offene Bodenfläche hat, die in einer Ebene verläuft, welche über der Ebene desWassereinlaufs zu den Transfertanks und vorzugsweise etwa in einer auf die Ilöhe der Transfertanks bezogenen mittleren Ebene liegt.
  9. 9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, - daß der Wassereinlauf zu dem Transfertank ein Einlaufventil hat, hat, welches in einem tiefliegenden Niveau des Transfertankes angeordnet ist.
  10. 10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis8, dadurch gekennzeichnet, -daß der Transfertank mit einem Wasserauslauf und einem Auslaufventil versehen ist, der die Entleerung des Transfertanks nach der Talseite des Dammes zuläßt.
  11. 11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 ins 10, dadurch gekennzeichnet, - daß der Transfertank aus einer Vielzahl von rohrförmigen Transferkammern besteht, welche auf der Talseite des Dammes unterhalb der Wasseroberfläche des Wasserspeichers angeordnet sind, - und daß der Speichertank ebenfalls aus einer Vielzahl von rohrförmigen Behältern besteht, welche neben den Transferkammern angeordnet sind.
  12. 12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, - daß die Speicherbehälter über dem Niveau der Transferkammern angeordnet sind, und - daß Druckausgleichsleitungen (67) an der Bodenseite der Speicherbehälter angebracht sind und mit dem Wasserspeicher in Verbindung stehen.
  13. 13. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Transferkammern über ein Zulaufrohr mit dem Wasserspeicher in Verbindung stehen, und daß die Transferkanimern mit Zulaufventilen gegen das Zulaufrohr hin absperrbar sind.
  14. 14. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, - daß die Transferkammern mit Wasserauslaufventilen versehen sind, welche in Form von Koaxialschiebern einen Wasseraustritt nach der Seite zulassen.
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