DE3904871A1 - Verfahren zur speicherung von energie aus bei der windstromerzeugung anfallender stromenergie - Google Patents

Description

Bei der Erzeugung von elektrischem Strom unter Ausnutzung der Windströmung fällt dieser Strom überlicherweise nicht kontinuierlich und dauernd an, sondern bei Windstille oder ungenügender Windgeschwindigkeit kann überhaupt kein elektrischer Strom erzeugt werden, während andererseits bei ausreichender Windgeschwindigkeit für eine Stromerzeugung die anfallende Stromenergie nicht immer direkt als elektrischer Strom in Geräten verbraucht werden kann. Bislang war es lediglich möglich, solchen überflüssigen Strom in relativ teuren Stromspeichern wie Akkumulatoren zu speichern.

Weiterhin ist es bereits bekannt, daß Energie, z.B. Solarenergie, in einem mittels Wassersorption arbeitenden Speichermedium wie Kieselgel oder Zeolith gespeichert werden kann und die gespeicherte Energie bei Bedarf aus dem Speichermedium abgezogen werden kann, siehe DE-PS 31 30 671 und US-PS 42 69 170.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die in überschüssigem elektrischem Strom von Windstromanlagen vorhandene Energie ohne Verwendung von kostspieligen Akkumulatoren zu speichern, wobei die gespeicherte Energie zu einem beliebigen späteren Zeitpunkt abgezogen werden kann, ohne daß es zu wesentlichen Energieverlusten kommt, wie sie beispielsweise bei der Speicherung von elektrischer Stromenergie in Akkumulatoren durch Selbstentladung unvermeidlich auftritt.

Zur Lösung dieser Aufgabe dient das zuvorgenannte Verfahren, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß elektrischer Strom in Wärme umgewandelt wird und diese Wärme zum Trocknen von mit Wasser beladenem Zeolith oder Kieselgel verwendet wird.

Vorteilhafte Ausführungsformen des Verfahrens sind in den Ansprüchen 2 bis 7 angegeben und werden im folgenden noch näher beschrieben.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der elektrische Strom zur Wärmeerzeugung ausgenutzt, d.h. in Wärme umgewandelt. Mit dieser Wärme wird mit Wasser beladener Zeolith oder mit Wasser beladenes Kieselgel getrocknet, wobei diese Trocknung vorteilhafterweise bei Temperaturen oberhalb von 200°C erfolgt, jedoch auch bei niedrigeren Temperaturen durchgeführt werden kann, siehe hierzu die in der DE-OS 30 22 583 beschriebene Verfahrensweise, bei welcher eine solche Trocknung auch bei Temperaturen von bereits 40°C erfolgen kann.

Der von Wasser befreite, d.h. getrocknete Zeolith bzw. Kieselgel kann, falls für einen einwandfreien Luftabschluß gegenüber der Atmosphäre gesorgt wird, beliebig lange gelagert werden. Falls Wärme benötigt wird, wird diesem getrockneten Zeolith oder Kieselgel Wasser oder mit Wasserdampf weitgehend oder vollständig gesättigtes Trägermedium, beispielsweise Luft, zugeführt, so daß sich der getrocknete Zeolith oder das getrocknete Kieselgel wieder mit Wasser beladen können, wobei eine erhebliche Wärmemenge in an sich bekannter Weise freigesetzt wird.

Auf diese Weise ist es möglich, bei der Windstromerzeugung anfallenden Überschußstrom zunächst zu speichern und dann zu einem späteren, beliebig wählbaren Zeitpunkt in Form von Wärme abzuziehen. Eine solche Wärme kann beispielsweise für Heizzwecke, insbesondere auch zum Heizen von Gewächshäusern, verwendet werden.

Bei dem vorliegenden Verfahren ist es vorteilhaft, die Wärme mittels eines Trägermediums zu transportieren. Hierzu wird aus der Windstromerzeugung anfallender Überschußstrom mittels geeigneter Widerstandsheizungen in Wärme umgewandelt, diese Wärme wird mittels eines geeigneten Trägermediums, z.B. Luft, abgeführt und die auf geeignete Temperatur erhitzte Luft wird zum Trocknen von mit Wasser beladenem Zeolith oder Kieselgel verwendet. Als Trägermedium kann nicht nur Luft, sondern auch ein Inertgas verwendet werden. Eine solche Arbeitsweise ist bei sogenannten geschlossenen Systemen vorteilhaft, wie sie z.B. in der DE-PS 31 30 671 und der DE-PS 34 24 298 beschrieben sind. Besonders vorteilhaft ist jedoch die Durchführung des Verfahrens in einem sogenannten offenen System, d.h. einem System, bei welchem als Trägermedium Luft verwendet wird, welche bei der Speicherung von Energie durch den elektrischen Strom aufgeheizt wird und zum Trocknen des mit Wasser beladenen Zeoliths oder Kieselgels verwendet wird, während bei der späteren Nutzung der gespeicherten Energie des getrockneten Zeoliths oder Kieselgels mit Wasser beladene Luft durch einen solchen getrockneten Zeolith oder ein solches getrocknetes Kieselgel durchgeleitet wird. Hierbei kann entweder Luft, welche aufgrund der atmosphärischen Bedingungen eine ausreichende Feuchtigkeit, vorzugsweise in der Nähe von 100% relativer Feuchte, aufweist, verwendet werden, oder die dem getrockneten Zeolith oder dem getrockneten Kieselgel zugeführte Luft kann zur Erhöhung der bei der Nutzung erzielbaren Temperatur vorher befeuchtet werden, wie dies in der DE-PS 31 30 671 beschrieben ist.

Bei dem vorliegenden Verfahren ist es weiterhin vorteilhaft, wenn der Zeolith oder das Kieselgel als Schüttung eingesetzt wird. Hierdurch ist es möglich, das Verfahren in einzelnen Kolonnen durchzuführen, wie dies in der DE-OS 30 22 583 näher beschrieben ist.

Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform wird der Zeolith jedoch als Speicherstein eingesetzt, wobei gefunden wurde, daß auch bei Verwendung von Zeolith in Form eines Speichersteins, z.B. mit Abmessungen von 10×15×30 cm, ein ausreichender Transport von Wasser sowohl beim Trocknen des Zeoliths als auch bei der Nutzung der in dem Zeolith gespeicherten Energie, d.h. der Wiederbeladung des getrockneten Zeoliths mit Wasser erreicht wird. Vorteilhafterweise kann ein solcher Speicherstein Bohrungen aufweisen, damit die maximalen Diffusionsentfernungen nicht zu groß werden, z.B. wie bei einem sogenannten Lochstein.

Die Verwendung eines Zeolith-Speichersteins ist vorteilhaft, da hierbei eine wärmeleitend hiermit verbundene Widerstandsheizung zum Trocknen des mit Wasser beladenen Zeolith-Speichersteins verwendet werden kann, wie diese beispielsweise in der DE-AS 25 46 597 gezeigt ist. Selbstverständlich ist es auch im Fall einer wärmeleitend mit dem Zeolith-Speicherstein verbundenen Widerstandsheizung erforderlich, eine kleinere Menge eines Trägermediums, z.B. von Luft, an dem Zeolith-Speicherstein vorbeizuleiten, damit das aus dem Zeolith-Speicherstein in Form von Wasserdampf austretende Wasser abgeführt werden kann. Bei der Nutzung der in einem getrockneten Zeolith-Speicherstein gespeicherten Energie in Form von abgezogener Wärme wird wie im Fall einer Schüttung vorgegangen, d.h. es wird ein Trägermedium, insbesondere Luft, mit ausreichender relativer Feuchte oder mit durch zusätzliche Maßnahmen auf eine ausreichend relative Feuchte gebrachtes Trägermedium, insbesondere Luft, über einen solchen getrockneten Zeolith-Speicherstein geleitet, wobei sich das hierüber geleitete Trägermedium, insbesondere Luft, durch die Adsorption des Wasserdampfes aus dem Trägermedium, insbesondere der Luft, aufheizt.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des vorliegenden Verfahrens wird die Umwandlung von elektrischem Strom in Wärme und das Trocknen von mit Wasser beladenem Zeolith oder Kieselgel in nach dem Baukastensystem aneinander koppelbaren Einheiten durchgeführt. Eine solche Verfahrensweise ist besonders ökonomisch, da eine solche Einheit nicht für die Maximalmenge von überschüssigem Strom einer speziellen Windstromerzeugungsanlage ausgelegt sein muß, sondern da es möglich ist, im Fall einer nicht ausreichenden Kapazität einer solchen Einheit zur Speicherung von Energie bei einer vorgegebenen Windstromerzeugungsanlage mehrere solcher aneinander koppelbaren Einheiten parallel zueinander oder serienmäßig hintereinandergeschaltet anzubringen, so daß hierdurch eine Anpassung an die maximal anfallende Überschußstromenergie möglich ist.

Claims (7)

1. Verfahren zur Speicherung von Energie aus bei der Windstromerzeugung anfallender Stromenergie, dadurch gekennzeichnet, daß elektrischer Strom in Wärme umgewandelt wird und diese Wärme zum Trocknen von mit Wasser beladenem Zeolith oder Kieselgel verwendet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärme mittels eines Trägermediums transportiert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es in einem offenen System durchgeführt wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeolith als Schüttung eingesetzt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeolith als Speicherstein eingesetzt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeolith-Speicherstein durch eine wärmeleitend hiermit verbundene Widerstandsheizung getrocknet wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Umwandlung von elektrischem Strom in Wärme und das Trocknen von mit Wasser beladenem Zeolith oder Kieselgel in nach dem Baukastensystem aneinander koppelbaren Einheiten durchgeführt wird.