DE4011966A1

DE4011966A1 - Verfahren zum bereitstellen von energie aus wind in windarmen zeitabschnitten und vorrichtung zu dessen durchfuehrung

Info

Publication number: DE4011966A1
Application number: DE4011966A
Authority: DE
Inventors: Lutz-Volker Spies
Original assignee: KONFETTI PLUS IDEEN und AKTION
Current assignee: KONFETTI PLUS IDEEN und AKTION
Priority date: 1990-04-12
Filing date: 1990-04-12
Publication date: 1991-10-17

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bereitstellen von Energie aus Wind in windarmen Zeitabschnitten sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Aufgrund des steigenden Energiebedarfs und der zunehmenden Energiekosten im privaten und industriellen Bereich wird es immer wichtiger, ausreichende und kostengünstige Energie bereitzustellen. Dies gilt auch für Gegenden, wo die Erschließung durch Energieversorgungseinrichtungen, zum Beispiel ein entsprechendes Stromnetz, noch ungenügend ist.

Eine der noch nicht ausgeschöpften Möglichkeiten der Energiegewinnung ist die Nutzung der Windenergie. Seit Beginn dieser Energiegewinnungstechnik wurden die Wirkungsgrade entsprechender windbetriebener Energieerzeuger zwar deutlich verbessert, zum Beispiel durch eine Modifizierung von Anzahl und Form der Rotorblätter. Jedoch hat auch ein windbetriebener Energieerzeuger mit optimalem Wirkungsgrad den entscheidenden Nachteil, daß er in windarmen oder gar windstillen Zeitabschnitten wenig oder keine Energie liefert. Andererseits gibt es immer wieder Zeitabschnitte mit ausreichender Windstärke, in denen ein solcher Energieerzeuger mehr Energie liefert als gleichzeitig verbraucht wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, das auch in windarmen oder windstillen Zeitabschnitten Energie zur Verfügung stellt, die aus Wind gewonnen wurde.

Diese Aufgabe löst die Erfindung durch ein Verfahren zum Bereitstellen von Energie aus Wind in windarmen Zeitabschnitten, das dadurch gekennzeichnet ist, daß mindestens ein Teil der von einem windbetriebenen, ersten Energieerzeuger in Zeitabschnitten mit ausreichender Windstärke erzeugten Energie in Form von Druckluft gespeichert und in windarmen Zeitabschnitten bei Bedarf dadurch wieder abgegeben wird, daß

a) ein Tauchkörper, der sich im Bereich der Oberfläche eines Wasserreservoirs in einer oberen Position befindet, mittels der gespeicherten Druckluft mit Wasser geflutet (Flutphase) und durch das so erhöhte Gewicht zu einer Abwärtsbewegung unter die Wasseroberfläche bis zu einer unteren Position gezwungen wird sowie anschließend
b) in der unteren Position des Tauchkörpers das geflutete Wasser mittels der gespeicherten Druckluft aus dem Tauchkörper wieder verdrängt (Anblasphase) und der Tauchkörper durch den Auftrieb des umgebenden Wassers zu einer Aufwärtsbewegung gezwungen wird,

wobei der Tauchkörper sowohl durch seine Ab- als auch durch seine Aufwärtsbewegung einen zweiten Energieerzeuger antreibt, der dementsprechend Energie bereitstellt.

Dieses Verfahren hat den Vorteil, daß dadurch bei der von der Windgeschwindigkeit abhängigen Energieversorgung mittels eines windbetriebenen Energieerzeugers eine kontinuierliche Bereitstellung von Energie erreicht werden kann. Dazu wird die von dem windbetriebenen, ersten Energieerzeuger gewonnene überschüssige Primärenergie, welche normalerweise elektrische Energie ist, mittels eines Kompressors in Form von Druckluft gespeichert und zu einem gewünschten späteren Zeitpunkt mittels eines Tauchkörpers, der die natürliche Schwerkraft und den natürlichen Auftrieb im Wasser ausnutzt, unter Mitwirkung eines zweiten Energieerzeugers wieder in unmittelbar nutzbare Sekundärenergie, welche normalerweise gleichfalls elektrische Energie ist, umgewandelt. Da der windbetriebene, erste Energieerzeuger die Energie zum Beispiel als elektrischen Strom liefert, mit dessen Hilfe über einen elektrischen Kompressor Druckluft erzeugbar ist, kann der windbetriebene, erste Energieerzeuger auch an einem windgünstigen Ort aufgestellt werden, der sich in größerer Entfernung von dem genannten Tauchkörper und dem zweiten Energieerzeuger befindet.

Entsprechend dem Bestreben, in windarmen Zeitabschnitten die Energieversorgung ständig aufrechtzuerhalten, werden die vorgenannten Stufen (a) und (b) des erfindungsgemäßen Verfahrens in diesen Zeitabschnitten beliebig oft wiederholt.

Um die Bereitstellung der genannten Sekundärenergie während der Haltezeiten des Tauchkörpers aufrechtzuerhalten, können auch mehrere Tauchkörper gleichzeitig und mit phasenverschobenen Arbeitstakten eingesetzt werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird in der Flutphase, d. h. in der Phase des Füllens des Tauchkörpers mit Wasser, die aus ihm durch das Wasser verdrängte Druckluft der gespeicherten Druckluft wieder zugeführt. Dies hat den Vorteil, daß die in der rückgeführten Druckluft noch enthaltene Energie noch genutzt werden kann.

In diesem Zusammenhang ist es auch besonders günstig, wenn für die Durchführung der Flutphase und der Anblasphase, d. h. der Phase des Füllens des Tauchkörpers mit Druckluft, ein weitgehend geschlossenes Druckluftsystem eingesetzt wird, dessen Druckverluste durch den windbetriebenen, ersten Energieerzeuger ausgeglichen werden. Auf diese Weise arbeitet das erfindungsgemäße Verfahren besonders wirtschaftlich, und es können dabei auch Hilfseinrichtungen, wie Pumpen, Bremseinrichtungen für den Tauchkörper, Ventile und Steuereinrichtungen, mit der vorhandenen Druckluft betätigt werden.

Der Wirkungsgrad des Verfahrens ist besonders hoch, wenn der Tauchkörper zwischen seiner oberen und seiner unteren Position eine möglichst lange Strecke zurücklegt sowie die Zeit der Flut- und der Anblasphase möglichst kurz gewählt wird.

In diesem Zusammenhang wird vorzugsweise so verfahren, daß ein Tauchkörper und mindestens zwei an ihm abwechselnd befestigbare Abtriebs-Auftriebs-Zellen (nachfolgend "AA- Zellen" genannt) eingesetzt werden, wobei

a) während der Abwärtsbewegung des Tauchkörpers die erste, mit Wasser geflutete AA-Zelle an ihm befestigt ist und getrennt davon die zweite AA-Zelle mit Druckluft gefüllt wird,
b) nach dem Eintreffen des Tauchkörpers in seiner unteren Position die an ihm befestigte erste AA-Zelle gegen die mit Druckluft gefüllte zweite AA-Zelle ausgetauscht wird,
c) während der anschließenden Aufwärtsbewegung des Tauchkörpers die zweite, mit Druckluft gefüllte AA-Zelle an ihm befestigt ist und getrennt davon die erste AA- Zelle mit Wasser geflutet wird,
d) nach dem Eintreffen des Tauchkörpers in seiner oberen Position die zweite, mit Druckluft gefüllte AA-Zelle gegen die erste, mit Wasser geflutete AA-Zelle ausgetauscht wird und
e) die vorgenannten Stufen (a) bis (d) beliebig oft wiederholt werden.

Diese vorgenannte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Einsatz von mehreren AA-Zellen wird insbesondere mit mehr als zwei AA-Zellen durchgeführt.

Zweckmäßig ist der Einsatz von drei AA-Zellen. Davon ist während der Ab- oder Aufwärtsbewegung des Tauchkörpers immer eine AA-Zelle mit ihm verbunden, während von den beiden anderen AA-Zellen jeweils eine an der oberen und der unteren Position des Tauchkörpers für den Austausch gegen die vom Tauchkörper augenblicklich getragene AA-Zelle vorbereitet wird. Dadurch entfällt das jeweilige Herantransportieren der vorbereiteten AA-Zelle an die obere oder untere Tauchkörperposition, wie es im Falle des Einsatzes von insgesamt nur zwei AA-Zellen nötig ist.

Zur Erhöhung der Wirtschaftlichkeit des Verfahrens ist es günstig, wenn zum Fluten der AA-Zelle eine Flutpumpe eingesetzt wird, die mindestens teilweise mit Druckluft betrieben wird. Sie kann dann zwischen den sowieso vorhandenen Druck im Druckluftsystem und den Luftdruck in der zu flutenden AA-Zelle geschaltet werden, so daß nur noch eine relativ kleine zusätzliche Energie für den Flutvorgang benötigt wird. Diese zusätzliche Energie kann zum Beispiel aus anderweitig bereitgestellter Druckluft oder auf elektrischem Weg zugeführt werden.

Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des obengenannten Verfahrens, die gekennzeichnet ist durch

a) einen windbetriebenen, ersten Energieerzeuger,
b) Mittel zur Umwandlung der durch den ersten Energieerzeuger gewonnenen Energie in Druckluft,
c) ein übliches Druckluftspeichersystem,
d) Mittel zum Fluten eines Tauchkörpers,
e) Mittel zum Ersetzen des gefluteten Wassers in dem Tauchkörper durch Druckluft aus dem Druckluftspeichersystem,
f) mindestens eine Führungsschiene, die sich von der Oberfläche eines Wasserreservoirs in im wesentlichen senkrechter Richtung in dessen Tiefe erstreckt,
g) einen an der Führungsschiene zwischen einer oberen und einer unteren Position ab- und aufwärts bewegbaren Tauchkörper mit mindestens einer AA-Zelle zur abwechselnden Aufnahme von Wasser oder Druckluft und
h) einen zweiten Energieerzeuger, der durch die Ab- und die Aufwärtsbewegung des Tauchkörpers betrieben wird.

Mit einer derartigen Vorrichtung ist das erfindungsgemäße Verfahren zuverlässig durchführbar. Insbesondere kann die Vorrichtung mit relativ einfachen und in der Technik bekannten Mitteln und Materialien aufgebaut werden. Deshalb ist sie nicht nur sehr betriebssicher, sondern auch kostengünstig zu verwirklichen.

Vorzugsweise ist die Vorrichtung mit Mitteln zur Rückführung von aus der AA-Zelle freigesetzter Druckluft in das Druckluftspeichersystem ausgerüstet. In diesem Zusammenhang ist es besonders sinnvoll, wenn das Druckluftspeichersystem weitgehend geschlossen ist. Die hierfür nötigen Mittel sind beispielsweise entsprechende Druckluftleitungen mit Ventilen und Steuereinrichtungen.

Bei einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform weist die Vorrichtung eine parallel zu der Führungsschiene angeordnete Zahnstange auf, in die ein Zahnrad eines an dem Tauchkörper vorgesehenen Getriebes eingreift, das an einen Stromgenerator als zweiten Energieerzeuger angeschlossen ist. Eine derartige Anordnung ist besonders einfach und robust. Die Führungsschiene und die Zahnstange können auch in Form eines einzigen Bauelements ausgestaltet sein, das gleichzeitig als Führungsschiene und als Zahnstange dient.

Gemäß einer Weiterbildung der zuletzt genannten Ausführungsform ist der Stromgenerator innerhalb des Tauchkörpers angeordnet.

Alternativ hierzu kann es in Abhängigkeit von den lokalen Verhältnissen auch zweckmäßig sein, diesen Stromgenerator im wesentlichen stationär auf einem Ponton auf der Wasseroberfläche oder auf dem Land anzuordnen.

Zur Verkürzung der Haltezeiten des Tauchkörpers in seiner oberen und seiner unteren Position sind für ihn vorzugsweise mindestens zwei an ihm abwechselnd befestigbare AA-Zellen vorgesehen. Dadurch kann während der Ab- oder Aufwärtsbewegung des Tauchkörpers mit einer der AA-Zellen eine weitere AA-Zelle für die nächste Bewegungsrichtung des Tauchkörpers vorbereitet (d. h. je nach dessen Bewegungsrichtung mit Druckluft gefüllt oder mit Wasser geflutet) werden. Wenn nach diesem Vorbereitungsvorgang der Tauchkörper wieder eine Endposition erreicht hat, kann die von ihm getragene AA-Zelle rasch gegen die inzwischen vorbereitete Zelle ausgetauscht und die erneute Bewegung des Tauchkörpers in der Gegenrichtung gestartet werden.

Da die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem Druckluftsystem ausgerüstet ist, bedeutet es einen praktischen und wirtschaftlichen Vorteil, wenn sie zum Fluten des Tauchkörpers mit Wasser eine druckluftbetriebene Flutpumpe aufweist.

Nachfolgend wird die Erfindung durch ein in der Zeichnung schematisch dargestelltes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung erläutert.

Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einem Ponton 1, das in Küstennähe auf der Wasseroberfläche eines als Wasserreservoir 3 dienenden Meeres schwimmt, einem windbetriebenen, ersten Energieerzeuger 4 auf dem Ponton 1 und einem Tauchkörper 5, der mit durchgezogenen Linien in seiner oberen Position 5a im Bereich des Pontons 1 und mit strichpunktierten Linien in seiner unteren Position 5b in der Nähe des Meeresgrundes 6 gezeigt wird.

Der windbetriebene, erste Energieerzeuger 4 ist über eine erste elektrische Leitung 7 mit einem ersten Antriebsmotor 8 eines Luftkompressors 9 sowie über eine zweite elektrische Leitung 10 mit einem zweiten Antriebsmotor 11 einer Flutpumpe 12 verbunden. Der Luftkompressor 9 stellt hier gleichzeitig einen Druckluftspeicher dar. Dieser kann aber auch getrennt von dem Luftkompressor 9 vorgesehen sein.

Die Flutpumpe 12 weist auf ihrer Saugseite eine Wasseransaugleitung 13 auf und führt auf ihrer Druckseite zu einer ersten Präzisionskupplung 14, die an den Tauchkörper 5 in seiner oberen Position 5a ankoppelbar ist. Ferner ist der Luftkompressor 9 über eine erste Druckluftleitung 15 sowohl mit einem Eingang der Flutpumpe 12 als auch mit der ersten Präzisionskupplung 14 verbunden. Eine zweite Druckluftleitung 16 führt in die Tiefe des Wasserreservoirs 3 zu einer zweiten Präzisionskupplung 17, die an den Tauchkörper 5 in seiner unteren Position 5b ankoppelbar ist.

Zwischen dem Ponton 1 und einer Verankerung 18 auf dem Meeresgrund 6 ist eine Führungsschiene 19 für den Tauchkörper 5 angeordnet. Dieser ist an der Führungsschiene 19 in üblicher Weise derart befestigt, daß er zwischen seiner oberen Position 5a und seiner unteren Position 5b bewegbar ist.

Parallel zu der Führungsschiene 19 und im wesentlichen über deren gesamte Länge ist eine Zahnstange 20 vorgesehen, in die ein Zahnrad 21 eines an dem Tauchkörper 5 vorhandenen Getriebes 22 eingreift, das seinerseits an einen zweiten Energieerzeuger 23 in Form eines Stromgenerators im Innern des Tauchkörpers 5 angeschlossen ist. Der Stromgenerator 23 kann ein Drehstromgenerator sein.

Falls sich gemäß einer anderen Ausführungsform der Vorrichtung der zweite Energieerzeuger 23 auf dem Ponton 1 oder auf dem Land befindet, werden die Ab- und Aufwärtsbewegung des Tauchkörpers 5 bzw. die Drehung des Zahnrades 21 durch übliche Mittel, wie Seile, Ketten und Riemen, bis zu diesem Energieerzeuger 23 übertragen.

Der Tauchkörper 5 ist entsprechend der üblichen Unterwassertechnik druckfest ausgebildet. Er besteht vorzugsweise aus Stahl, kann aber auch aus anderen Materialien hergestellt sein. Ferner ist er strömungsgünstig geformt, d. h. er weist einen guten CW-Wert auf. Soweit erforderlich, enthält der Tauchkörper 5 zusätzlichen Ballast, z. B. in seiner unteren Spitze. Es sind auch mehrere (in der Zeichnung nicht dargestellte), entsprechend gegen Wassereintritt abgedichtete Öffnungen an dem Tauchkörper vorgesehen, zum Beispiel um eine Kraftübertragungswelle zwischen dem Getriebe 22 und dem Stromgenerator 23, elektrische Leitungen, Luftleitungen und gegebenenfalls sonstige Hilfsleitungen hindurchzuführen. Der Stromgenerator 23 ist in dem Tauchkörper 5 wassergeschützt und fest montiert. Eine gegebenenfalls erforderliche Kühlung des Stromgenerators 23 oder sonstiger Teile des Tauchkörpers 5 kann mittels entsprechender Wasser- oder Luftaustauschleitungen bewerkstelligt werden. Für das Ab- und Aufwickeln von Kabeln ist die Vorrichtung bei Bedarf mit (in der Zeichnung nicht dargestellten) Kabelführungs- und -wickeleinrichtungen ausgerüstet.

In dem Tauchkörper 5 ist eine Abtriebs-Auftriebs-Zelle (AA- Zelle) 24 angeordnet, die in der oberen Position 5a des Tauchkörpers 5 über eine erste Versorgungsleitung 25 mit der ersten Präsisionskupplung 14 und in der unteren Position des Tauchkörpers 5b über eine zweite Versorgungsleitung 26 mit der zweiten Präzisionskupplung 17 verbunden ist. Die AA-Zelle und die Versorgungsleitungen 25, 26 sind in der Zeichnung mit punktierten Linien dargestellt. Die AA-Zelle 24 kann auch einen Teil der äußeren Gestalt des Tauchkörpers 5 bilden und ist dann entsprechend strömungsgünstig geformt.

Für den Tauchkörper 5 kann zusätzlich mindestens eine weitere AA-Zelle 24a vorgesehen sein. Diese AA-Zellen 24, 24a sind dann an dem Tauchkörper 5 abwechselnd befestigbar und gegeneinander austauschbar.

Von dem Stromgenerator 23 in dem Tauchkörper 5 führt eine dritte elektrische Leitung 27 zu einem Stromnetz 28. Zur besseren Übersichtlichkeit der Zeichnung ist dort die Leitung 27 nur außerhalb des Tauchkörpers 5 dargestellt.

Im übrigen ist die Vorrichtung bei Bedarf mit weiteren (in der Zeichnung nicht dargestellten) Hilfs- und Steuereinrichtungen ausgerüstet, die zum Beispiel zum Arretieren des Tauchkörpers 5 in der oberen und unteren Position 5a, 5b und zu seiner Versorgung mit Wasser oder Druckluft benutzt werden. Dazu zählen eventuell auch Ausgleichskammern für Wasser oder Druckluft, Schmiereinrichtungen, Energieversorgungsleitungen sowie Einrichtungen zur entsprechenden Bewegung der Präzisionskupplungen 14, 17.

Die Vorrichtung kann die in der Zeichnung dargestellten und die zusätzlich erwähnten Bauteile auch mehrfach aufweisen, was zum Beispiel von der gewünschten Leistungsfähigkeit der Vorrichtung, dem beabsichtigten Automatisierungsgrad ihres Betriebs und den örtlichen Gegebenheiten abhängt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird wie folgt benutzt:
Die von dem windbetriebenen, ersten Energieerzeuger 4 erzeugte überschüssige Energie wird als elektrische Energie dem ersten Antriebsmotor 8 des Luftkompressors 9 zugeführt. Dort wird die Energie in Druckluft überführt und in einem zugehörigen Druckluftspeicher in dieser Form gespeichert. Wenn diese gesammelte Energie in das Stromnetz 28 eingespeist werden soll, wird mittels der Flutpumpe 12 über die Präzisionskupplung 14 und die erste Versorgungsleitung 25 in der oberen Position 5a des Tauchkörpers 5 die AA-Zelle 24 geflutet, d. h. mit Wasser gefüllt. Dieses wird über die Wasseransaugleitung 13 aus dem Wasserreservoir 13 aufgenommen. Während dieser Flutphase ist der Tauchkörper 5 in der oberen Position 5a arretiert.

Die Flutpumpe 12 kann entweder auf elektrischem Wege mittels des zweiten Antriebsmotors 11 und/oder mittels Druckluft aus dem Luftkompressor 9 über die erste Druckluftleitung 15 betrieben werden. Vorzugsweise wird der Pumpenkolben der Flutpumpe zwischen den Druck im Druckluftsystem und den Druck in der AA-Zelle 24 geschaltet, so daß nur noch relativ wenig zusätzliche Energie zur Durchführung des Flutvorgangs zugeführt werden muß.

Die Luft, welche beim Fluten der AA-Zelle 24 aus dieser verdrängt wird, strömt entweder ins Freie oder wird (insbesondere dann, wenn es sich um Druckluft aus einer früheren Verfahrensstufe handelt) in das Druckluftsystem zurückgeführt.

Nach dem Fluten der AA-Zelle 24 wird die erste Präzisionskupplung 14 von dem Tauchkörper 5 entfernt sowie dessen Arretierung gelöst. Durch das geflutete Wasser in der AA-Zelle 24 erhöhte sich das Gesamtgewicht des Tauchkörpers 5 und zwingt ihn aus seiner oberen Position 5a zu einer Abwärtsbewegung unter die Wasseroberfläche 2 entlang der Führungsschiene 19 bis zu seiner unteren Position 5b, wo er wieder vorübergehend arretiert wird. Mittels der zweiten Präzisionskupplung 17 wird dann die über die zweite Druckluftleitung 16 von dem Luftkompressor 9 oder dem zugehörigen Speicher Druckluft über die zweite Versorgungsleitung 26 in die AA-Zelle 24 geführt, aus der das Wasser verdrängt wird (Anblasphase). Als Folge davon wird das Gesamtgewicht des Tauchkörpers 5 derart verringert, daß der Auftrieb des ihn umgebenden Wassers wieder überwiegt. Nach dem Abkoppeln der zweiten Präzisionskupplung 17 und dem Lösen der Arretierung des Tauchkörpers 5 wird dieser durch den genannten Auftrieb wieder zu einer Aufwärtsbewegung in die obere Position 5a gezwungen.

Sowohl bei der vorgenannten Abwärtsbewegung des Tauchkörpers 5 aus der oberen Position 5a in die untere Position 5b als auch umgekehrt wird das Zahnrad 21 des Getriebes 22 durch den Eingriff mit der Zahnstange 20 in Drehung versetzt. Diese Drehung überträgt das Getriebe 22 auf den Stromgenerator 23 im Innern des Tauchkörpers 5. Der dort erzeugte elektrische Strom wird über die dritte elektrische Leitung 27 dem Stromnetz 28 zugeführt. Das bedeutet also, daß auch bei einem vorübergehenden Stillstand des windbetriebenen, ersten Energieerzeugers 4 das Stromnetz 28 mit Energie versorgt werden kann, sofern zu einem beliebigen Zeitpunkt vorher der erste Energieerzeuger 4 überschüssige Energie an den Luftkompressor 9 abgegeben hat.

Die vorgenannten Ab- und Aufwärtsbewegungen des Tauchkörpers 5 werden je nach Bedarf beliebig oft wiederholt, solange noch genügend Druckluft von dem Luftkompressor 9 und dem zugehörigen Druckluftspeicher geliefert wird.

Vorzugsweise ist das Druckluftsystem der Vorrichtung weitgehend geschlossen, und die beim Fluten des Tauchkörpers 5 in der oberen Position 5a aus der AA-Zelle 24 verdrängte Druckluft wird in dieses Druckluftsystem zurückgeführt. Verluste in dem Druckluftsystem werden durch den windbetriebenen, ersten Energieerzeuger 4 zusammen mit dem Luftkompressor 9 wieder ausgeglichen.

Die Leistungsfähigkeit und Wirtschaftlichkeit der Vorrichtung wird erhöht, wenn der Abstand zwischen der oberen und der unteren Position des Tauchkörpers 5 vergrößert sowie die Zeit der Flut- und der Anblasphase verkürzt wird. Für den letzteren Zweck wird gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ein Tauchkörper 5 mit mindestens zwei an ihm abwechselnd befestigbare AA-Zellen 24, 24a benutzt und es werden dann folgende Verfahrensstufen durchlaufen:

a) Während der Abwärtsbewegung des Tauchkörpers 5 ist die erste, mit Wasser geflutete AA-Zelle 24 an ihm befestigt. Getrennt davon wird die zweite AA-Zelle 24a mit Druckluft gefüllt;
b) nach dem Eintreffen des Tauchkörpers 5 in seiner unteren Position 5a wird die an ihm befestigte erste AA-Zelle 24a gegen die andere, mit Druckluft gefüllte zweite AA-Zelle 24a ausgetauscht;
c) während der anschließenden Aufwärtsbewegung des Tauchkörpers 5 ist die zweite, mit Druckluft gefüllte AA- Zelle 24a an ihm befestigt, und getrennt davon wird die erste AA-Zelle 24 mit Wasser geflutet;
d) nach dem Eintreffen des Tauchkörpers 5 in seiner oberen Position 5a wird die zweite, mit Druckluft gefüllte AA- Zelle 24a gegen die erste, mit Wasser geflutete AA-Zelle 24 ausgetauscht und
e) die vorgenannten Stufen (a) bis (d) werden beliebig oft wiederholt.

Das bedeutet, daß beim Eintreffen des Tauchkörpers 5 in seiner oberen bzw. unteren Position 5a, 5b die entsprechend mit Druckluft bzw. Wasser gefüllte AA-Zelle 24 bzw. 24a bereitsteht und gegen die vom Tauchkörper 5 augenblicklich getragene AA-Zelle 24a bzw. 24 sofort ausgetauscht werden kann. Der Tauchkörper 5 setzt dann ohne große Unterbrechung seine Bewegung (in der Gegenrichtung) wieder fort. Die Haltezeit des Tauchkörpers 5 in der oberen und der unteren Position 5, 5b wird dadurch unabhängig vom Zeitaufwand für die Flut- und die Anblasphase.

Die vorliegende Erfindung wurde vorstehend speziell im Zusammenhang mit aus Wind gewonnener Energie erläutert. Es ist aber selbstverständlich, daß die Erfindung auf alle Fälle angewandt werden kann, in denen eine irgendwie gewonnene Primärenergie in Form von Druckluft gespeichert werden kann. Diese Druckluft wird dann bei Bedarf erfindungsgemäß in Sekundärenergie überführt, wie vorstehend im einzelnen dargestellt ist.

Claims

1. Verfahren zum Bereitstellen von Energie aus Wind in windarmen Zeitabschnitten, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil der von einem windbetriebenen, ersten Energieerzeuger (4) in Zeitabschnitten mit ausreichender Windstärke erzeugten Energie in Form von Druckluft gespeichert und in windarmen Zeitabschnitten bei Bedarf dadurch wieder abgegeben wird, daß

a) ein Tauchkörper (5), der sich im Bereich der Oberfläche (2) eines Wasserreservoirs (3) in einer oberen Position (5a) befindet, mittels der gespeicherten Druckluft mit Wasser geflutet (Flutphase) und durch das so erhöhte Gewicht zu einer Abwärtsbewegung unter die Wasseroberfläche (2) bis zu einer unteren Position (5b) gezwungen wird sowie anschließend
b) in der unteren Position (5b) des Tauchkörpers (5) das geflutete Wasser mittels der gespeicherten Druckluft aus dem Tauchkörper (5) wieder verdrängt (Anblasphase) sowie der Tauchkörper (5) durch den Auftrieb des umgebenden Wassers zu einer Aufwärtsbewegung gezwungen wird, wobei der Tauchkörper (5) sowohl durch seine Ab- als auch durch seine Aufwärtsbewegung einen zweiten Energieerzeuger (23) antreibt, der dementsprechend Energie bereitstellt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufen (a) und (b) beliebig oft wiederholt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Flutphase die aus dem Tauchkörper (5) verdrängte Druckluft der gespeicherten Druckluft wieder zugeführt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß für die Durchführung der Flut- und der Anblasphase ein weitgehend geschlossenes Druckluftsystem eingesetzt wird, dessen Druckverluste durch den windbetriebenen, ersten Energieerzeuger (4) ausgeglichen werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Tauchkörper (5) zwischen seiner oberen Position (5a) und seiner unteren Position (5b) eine möglichst lange Strecke zurücklegt sowie die Zeit der Flut- und der Anblasphase möglichst kurz gewählt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Tauchkörper (5) und mindestens zwei an ihm abwechselnd befestigbare Abtriebs-Auftriebs- Zellen (24, 24a) eingesetzt werden, wobei

a) während der Abwärtsbewegung des Tauchkörpers (5) die erste, mit Wasser geflutete Abtriebs-Auftriebs-Zelle (24) an ihm befestigt ist und getrennt davon die zweite Abtriebs-Auftriebs-Zelle (24a) mit Druckluft gefüllt wird,
b) nach dem Eintreffen des Tauchkörpers (5) in seiner unteren Position (5b) die an ihm befestigte erste Abtriebs-Auftriebs-Zelle (24) gegen die mit Druckluft gefüllte, zweite Abtriebs-Auftriebs-Zelle (24a) ausgetauscht wird,
c) während der anschließenden Aufwärtsbewegung des Tauchkörpers (5) die zweite, mit Druckluft gefüllte Abtriebs-Auftriebs-Zelle (24a) an ihm befestigt ist und getrennt davon die erste Abtriebs-Auftriebs-Zelle (24) mit Wasser geflutet wird,
d) nach dem Eintreffen des Tauchkörpers (5) in seiner oberen Position (5a) die zweite, mit Druckluft gefüllte Abtriebs-Auftriebs-Zelle (24a) gegen die erste, mit Wasser geflutete Abtriebs-Auftriebs-Zelle (24) ausgetauscht wird und
e) die vorgenannten Stufen (a) bis (d) beliebig oft wiederholt werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zum Fluten der Abtriebs-Auftriebs- Zelle (24) eine Flutpumpe (12) eingesetzt wird, die mindestens teilweise mit Druckluft betrieben wird.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch

a) einen windbetriebenen, ersten Energieerzeuger (4),
b) Mittel (7, 8, 9) zur Umwandlung der durch den ersten Energieerzeuger (4) gewonnenen Energie in Druckluft,
c) ein übliches Druckluftspeichersystem,
d) Mittel (13, 12, 14, 25) zum Fluten eines Tauchkörpers (5),
e) Mittel (8, 9, 16, 17, 26) zum Ersetzen des gefluteten Wassers in dem Tauchkörper (5) durch Druckluft aus dem Druckluftspeichersystem,
f) mindestens eine Führungsschiene (19), die sich von der Oberfläche (2) eines Wasserreservoirs (3) in im wesentlichen senkrechter Richtung in dessen Tiefe erstreckt,
g) einen an der Führungsschiene (19) zwischen einer oberen Position (5a) und einer unteren Position (5b) ab- und aufwärts bewegbaren Tauchkörper (5) mit mindestens einer Abtriebs-Auftriebs-Zelle (24) zur abwechselnden Aufnahme von Wasser oder Druckluft und
h) einen zweiten Energieerzeuger (23), der durch die Ab- und die Aufwärtsbewegung des Tauchkörpers (5) betrieben wird.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch Mittel zur Rückführung von aus der Abtriebs-Auftriebs-Zelle (24) freigesetzter Druckluft in das Druckluftspeichersystem.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckluftspeichersystem weitgehend geschlossen ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, gekennzeichnet durch eine parallel zu der Führungsschiene (19) angeordnete Zahnstange (20), in die ein Zahnrad (21) eines an dem Tauchkörper (5) vorgesehenen Getriebes (22) eingreift, das an einen Stromgenerator als zweiten Energieerzeuger (23) angeschlossen ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromgenerator (23) innerhalb des Tauchkörpers (5) angeordnet ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromgenerator (23) im wesentlichen stationär auf einem Ponton (1) auf der Wasseroberfläche (2) oder auf dem Land angeordnet ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß für den Tauchkörper (5) mindestens zwei an ihm abwechselnd befestigbare Abtriebs-Auftriebs- Zellen (24, 24a) vorgesehen sind.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß sie zum Fluten des Tauchkörpers (5) eine mindestens teilweise druckluftbetriebene Flutpumpe (12) aufweist.