DE4011966A1

DE4011966A1 - Wind-energy generating equipment - works during low wind periods to compress air for use in energy recovery system

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

Abstract

A plunger body (5) is located in an upper position (5a) in the region of the surface (2) of a water reservoir (3). It is flooded with water by means of stored compressed air, and due to its increased weight is forced to a lower position (5b) beneath the water surface. In the lower position, the plunger body has the water inside forced out by compressed air, and due to the force buoyancy is impelled into an upwards movement. Thus, the body, by reason of its downward and upward movements, drives a second energy production unit (23) which provides the corresp. energy. USE/ADVANTAGE - To provide energy derived from wind during periods when there is little or no wind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bereitstellen von Energie aus Wind in windarmen Zeitabschnitten sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for providing Energy from wind in periods with little wind and one Device for performing the method.

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.Because of the increasing energy requirements and the increasing There will be energy costs in the private and industrial sector increasingly important, sufficient and inexpensive energy to provide. This also applies to areas where the Development through energy supply facilities to Example of a corresponding power grid that is still insufficient.

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.One of the possibilities of the Energy generation is the use of wind energy. Since the beginning The efficiency was based on this energy production technology corresponding wind-powered energy generator clearly improved, for example by modifying the number and shape of the rotor blades. However also has one wind-powered energy generator with optimal efficiency the decisive disadvantage that it is in low wind or even windless periods provides little or no energy. On the other hand, there are always periods sufficient wind force in which such Energy producers deliver more energy than at the same time is consumed.

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.The invention is therefore based on the object of a method to indicate that even in windless or windless Periods of energy that comes from wind was won.

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, daßThe invention solves this problem by a method for Providing energy from wind in low winds Periods, which is characterized in that at least part of that from a wind-powered, first Energy producers in periods of sufficient time Wind power generated energy in the form of compressed air saved and in low wind periods if necessary is released again in that

a) an immersion body located in the area of the surface of a Water reservoirs is in an upper position, flooded with water using the stored compressed air (Flood phase) and due to the increased weight to one Downward movement below the water surface to one lower position is forced as well as subsequently
b) the flooded in the lower position of the immersion body Water from the stored compressed air Immersion body displaced again (blowing phase) and the Immersion bodies due to the buoyancy of the surrounding water an upward movement is forced

wobei der Tauchkörper sowohl durch seine Ab- als auch durch seine Aufwärtsbewegung einen zweiten Energieerzeuger antreibt, der dementsprechend Energie bereitstellt.whereby the immersion body through both its off and through its upward movement a second energy producer drives, which accordingly provides energy.

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.This method has the advantage that this means that when the Energy supply dependent on wind speed of a wind-powered energy generator is a continuous one Provision of energy can be achieved. This will that obtained from the wind-powered first energy producer excess primary energy, which is usually electrical Energy is by means of a compressor in the form of compressed air saved and at a later desired date by means of an immersion body that uses natural gravity and takes advantage of the natural buoyancy in the water Involvement of a second energy producer in immediately usable secondary energy, which normally electrical energy is also converted. Since the wind-powered, first energy producers to generate energy Example as an electric current, with the help of which compressed air can be generated via an electric compressor, the wind-powered, first energy producer can also use one windy place to be placed, which is in larger Distance from the mentioned diving body and the second Energy producer located.

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.In accordance with the endeavor, in periods with little wind Maintaining energy supply all the time aforementioned stages (a) and (b) of the invention The procedure is repeated as often as required in these time periods.

Um die Bereitstellung der genannten Sekundärenergie während der Haltezeiten des Tauchkörpers aufrechtzuerhalten, können auch mehrere Tauchkörper gleichzeitig und mit phasenverschobenen Arbeitstakten eingesetzt werden.To provide the said secondary energy during to maintain the immersion body's hold times also several diving bodies at the same time and with phase-shifted work cycles are used.

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 a preferred embodiment of the method, in the flood phase, d. H. in the phase of filling the immersion body with water, the compressed air displaced from it by the water the stored compressed air again. This has the Advantage that the recirculated air is still contained energy can still be used.

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. In this context, it is also particularly favorable if for the implementation of the flood phase and the blowing phase, d. H. the phase of filling the immersion body with compressed air largely closed compressed air system is used, whose pressure drops through the wind-powered, first Energy producers are balanced. That way works the inventive method particularly economical, and auxiliary devices such as pumps, Braking devices for the immersion body, valves and Control devices, operated with the existing compressed air will.

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.The efficiency of the process is particularly high if the Immersion body between its upper and its lower Position as long a distance as possible and the Time of the flood and the blowing phase chosen as short as possible becomes.

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, wobeiIn this connection, the procedure is preferably such that one diving body and at least two alternately on it attachable output-buoyancy cells (hereinafter "AA- Cells "called) are used, wherein

a) the first during the downward movement of the immersion body, AA cell flooded with water is attached to it and separately the second AA cell filled with compressed air becomes,
b) after the arrival of the immersion body in its lower Position the first AA cell attached to it against the second AA cell filled with compressed air is replaced,
c) during the subsequent upward movement of the Immersion body the second AA cell filled with compressed air attached to it and separately the first AA- Cell is flooded with water
d) after the arrival of the immersion body in its upper Position the second AA cell filled with compressed air against the first AA cell flooded with water is exchanged and
e) the aforementioned stages (a) to (d) as often as desired be repeated.

Diese vorgenannte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Einsatz von mehreren AA-Zellen wird insbesondere mit mehr als zwei AA-Zellen durchgeführt. This aforementioned embodiment of the invention Procedure using multiple AA cells performed in particular with more than two AA cells.

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.It is advisable to use three AA cells. Of which is always during the downward or upward movement of the immersion body an AA cell connected to it while by the two other AA cells one at the top and one at the bottom Position of the immersion body for exchange with the from Prepared immersion body AA cell currently worn becomes. This eliminates the need to transport the prepared AA cell to the top or bottom Immersion body position, as is the case with the use of a total of only two AA cells is required.

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.It is to increase the economics of the process favorable if a flood pump is used to flood the AA cell is used, at least partially with compressed air is operated. You can then between the anyway existing pressure in the compressed air system and the air pressure in the to be flooded AA cell, so that only one relatively small additional energy for the flood process is needed. This additional energy can for example from otherwise provided compressed air or on be supplied electrically.

Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des obengenannten Verfahrens, die gekennzeichnet ist durchThe invention also relates to a device for carrying it out of the above method, which is characterized by

a) a wind-powered, first energy generator,
b) means for converting the first Energy generated energy in compressed air,
c) a conventional compressed air storage system,
d) means for flooding a diving body,
e) means to replace the flooded water in the Immersion body by compressed air from the Compressed air storage system,
f) at least one guide rail that extends from the Surface of a water reservoir in essentially extends vertically in its depth,
g) one on the guide rail between an upper and can be moved down and up in a lower position Immersion body with at least one AA cell alternating intake of water or compressed air and
h) a second energy producer by the waste and the Upward movement of the immersion body is operated.

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.With such a device is the invention Procedure can be carried out reliably. In particular, the Device with relatively simple and in the art known means and materials are built. That's why it is not only very reliable, but also to implement inexpensively.

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.The device is preferably provided with means for recycling of compressed air released from the AA cell into the Compressed air storage system equipped. In this context it is particularly useful if the compressed air storage system is largely closed. The means necessary for this are for example, corresponding compressed air lines with valves and control devices.

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.In a particularly expedient embodiment, the Device arranged parallel to the guide rail Rack on, in which a gear one on the immersion body provided transmission engages that to a power generator is connected as a second energy generator. Such one Arrangement is particularly simple and robust. The The guide rail and the rack can also be in the form of a be designed only component that simultaneously as Guide rail and serves as a rack.

Gemäß einer Weiterbildung der zuletzt genannten Ausführungsform ist der Stromgenerator innerhalb des Tauchkörpers angeordnet.According to a training of the latter Embodiment is the power generator within the Immersion body arranged.

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.Alternatively, it may depend on the local Ratios may also be useful in this current generator essentially stationary on a pontoon on the Water surface or to be arranged on land.

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.To shorten the immersion body's holding times in its upper and lower positions are preferred for him at least two alternately attachable AA cells intended. This allows during or off Upward movement of the immersion body with one of the AA cells another AA cell for the next direction of movement of the Prepared immersion body (i.e. depending on its Direction of movement filled with compressed air or with water flooded). If after this preparation process the The immersion body has reached an end position again AA cell carried by him quickly against the meanwhile prepared cell replaced and the renewed movement of the Immersion body can be started in the opposite direction.

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.Since the device according to the invention with a compressed air system is equipped, it means a practical and economic advantage if it to flood the Immersion body with water a compressed air powered flood pump having.

Nachfolgend wird die Erfindung durch ein in der Zeichnung schematisch dargestelltes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung erläutert.The invention is illustrated by a in the drawing schematically illustrated embodiment of the device explained.

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.The device shown in the drawing consists essentially of a pontoon 1 , which floats near the coast on the water surface of a sea serving as a water reservoir 3 , a wind-powered, first energy generator 4 on the pontoon 1 and an immersion body 5 , which with solid lines in its upper Position 5 a in the area of pontoon 1 and with dash-dotted lines in its lower position 5 b near the seabed 6 is shown.

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.The wind-powered, first energy generator 4 is connected via a first electrical line 7 to a first drive motor 8 of an air compressor 9 and via a second electrical line 10 to a second drive motor 11 of a flood pump 12 . The air compressor 9 here also represents a compressed air store. However, this can also be provided separately from the air compressor 9 .

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.The flood pump 12 has a water intake line 13 on its suction side and leads on its pressure side to a first precision coupling 14 which can be coupled to the immersion body 5 in its upper position 5 a. Furthermore, the air compressor 9 is connected via a first compressed air line 15 both to an input of the flood pump 12 and to the first precision clutch 14 . A second compressed air line 16 leads into the depth of the water reservoir 3 to a second precision clutch 17, which in its lower position 5 is b coupled to the immersion body. 5

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.A guide rail 19 for the immersion body 5 is arranged between the pontoon 1 and an anchor 18 on the seabed 6 . This is attached to the guide rail 19 in a conventional manner such that it is movable between its upper position 5 a and its lower position 5 b.

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.Parallel to the guide rail 19 and essentially over its entire length, a rack 20 is provided, into which a gearwheel 21 of a gear 22 provided on the immersion body 5 engages, which in turn is connected to a second energy generator 23 in the form of a current generator inside the immersion body 5 is. The current generator 23 can be a three-phase generator.

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.If, according to another embodiment of the device, the second energy generator 23 is located on the pontoon 1 or on land, the downward and upward movement of the immersion body 5 or the rotation of the gearwheel 21 are prevented by conventional means such as ropes, chains and belts transferred to this energy generator 23 .

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.The immersion body 5 is designed to be pressure-resistant in accordance with the usual underwater technology. It is preferably made of steel, but can also be made of other materials. Furthermore, it is aerodynamically shaped, ie it has a good CW value. If necessary, the immersion body contains 5 additional ballast, e.g. B. in its lower tip. There are also a plurality of openings (not shown in the drawing) which are appropriately sealed against the ingress of water on the immersion body, for example in order to pass a power transmission shaft between the transmission 22 and the current generator 23 , electrical lines, air lines and possibly other auxiliary lines. The current generator 23 is water-protected and permanently mounted in the immersion body 5 . Any necessary cooling of the power generator 23 or other parts of the immersion body 5 can be accomplished by means of appropriate water or air exchange lines. For the winding and unwinding of cables, the device is equipped if necessary with (not shown in the drawing) cable routing and winding devices.

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.In the immersion body 5 , an output-buoyancy cell (AA cell) 24 is arranged, which in the upper position 5 a of the immersion body 5 via a first supply line 25 with the first precision coupling 14 and in the lower position of the immersion body 5 b via a second supply line 26 is connected to the second precision coupling 17 . The AA cell and the supply lines 25 , 26 are shown in the drawing with dotted lines. The AA cell 24 can also form part of the outer shape of the immersion body 5 and is then shaped in a correspondingly streamlined manner.

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.At least one further AA cell 24 a can additionally be provided for the immersion body 5 . These AA cells 24 , 24 a are then alternately attachable to the immersion body 5 and interchangeable.

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.A third electrical line 27 leads from the current generator 23 in the immersion body 5 to a power network 28 . For better clarity of the drawing, the line 27 is shown there only outside the immersion body 5 .

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. Otherwise, the device is equipped, if necessary, with further auxiliary and control devices (not shown in the drawing), which are used, for example, to lock the immersion body 5 in the upper and lower positions 5 a, 5 b and to supply it with water or compressed air will. This may also include compensation chambers for water or compressed air, lubrication devices, energy supply lines and devices for the corresponding movement of the precision couplings 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.The device can be shown in the drawing and also have the additional components mentioned several times, which, for example, of the desired performance of the Device, the intended level of automation of your Operating and local conditions.

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.The device according to the invention is used as follows:
The excess energy generated by the wind-powered, first energy generator 4 is supplied as electrical energy to the first drive motor 8 of the air compressor 9 . There, the energy is converted into compressed air and stored in this form in an associated compressed air store. If this collected energy is to be fed into the power grid 28 , the AA cell 24 is flooded, ie filled with water, by means of the flood pump 12 via the precision coupling 14 and the first supply line 25 in the upper position 5 a of the immersion body 5 . This is taken up from the water reservoir 13 via the water suction line 13 . During this flood phase, the immersion body 5 is locked in the upper position 5 a.

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.The flood pump 12 can be operated either electrically by means of the second drive motor 11 and / or by means of compressed air from the air compressor 9 via the first compressed air line 15 . The pump piston of the flood pump is preferably switched between the pressure in the compressed air system and the pressure in the AA cell 24 , so that only relatively little additional energy has to be supplied to carry out the flooding process.

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. The air which is displaced from the AA cell 24 when it is flooded either flows into the open or is returned to the compressed air system (in particular if it is compressed air from an earlier process stage).

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.After flooding the AA cell 24 , the first precision coupling 14 is removed from the immersion body 5 and its locking is released. Due to the flooded water in the AA cell 24 , the total weight of the immersion body 5 increased and forced it from its upper position 5 a to move downward under the water surface 2 along the guide rail 19 to its lower position 5 b, where it again temporarily locked becomes. By means of the second precision coupling 17 , the compressed air is then fed via the second compressed air line 16 from the air compressor 9 or the associated storage device via the second supply line 26 into the AA cell 24 , from which the water is displaced (blowing phase). As a result, the total weight of the immersion body 5 is reduced in such a way that the buoyancy of the water surrounding it predominates again. After uncoupling the second precision coupling 17 and releasing the locking mechanism of the immersion body 5 , the latter is again forced to move upwards into the upper position 5 a by the buoyancy mentioned.

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. Both in the aforementioned downward movement of the immersion body 5 from the upper position 5 a to the lower position 5 b and vice versa, the gear 21 of the gear 22 is rotated by the engagement with the rack 20 . The transmission 22 transmits this rotation to the power generator 23 inside the immersion body 5 . The electrical current generated there is fed to the power grid 28 via the third electrical line 27 . This means that even when the wind-powered first energy generator 4 is temporarily at a standstill, the power network 28 can be supplied with energy, provided the first energy generator 4 has released excess energy to the air compressor 9 at any point in time.

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.The aforementioned downward and upward movements of the immersion body 5 are repeated as often as required, as long as sufficient compressed air is still supplied by the air compressor 9 and the associated compressed air reservoir.

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.The compressed air system of the device is preferably largely closed, and the compressed air displaced from the AA cell 24 in the upper position 5 a when the immersion body 5 is flooded is returned to this compressed air system. Losses in the compressed air system are compensated for by the wind-powered first energy generator 4 together with the air compressor 9 .

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:The performance and economy of the device is increased if the distance between the upper and lower position of the immersion body 5 is increased and the time of the flood and the blowing phase is shortened. According to a further preferred embodiment of the method, an immersion body 5 with at least two AA cells 24 , 24 a which can be alternately attached to it is used for the latter purpose, and the following method steps are then carried out:

a) During the downward movement of the immersion body 5 , the first AA cell 24 flooded with water is attached to it. Separately, the second AA cell 24 a is filled with compressed air;
b) after the arrival of the immersion body 5 in its lower position 5 a, the first AA cell 24 a fastened to it is exchanged for the other second AA cell 24 a filled with compressed air;
c) during the subsequent upward movement of the immersion body 5 , the second AA cell 24 a filled with compressed air is fastened to it, and the first AA cell 24 is separately flooded with water;
d) after the arrival of the plunger 5 in its upper position 5 a second, filled with compressed air AA- cell 24 is replaced by a the first flooded with water AA cell 24 and
e) the aforementioned stages (a) to (d) are repeated as often as required repeated.

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.This means that when the immersion body 5 arrives in its upper or lower position 5 a, 5 b, the AA cell 24 or 24 a filled with compressed air or water is available and against the AA cell 24 carried by the immersion body 5 at the moment a or 24 can be replaced immediately. The immersion body 5 then continues its movement (in the opposite direction) without major interruption. The holding time of the immersion body 5 in the upper and lower positions 5 , 5 b is thereby independent of the time required for the flood and the blowing phase.

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.The present invention has been described above specifically in Connection with energy obtained from wind explained. It but it goes without saying that the invention in any case can be applied in which a somehow won Primary energy can be stored in the form of compressed air. This compressed air is then in accordance with the invention if necessary Secondary energy transferred as detailed above is shown.

Claims

1. A method for providing energy from wind in low-wind periods, characterized in that at least part of the energy generated by a wind-powered, first energy generator ( 4 ) in periods with sufficient wind strength is stored in the form of compressed air and in low-wind periods if necessary is given that

a) an immersion body ( 5 ), which is located in the region of the surface ( 2 ) of a water reservoir ( 3 ) in an upper position ( 5 a), flooded with water by means of the stored compressed air (flood phase) and by the weight thus increased to one Downward movement below the water surface ( 2 ) to a lower position ( 5 b) is forced and then
b) in the lower position ( 5 b) of the immersion body ( 5 ) the flooded water is displaced out of the immersion body ( 5 ) by means of the stored compressed air (blowing phase) and the immersion body ( 5 ) is forced to move upwards by the buoyancy of the surrounding water , wherein the immersion body ( 5 ) drives both its downward and its upward movement a second energy generator ( 23 ), which accordingly provides energy.

2. The method according to claim 1, characterized in that stages (a) and (b) are repeated as often as required.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that in the flood phase, the compressed air displaced from the immersion body ( 5 ) is fed back to the stored compressed air.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that a largely closed compressed air system is used to carry out the flood and the blowing phase, the pressure losses are compensated by the wind-powered, first energy generator ( 4 ).

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the immersion body ( 5 ) between its upper position ( 5 a) and its lower position ( 5 b) covers the longest possible distance and the time of the flood and the blowing phase is chosen as short as possible.

6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that an immersion body ( 5 ) and at least two alternately attachable output-buoyancy cells ( 24 , 24 a) are used, wherein

a) during the downward movement of the immersion body ( 5 ) the first, with water flooded output-buoyancy cell ( 24 ) is attached to it and separately the second output-buoyancy cell ( 24 a) is filled with compressed air,
b) after the arrival of the immersion body ( 5 ) in its lower position ( 5 b) the first output-lift cell ( 24 ) attached to it is exchanged for the second output-lift cell ( 24 a) filled with compressed air,
c) during the subsequent upward movement of the immersion body ( 5 ), the second output-lift cell ( 24 a) filled with compressed air is fastened to it and, separately therefrom, the first output-lift cell ( 24 ) is flooded with water,
d) after the arrival of the immersion body ( 5 ) in its upper position ( 5 a), the second output-lift cell ( 24 a) filled with compressed air is replaced by the first output-lift cell ( 24 ) flooded with water and
e) the aforementioned stages (a) to (d) are repeated as often as desired.

7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that a flood pump ( 12 ) is used to flood the output-buoyancy cell ( 24 ), which is operated at least partially with compressed air.

8. Device for performing the method according to one of claims 1 to 7, characterized by

a) a wind-powered, first energy generator ( 4 ),
b) means ( 7 , 8 , 9 ) for converting the energy obtained by the first energy generator ( 4 ) into compressed air,
c) a conventional compressed air storage system,
d) means ( 13 , 12 , 14 , 25 ) for flooding an immersion body ( 5 ),
e) means ( 8 , 9 , 16 , 17 , 26 ) for replacing the flooded water in the immersion body ( 5 ) with compressed air from the compressed air storage system,
f) at least one guide rail ( 19 ) which extends from the surface ( 2 ) of a water reservoir ( 3 ) in a substantially vertical direction at the depth thereof,
g) on the guide rail ( 19 ) between an upper position ( 5 a) and a lower position ( 5 b) movable up and down immersion body ( 5 ) with at least one output-buoyancy cell ( 24 ) for alternating absorption of water or compressed air and
h) a second energy generator ( 23 ) which is operated by the downward and upward movement of the immersion body ( 5 ).

9. The device according to claim 8, characterized by means for returning from the driven-buoyancy cell ( 24 ) released compressed air into the compressed air storage system.

10. The device according to claim 8 or 9, characterized characterized that the compressed air storage system is largely closed.

11. The device according to one of claims 8 to 10, characterized by a rack ( 20 ) arranged parallel to the guide rail ( 19 ), into which a gear wheel ( 21 ) of a gear ( 22 ) provided on the immersion body ( 5 ) engages a current generator is connected as a second energy generator ( 23 ).

12. The apparatus according to claim 11, characterized in that the current generator ( 23 ) is arranged within the immersion body ( 5 ).

13. The apparatus according to claim 11, characterized in that the power generator ( 23 ) is arranged substantially stationary on a pontoon ( 1 ) on the water surface ( 2 ) or on land.

14. Device according to one of claims 8 to 13, characterized in that for the immersion body ( 5 ) at least two alternately attachable to him output-buoyancy cells ( 24 , 24 a) are provided.

15. Device according to one of claims 8 to 14, characterized in that it has an at least partially compressed air-operated flood pump ( 12 ) for flooding the immersion body ( 5 ).