DE4301659A1 - Pumped-storage power plant utilising solar energy or wind for pumping - Google Patents

Pumped-storage power plant utilising solar energy or wind for pumping

Info

Publication number
DE4301659A1
DE4301659A1 DE4301659A DE4301659A DE4301659A1 DE 4301659 A1 DE4301659 A1 DE 4301659A1 DE 4301659 A DE4301659 A DE 4301659A DE 4301659 A DE4301659 A DE 4301659A DE 4301659 A1 DE4301659 A1 DE 4301659A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
energy
level
wind
turbine
electric motor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE4301659A
Other languages
German (de)
Inventor
Wolfgang Dipl Ing Priesemuth
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to DE4301659A priority Critical patent/DE4301659A1/en
Publication of DE4301659A1 publication Critical patent/DE4301659A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D9/00—Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
    • F03D9/10—Combinations of wind motors with apparatus storing energy
    • F03D9/13—Combinations of wind motors with apparatus storing energy storing gravitational potential energy
    • F03D9/14—Combinations of wind motors with apparatus storing energy storing gravitational potential energy using liquids
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F03B13/06—Stations or aggregates of water-storage type, e.g. comprising a turbine and a pump
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D9/00—Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
    • F03D9/20—Wind motors characterised by the driven apparatus
    • F03D9/25—Wind motors characterised by the driven apparatus the apparatus being an electrical generator
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20—Hydro energy
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/16—Mechanical energy storage, e.g. flywheels or pressurised fluids
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E70/00—Other energy conversion or management systems reducing GHG emissions
    • Y02E70/30—Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P80/00—Climate change mitigation technologies for sector-wide applications
    • Y02P80/10—Efficient use of energy, e.g. using compressed air or pressurized fluid as energy carrier

Abstract

The power plant has the pump (17) driven by an electric motor (18) to lift water (12) from a lower level (13) to a higher level (14) through a pipeline (22) interconnecting the two basins (11). Water descending from the upper basin drives a turbine (16) coupled to an electric generator (19). Power for pumping is provided by a wind turbine (150) or a solar panel (151) selected by a switch (25) in response to a controller (20) receiving signals from an anemometer and photodetector. A single machine may function as both pump and turbine in alternate modes.

Description

Die Erfindung betrifft einen Energiespeicher.The invention relates to an energy store.

Die Nutzung natürlicher Energiequellen wie Wind- und Sonnenenergie erlebt in zunehmendem Maße ihren Einsatz als Erzeuger elektrischer und mechanischer Energie zum Betrieb diverser elektrischer und mechanischer Ver­ braucher, sei es im gewerblich, industriellen oder auch im privaten Bereich. Ein wesentliches Problem beim Einsatz derartiger Energiequellen zur Erzeugung elek­ trischer oder mechanischer Energie liegt daran, daß diese Energien nicht erzeugt werden können, wenn die Sonne nicht scheint, d. h. in Nachtzeiten oder aber bei bedecktem Himmel oder aber wenn der Wind nicht in einem zum Betrieb der verwendeten Energiewandler ausreichendem Maße bläst. Nach wie vor muß in einem derartigen Fall beispielsweise elektrische Energie aus einem Energiever­ sorgungsnetz entnommen werden, bei dem nutzbare elek­ trische Energie mittels fossiler, primärer Energieträger wie Kohle, Öl oder Erdgas oder mittels Kernkraft erzeugt wird. Vielfach ist aber Wind als natürlicher Energie­ träger auch dann, beispielsweise in der Nacht, vorhan­ den, wenn der Energiebedarf normalerweise sehr niedrig ist.The use of natural energy sources such as wind and Solar energy is increasingly being used as a producer of electrical and mechanical energy for Operation of various electrical and mechanical ver users, be it in commercial, industrial or also in the private sector. A major problem with Use of such energy sources for generating elec trical or mechanical energy is because these energies cannot be generated if the Sun does not shine, d. H. at night or at overcast sky or if the wind is not in one  sufficient to operate the energy converter used Dimensions blows. Still has to in such a case for example electrical energy from an energy ver supply network can be taken from the usable elec tric energy using fossil, primary energy sources such as coal, oil or natural gas or by means of nuclear power becomes. In many cases, however, wind is natural energy wearers also present, for example at night when the energy requirement is usually very low is.

Man hat versucht, elektrische Energie, die mittels Windkraftanlagen und/oder mittels Solarenergieanlagen erzeugt wird, in Form elektrischer Energie in Akkumula­ toren zu speichern. Die heutige Akkumulatorentechnik ist aber trotz Einsatzes ausgefeilte Steuerungs- und Rege­ lungseinrichtungen einerseits und verbesserter Akkumu­ latorentechnik andererseits nach wie vor nicht in der Lage, auf einfache Weise große Energiemengen zu spei­ chern und bei Bedarf mit hoher Leistung zur Verfügung zu stellen, beispielsweise zum Betrieb von Fertigungsma­ schinen, Fertigungsanlagen oder auch für sonstige übliche gewerbliche und/oder private Nutzung. Hinzu kommt noch ein wesentlicher Nachteil, daß nämlich bei der Zwischenspeicherung elektrischer Energie in Akkumu­ latoren, die per se nur eine Gleichspannung zu liefern imstande sind, diese umgewandelt werden muß wiederum in ein- oder mehrphasige Wechselspannung, was wiederum mit erheblichen Energieverlusten verbunden ist.Attempts have been made to use electrical energy Wind turbines and / or by means of solar energy systems is generated in the form of electrical energy in accumulators save gates. Today's battery technology is but despite the use of sophisticated control and regulation development facilities on the one hand and improved battery lator technology, on the other hand, is still not in the Able to easily feed large amounts of energy and available with high performance if required provide, for example for the operation of manufacturing machines, production plants or for other usual commercial and / or private use. In addition there is another major disadvantage, namely that the temporary storage of electrical energy in accumulators lators that per se only supply a DC voltage are able to convert this again into single or multi-phase AC voltage, which in turn with considerable loss of energy is connected.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Energie­ speicher zu schaffen, der in der Lage ist, eine große Energiemenge zu speichern, der in der Lage ist, die große Energiemenge kurzfristig abzugeben, der netzunabhängig betrieben werden kann und leicht und kostengünstig herstellbar und bereitstellbar ist.It is an object of the present invention an energy to create memory that is able to create a large Amount of energy that is able to store the to deliver large amounts of energy at short notice, the  can be operated off-grid and easily and is inexpensive to manufacture and provide.

Gelöst wird die Aufgabe gemäß der Erfindung durch einen sich auf einem vorbestimmten ersten Höhenniveau befind­ lichen Vorrat flüssigen Mediums, der auf ein vorbe­ stimmtes zweites, höher als das erste Höhenniveau lie­ gendes Niveau verbracht wird, wobei die für die Ver­ bringung benötigte Energie durch natürliche Energie­ quellen bereitgestellt wird, und daß Energie durch gravitationsbedingten Übergang des Mediumvorrats vom zweiten Höhenniveau auf das erste Höhenniveau durch eine dadurch angetriebene Turbineneinrichtung erzeug- und bereitstellbar ist.The object is achieved according to the invention by a are at a predetermined first height level Liche supply of liquid medium on a preparatory right second, higher than the first level level is spent, whereby the for the Ver Bring required energy through natural energy source is provided, and that energy through gravitational transition of the medium supply from second level to the first level by a thereby generating and generating driven turbine device is available.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht im wesentlichen darin, daß prinzipiell die Menge der gespeicherten Leistung durch die Größe des Mediumvorrats bestimmt werden kann, der auf das zweite Höhenniveau verbracht wird zu einer Zeit, wo die von der natürlichen Energiequelle gelieferte Energie nicht anderweitig benötigt wird. Der weitere wesentliche Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung liegt darin, daß an sich die lösungsgemäß vorgeschlagenen Komponenten für sich bekannt und somit kostengünstig und auf einfache Weise bereitstellbar sind.The advantage of the solution according to the invention is essential in that in principle the amount of stored performance by the size of the medium supply can be determined to the second height level is spent at a time when that of the natural Energy supplied energy not otherwise is needed. The other major advantage of solution according to the invention is that in itself components proposed according to the solution known and therefore inexpensive and simple are available.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die natürliche Energiequelle Windenergie, die eine Windkraftanlage antreibt. Bei der Verwendung einer Windkraftanlage, d. h. bei Ausnutzung der Windenergie kann der Energiespeicher auch beispielsweise in der Nachtzeit betrieben werden, unter der Voraussetzung, daß in der Nacht Wind in geeigneter Stärke bläst. Am Morgen bzw. am Tage kann dann der Energiespeicher geleert werden, indem der Mediumvorrat unter Einfluß der Gravi­ tation auf das erste niedrigere Höhenniveau überführt wird und dabei die Turbineneinrichtung zur Erzeugung mechanischer oder elektrischer Energie angetrieben wird.According to an advantageous embodiment of the invention is the natural source of energy wind energy, the one Wind turbine drives. When using a Wind turbine, d. H. when using wind energy can the energy storage, for example in the Be operated at night, provided that wind blows at a suitable strength at night. In the morning or during the day the energy store can then be emptied  the medium supply under the influence of the Gravi tion to the first lower level and thereby the turbine device for generation mechanical or electrical energy is driven.

Bei einer weiteren anderen vorteilhaften Ausführungsform des Energiespeichers ist die natürliche Energiequelle Solarenergie, die eine elektrische Energie liefernde Solarenergieanlage beaufschlagt. Hiermit kann faktisch am Tage, wenn die Sonne in ausreichendem Maße Solaren­ ergie liefert, der Energiespeicher durch Verbringung des Mediumvorrats vom ersten niedrigen Höhenniveau auf das zweite hohe Höhenniveau gefüllt werden. Es ist dabei auch denkbar, sowohl Windenergie als auch Sonnenenergie zur Speicherung, d. h. zur Verbringung des Mediumvorrats auf das zweite Höhenniveau kombiniert zu verwenden, wodurch höhere Speicherleistungen erreicht werden können.In a further other advantageous embodiment energy storage is the natural source of energy Solar energy that provides electrical energy Solar energy system applied. This can be factual during the day when the sun is sufficiently solar ergie delivers the energy storage by moving the Medium supply from the first low level to that second high level can be filled. It is there also conceivable, both wind energy and solar energy for storage, d. H. for moving the medium supply to use combined to the second height level whereby higher storage capacities are achieved can.

Vorteilhaft ist es, die Verbringung des Mediumvorrats auf das zweite Höhenniveau mittels einer Pumpeneinrich­ tung erfolgen zu lassen, wobei die Pumpeneinrichtungen durch verschiedene Pumpenarten realisiert werden können, beispielsweise in Form einer Kreiselpumpe, Kolbenpumpe usw.It is advantageous to move the medium supply to the second level by means of a pump device device to take place, the pumping equipment can be realized by different types of pumps, for example in the form of a centrifugal pump, piston pump etc.

Dabei ist es vorteilhaft, die Turbineneinrichtung bei Antriebsumkehr als Pumpeneinrichtung zu betreiben, wobei bei dieser Ausgestaltung lediglich ein einziges Aggregat zum Betrieb des erfindungsgemäßen Energiespeichers benötigt wird, d. h. eine kostengünstige Realisierung des Energiespeichers möglich ist.It is advantageous to include the turbine device Drive reversal to operate as a pump device, wherein in this configuration, only a single unit for operating the energy store according to the invention is needed, d. H. an inexpensive realization of the Energy storage is possible.

Bei einer weiteren anderen vorteilhaften Ausgestaltung des Energiespeichers ist die Pumpeneinrichtung mittels eines Elektromotors antreibbar, grundsätzlich ist es aber auch möglich, eine mechanische Kraftkopplung zwischen Pumpeneinrichtung und einer die Windenergie ausnutzenden Windkraftanlage vorzusehen. Das Vorsehen eines Elektromotors hat zudem den Vorteil, daß beispiels­ weise die Windkraftanlage zur Erzeugung elektrischer Energie abgesetzt von der Position des Elektromotors bzw. der Pumpeneinrichtung vorgesehen werden kann.In another other advantageous embodiment of the energy storage device is the pump device  of an electric motor, basically it is but also possible a mechanical power coupling between pump device and one the wind energy to utilize wind turbine. The provision an electric motor also has the advantage that, for example as the wind turbine for generating electrical Energy removed from the position of the electric motor or the pump device can be provided.

Vorzugsweise ist die Turbineneinrichtung mit einem elektrische Energie liefernden Generator gekoppelt, es ist aber auch vorteilhafterweise möglich, daß die Turbineneinrichtung unmittelbar über eine mechanische Kraftkopplung einen geeignet dazu angeordneten Verbrau­ cher mechanisch unmittelbar antreibt.The turbine device is preferably provided with a coupled electric power generator, it but is also advantageously possible that the Turbine device directly via a mechanical Power coupling a suitable arranged consumption mechanically drives directly.

Schließlich ist es vorteilhaft, den Elektromotor als Generator und/oder den Generator als Elektromotor betreibbar auszubilden, wobei diese Ausgestaltung den Vorteil hat, daß kein gesondertes Antriebsaggregat bzw. kein gesondertes elektrische Energie lieferndes Aggregat vorgesehen werden muß, vielmehr beide Funktionen von einem Aggregat ausgeführt werden können.Finally, it is advantageous to consider the electric motor Generator and / or the generator as an electric motor train operable, this configuration the The advantage is that no separate drive unit or no separate electrical energy supply unit must be provided, rather both functions of an aggregate can be executed.

Um den Energiespeicher auf vorbestimmte Weise zu laden bzw. zu entladen, ist es schließlich bei einer weiteren anderen Ausführungsform vorteilhaft, die Verbringung des Mediumvorrats auf das zweite Höhenniveau sowie den Übergang vom zweiten Höhenniveau auf das erste Höhenni­ veau zeitlich und/oder mengenmäßig automatisch gesteuert erfolgen zu lassen, so daß in Abhängigkeit der Verfüg­ barkeit der natürlichen Energiequelle, sei es Solaren­ ergie und/oder Wind, immer eine optimale Ladung des Energiespeichers erfolgen kann, wobei insbesondere diese automatische Steuerung rechnergestützt erfolgen kann und durch entsprechende Programmänderung bzw. Variation unmittelbar an veränderte Umgebungsbedingungen in bezug auf die natürliche Energiequelle eine optimale Anpassung möglich ist.To charge the energy storage device in a predetermined manner to discharge or unload, it is finally with another another embodiment advantageous, the shipment of the Medium supply to the second level and the Transition from the second level to the first level veau automatically controlled in terms of time and / or quantity to be done so that depending on the disposition Availability of the natural energy source, be it solar energy Ergie and / or wind, always an optimal load of the Energy storage can take place, in particular this automatic control can be computer-based and  by changing the program accordingly directly related to changing environmental conditions optimal adaptation to the natural energy source is possible.

Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die einzige nachfolgende schematische Zeichnung anhand eines Aus­ führungsbeispieles eingehend beschrieben. Diese zeigt
in Form einer Prinzipdarstellung in Verbindung mit einer blockschaltungsmäßigen Darstellung einen Energiespeicher, der mittels natürlicher Energiequellen wie Solarenergie und/oder Windenergie betrieben werden kann.The invention will now be described in detail with reference to the only schematic drawing below using an exemplary embodiment. This shows
in the form of a schematic diagram in conjunction with a block circuit diagram, an energy store that can be operated using natural energy sources such as solar energy and / or wind energy.

Der Energiespeicher 10 besteht im wesentlichen aus einem auf einem ersten Höhenniveau 13 bzw. auf einem zweiten Höhenniveau 14 befindlichen Mediumvorrat 11, wobei der Mediumvorrat 11 durch flüssiges Medium 12 gebildet wird. Das flüssige Medium 12 wird in der Regel Wasser sein, grundsätzlich kann auch eine beliebige andere geeignete Flüssigkeit Verwendung finden. Die Struktur 21, in der das erste und das zweite Höhenniveau 13, 14 ausgebildet sind, kann eine natürlich oder künstlich hergestellte geologische Struktur 21 sein, es ist aber auch möglich, die Struktur 21 durch eine in Form eines Bauwerkes aus beliebigen geeigneten Werkstoffen wie Stahl, Holz, Beton und dergleichen auszubilden. Insofern ist in der darge­ stellten Figur lediglich schematisch die Struktur 21 dargestellt worden, ohne daß konstruktive Einzelheiten, die beliebig geeignet ausgebildet sein können, darge­ stellt sind.The energy storage 10 consists essentially of a container on a first height level 13 and at a second height level 14 medium stocking 11, wherein the medium reservoir 11 is formed by liquid medium 12th The liquid medium 12 will generally be water, in principle any other suitable liquid can also be used. The structure 21 , in which the first and the second level 13 , 14 are formed, can be a naturally or artificially produced geological structure 21 , but it is also possible to construct the structure 21 by means of a structure made of any suitable materials such as steel To train wood, concrete and the like. In this respect, the structure 21 has been shown only schematically in the figure shown, without constructive details, which can be of any suitable design, are shown.

Der Mediumvorrat 11 ist in der Figur als Becken schema­ tisch dargestellt, es ist aber auch möglich, den Mediumvorrat 11 beispielsweise in Form von Tanks oder dergleichen mit zylindrischem Querschnitt, kugelförmige Tanks oder auf sonstige beliebige geeignete Weise auszubilden.The medium supply 11 is shown schematically in the figure as a basin, but it is also possible to form the medium supply 11, for example in the form of tanks or the like with a cylindrical cross section, spherical tanks or in any other suitable manner.

Der auf dem ersten, niedrigeren Höhenniveau 13 und das auf dem zweiten, höheren Höhenniveau 14, in der Figur als oberes zweites Höhenniveau 14 dargestellt, befind­ liche Mediumvorrat 11 ist über eine Förderleitung 22 miteinander verbunden, so daß das den jeweiligen Medium­ vorrat 11 bildende flüssige Medium wahlweise vom sich auf dem ersten, niedrigeren Höhenniveau 13 befindlichen Mediumvorrat 11 auf den zweiten, höheren Höhenniveau 14 befindlichen Mediumvorrat 11 und umgekehrt verbracht werden kann.The at the first, lower level 13 and the second, higher level 14 , shown in the figure as the upper second level 14 , Liche medium supply 11 is connected via a feed line 22 so that the respective medium supply 11 forming liquid Medium can optionally be moved from the medium supply 11 located at the first, lower level 13 to the second, higher level 14 medium supply 11 and vice versa.

In die Förderleitung 22 ist eine Pumpeneinrichtung 17 geschaltet, die bei der in der Figur dargestellten Ausführungsform mit einem Elektromotor 18 gekoppelt ist, wobei die Pumpeneinrichtung 17, angetrieben durch den Elektromotor 18 das flüssige Medium 12 vom ersten Höhenniveau 13 auf das zweite Höhenniveau 14 verbringen kann. Gleichzeitig kann in die Förderleitung 22 eine Turbineneinrichtung 16 geschaltet sein, die bei der hier dargestellten Ausführungsform mit einem eine elektrische Spannung erzeugenden Generator 19 gekoppelt ist, so daß beim Übergang des flüssigen Mediums 12 vom zweiten Höhenniveau 14 auf das erste Höhenniveau 13 infolge der Gravitation das flüssige Medium 12 eine Beschleunigung erfährt, die auf an sich bekannte Weise über die Turbi­ neneinrichtung 16 den Generator 19 antreibt, der nach­ folgend eine elektrische Spannung 23 liefert, die beliebige Verbraucher versorgen kann. Bei dem in der Figur dargestellten Energiespeicher 10 sind die Turbi­ neneinrichtung 16 und die Pumpeneinrichtung 17 eine Einheit, d. h. die Turbineneinrichtung 16 kann in ange­ triebenem Zustand als Pumpeneinrichtung 17 und umgekehrt wirken. Das gleiche gilt für den Elektromotor 18 und den Generator 19, die beide ebenfalls eine Einheit bilden können, d. h. im durch die Turbineneinrichtung 16 ange­ triebenen Zustand wirkt der Elektromotor 18 als Genera­ tor 19, während der Generator 19 in angetriebenem Zustand als Elektromotor 18 zum Antrieb der Pumpenein­ richtung 17 dient.In the delivery line 22 , a pump device 17 is connected, which in the embodiment shown in the figure is coupled to an electric motor 18 , wherein the pump device 17 , driven by the electric motor 18, can move the liquid medium 12 from the first level 13 to the second level 14 . At the same time, a turbine device 16 can be connected in the delivery line 22 , which in the embodiment shown here is coupled to a generator 19 generating an electrical voltage, so that when the liquid medium 12 changes from the second height level 14 to the first height level 13 due to gravity liquid medium 12 experiences an acceleration, which drives the generator 19 in a manner known per se via the turbine device 16 , which subsequently supplies an electrical voltage 23 which can supply any consumer. In the energy storage device 10 shown in the figure, the turbine device 16 and the pump device 17 are one unit, ie the turbine device 16 can act as a pump device 17 in the driven state and vice versa. The same is true for the electric motor 18 and the generator 19, both of which can also form one unit, ie in the attached through the turbine means 16 driven state 18 acts the electric motor as the genera tor 19, while the generator 19 in a driven state as an electric motor 18 for driving the Pumpenein device 17 is used.

Die Turbineneinrichtung 16 und die Pumpeneinrichtung 17 einerseits sowie der Elektromotor 18 und der Generator 19 andererseits sind auf geeignete Weise mit einer Steuerung 20 verbunden, die einerseits eine elektro­ nische steuerungs- und regelungstechnische Komponente umfaßt und andererseits eine elektrische Komponente für die Zufuhr einer elektrischen Spannung 24 zum Betrieb der Pumpenrichtung 17 bzw. des die Pumpeneinrichtung antreibenden Elektromotors 18 und für die schon erwähn­ te, vom Energiespeicher 10 gelieferte elektrische Spannung 23.The turbine device 16 and the pump device 17 on the one hand and the electric motor 18 and the generator 19 on the other hand are connected in a suitable manner to a controller 20 which on the one hand comprises an electronic control and regulation component and on the other hand an electrical component for the supply of an electrical voltage 24th for operating the pump direction 17 or the electric motor 18 driving the pump device and for the already mentioned te, supplied by the energy store 10 electrical voltage 23rd

Die zugeführte elektrische Spannung 24 wird durch natürliche Energiequellen 15 wie Wind über eine Wind­ kraftanlage 150 oder aber über Solarenergie mittels einer Solarenergieanlage 151 geliefert, wobei es möglich ist, sowohl Wind als auch Solarenergie gleichzeitig auszunutzen, um die Förderleistung bei der Verbringung des flüssigen Mediums 12 vom ersten Höhenniveau 13 auf das zweite Höhenniveau 14 zu bewirken. Für die wahlweise Um- bzw. Zuschaltung der von der Windkraftanlage 150 bzw. von der Solarenergieanlage 151 gelieferten elek­ trischen Energie zum Betrieb der Pumpeneinrichtung 17 bzw. des die Pumpeneinrichtung 17 antreibenden Elektro­ motors 18 ist eine Schalt- und Steuereinrichtung 25 vorgesehen, die mit der Steuerung 20 schaltungsmäßig verbunden ist. Die Steuerung 20 kann eine rechnerge­ stützte Steuerung sein, die in Abhängigkeit von hier nicht gesondert dargestellten Windmeß- und/oder Sonnen­ energiemeßeinrichtungen Steuerungsparameter geliefert bekommt, um einen optimierten Betrieb des Energiespei­ chers beim Ladevorgang, d. h. bei der Verbringung des flüssigen Mediums 12 vom ersten Höhenniveau 13 auf das zweite Höhenniveau 14 zu gewährleisten. Dabei kann der Betrieb des Energiespeichers 10 vollständig automatisch erfolgen, so daß sich der Energiespeicher 10 auch beispielsweise zum Einsatz in abgelegenen Gebieten eignet, beispielsweise im Gebirge, ohne daß eine konti­ nuierliche Überwachung durch Personen erforderlich ist.The supplied electrical voltage 24 is supplied by natural energy sources 15 such as wind via a wind power plant 150 or via solar energy by means of a solar energy plant 151 , it being possible to utilize both wind and solar energy at the same time in order to promote the delivery rate when the liquid medium 12 is being transported to effect from the first level 13 to the second level 14 . For the optional switching or connection of the electrical energy supplied by the wind power plant 150 or by the solar energy plant 151 for operating the pump device 17 or the pump device 17 driving electric motor 18 , a switching and control device 25 is provided, which with the Controller 20 is connected in terms of circuitry. The controller 20 may be a computer-based controller which, depending on the wind measuring and / or solar energy measuring devices not shown separately here, receives control parameters in order to optimize the operation of the energy storage device during the charging process, ie when the liquid medium 12 is being moved from the first height level 13 to ensure the second level 14 . The operation of the energy storage device 10 can take place completely automatically, so that the energy storage device 10 is also suitable, for example, for use in remote areas, for example in the mountains, without the need for continuous monitoring by persons.

Zum Betrieb des Energiespeichers 10 wird der sich auf dem vorbestimmten ersten Höhenniveau 13 befindliche Mediumvorrat 12 mittels der Pumpeneinrichtung 17, angetrieben durch den Elektromotor 18, auf das zweite Höhenniveau 14 verbracht. Die Niveaudifferenz 26 kann ebenso wie die Menge des Mediumvorrats 11 aufgrund geologischer und/oder konstruktiver Gegebenheiten grundsätzlich festgelegt bzw. bestimmt werden. Die für die Verbringung benötigte Energie wird beispielsweise durch die von natürlichen Energiequellen 15 (Windkraft, Solarenergie) hier im Beispiel in Form einer elek­ trischen Spannung 24 zugeführt. Der Energiespeicher 10 liefert Energie, hier beispielsweise in Form einer elektrischen Spannung 23, wenn das flüssige Medium 12 infolge der Gravitation beim Übergang vom zweiten Höhenniveau 14 auf das erste Höhenniveau 13 die Turbi­ neneinrichtung 16 antreibt. Der Abgriff mechanischer Energie an der Turbineneinrichtung ist ebenfalls mög­ lich. Der Abruf für den Betriebszustand "Energieerzeugung" kann automatisch oder auf bedarfs­ mäßige Veranlassung eingeleitet werden.To operate the energy store 10 , the medium supply 12 located at the predetermined first height level 13 is brought to the second height level 14 by means of the pump device 17 , driven by the electric motor 18 . The level difference 26 , like the quantity of the medium supply 11, can in principle be determined or determined on the basis of geological and / or structural conditions. The energy required for the shipment is supplied, for example, by the natural energy sources 15 (wind power, solar energy) here in the example in the form of an electrical voltage 24 . The energy store 10 supplies energy, here for example in the form of an electrical voltage 23 , when the liquid medium 12 drives the turbine device 16 as a result of the gravitation during the transition from the second level 14 to the first level 13 . The tap of mechanical energy on the turbine device is also possible. The call for the "Energy generation" operating state can be initiated automatically or as required.

BezugszeichenlisteReference list

 10 Energiespeicher
 11 Mediumvorrat
 12 flüssiges Medium
 13 erstes Höhenniveau
 14 zweites Höhenniveau
 15 Energiequelle (Sonnenenergie, Wind)
150 Windkraftanlage
151 Solarenergieanlage
 16 Turbineneinrichtung
 17 Pumpeneinrichtung
 18 Elektromotor
 19 Generator
 20 Steuerung
 21 Struktur
 22 Förderleitung
 23 elektrische Spannung
 24 zugeführte elektrische Spannung
 25 Schalt- und Steuereinrichtung
 26 Niveaudifferenz 10 energy stores
11 Medium supply
12 liquid medium
13 first level
14 second level
15 energy source (solar energy, wind)
150 wind turbine
151 solar energy system
16 turbine device
17 pump device
18 electric motor
19 generator
20 control
21 structure
22 delivery line
23 electrical voltage
24 supplied electrical voltage
25 switching and control device
26 level difference

Claims (10)

1. Energiespeicher, gekennzeichnet durch einen sich auf einem vorbestimmten ersten Höhenniveau (13) befindlichen Vorrat flüssigen Mediums (12), der auf ein vorbestimmtes zweites (14), höher als das erste Höhenniveau (13) liegendes Niveau verbracht wird, wobei die für die Verbringung benötigte Energie durch natürliche Energie­ quellen (15) bereitgestellt wird, und daß die Energie durch gravitationsbedingten Übergang des Mediumvorrats (11) vom zweiten Höhenniveau (14) auf das erste Höhen­ niveau (13) durch eine dadurch angetriebene Turbinen­ einrichtung (16) erzeug- und bereitstellbar ist.1. Energy storage device, characterized by a liquid medium ( 12 ) located at a predetermined first height level ( 13 ), which is brought to a predetermined second (14), higher than the first height level ( 13 ), the level for which Shipment required energy is provided by natural energy sources ( 15 ), and that the energy by gravitational transfer of the medium supply ( 11 ) from the second height level ( 14 ) to the first height level ( 13 ) is generated by a turbine device ( 16 ) driven thereby. and is available. 2. Energiespeicher nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die natürliche Energiequelle (15) Winden­ ergie ist, die eine Windkraftanlage (150) antreibt. 2. Energy store according to claim 1, characterized in that the natural energy source ( 15 ) is wind energy that drives a wind turbine ( 150 ). 3. Energiespeicher nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Windkraftanlage (150) elektrische Energie liefert.3. Energy store according to claim 2, characterized in that the wind turbine ( 150 ) delivers electrical energy. 4. Energiespeicher nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die natürliche Energiequelle (15) Solar­ energie ist, die eine elektrische Energie liefernde Solarenergieanlage (151) beaufschlagt.4. Energy storage device according to claim 1, characterized in that the natural energy source ( 15 ) is solar energy which acts on an electrical energy-supplying solar energy system ( 151 ). 5. Energiespeicher nach einem oder mehreren der An­ sprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ver­ bringung des Mediumvorrats (15) auf das zweite Höhen­ niveau (14) mittels einer Pumpeneinrichtung (17) er­ folgt.5. Energy storage according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that the delivery of the medium supply ( 15 ) to the second height level ( 14 ) by means of a pump device ( 17 ) it follows. 6. Energiespeicher nach einem oder mehreren der An­ sprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Turbi­ neneinrichtung (16) bei Antriebsumkehr als Pumpenein­ richtung (17) betreibbar ist.6. Energy storage device according to one or more of claims 1 to 5, characterized in that the turbine device ( 16 ) can be operated when the drive is reversed as the pump device ( 17 ). 7. Energiespeicher nach einem oder beiden der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpenein­ richtung (17) mittels eine Elektromotors (18) antreibbar ist.7. Energy store according to one or both of claims 5 or 6, characterized in that the Pumpenein direction ( 17 ) by means of an electric motor ( 18 ) can be driven. 8. Energiespeicher nach einem oder mehreren der An­ sprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Turbi­ neneinrichtung (16) mit einem elektrische Energie liefernden Generator (19) gekoppelt ist.8. Energy storage device according to one or more of claims 5 to 7, characterized in that the turbine device ( 16 ) is coupled to an electrical energy generator ( 19 ). 9. Energiespeicher nach einem oder beiden der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (18) als Generator (19) und/oder der Generator (19) als Elektromotor (18) betreibbar ist. 9. Energy store according to one or both of claims 7 or 8, characterized in that the electric motor ( 18 ) as a generator ( 19 ) and / or the generator ( 19 ) can be operated as an electric motor ( 18 ). 10. Energiespeicher nach einem oder mehreren der An­ sprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ver­ bringung des Mediumvorrats (11) auf das zweite Höhen­ niveau (14) sowie der Übergang vom zweiten Höhenniveau (14) auf das erste Höhenniveau (13) zeitlich und/oder mengenmäßig automatisch gesteuert erfolgt.10. Energy store according to one or more of claims 1 to 9, characterized in that the delivery of the medium supply ( 11 ) to the second level ( 14 ) and the transition from the second level ( 14 ) to the first level ( 13 ) is automatically controlled in terms of time and / or quantity.
DE4301659A 1993-01-22 1993-01-22 Pumped-storage power plant utilising solar energy or wind for pumping Withdrawn DE4301659A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4301659A DE4301659A1 (en) 1993-01-22 1993-01-22 Pumped-storage power plant utilising solar energy or wind for pumping

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4301659A DE4301659A1 (en) 1993-01-22 1993-01-22 Pumped-storage power plant utilising solar energy or wind for pumping

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE4301659A1 true DE4301659A1 (en) 1994-07-28

Family

ID=6478706

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE4301659A Withdrawn DE4301659A1 (en) 1993-01-22 1993-01-22 Pumped-storage power plant utilising solar energy or wind for pumping

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE4301659A1 (en)

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19709103A1 (en) * 1997-03-06 1998-09-10 Valentin Dipl Ing Schnitzer Hydropowered operating machine-generator unit
ES2189629A1 (en) * 2001-02-27 2003-07-01 Galera Anselmo Echeverria Procedure for obtaining solar and wind energy for conversion to hydroelectric energy by means of a "Closed power circuit" designed for the purpose.
DE102004035400A1 (en) * 2004-07-21 2006-02-16 Vladimir Bagashev Device for generating electric current from waterpower has pipe leading from reservoir with perpendicular section rising to a U shaped bend and then falling to turbines
GR20060100633A (en) * 2006-11-21 2008-06-18 Synergetic production of electrical energy from renewable sources of energy.
FR2941574A1 (en) * 2009-01-29 2010-07-30 Fabrice Urban Electrical energy producing and storing device for isolated dwelling, has accumulator module providing hydraulic energy to energize generator module delivering electrical energy alternative to that of network, based on consumption needs
WO2012066160A1 (en) * 2010-11-19 2012-05-24 Gonzalez Martin Domingo Hydroelectric process for electric energy production
FR2968722A1 (en) * 2010-12-08 2012-06-15 Laurent Barthelemy Installation for producing energy from natural open water source e.g. sea, has transformation device arranged to perform function of pump, and another device transforming kinetic energy of water into electric power at outlet of tank
WO2012120161A1 (en) * 2011-03-10 2012-09-13 BOCANEGRA CABEZA, Marcos System for integrating renewable energies in order to locally supply low-voltage electrical energy
CN102072090B (en) * 2009-11-19 2012-10-10 上海万德风力发电股份有限公司 Domestic fan direct water-lift type wind-solar hybrid generating and water-lift multipurpose system
FR2983921A1 (en) * 2011-12-13 2013-06-14 Laurent Barthelemy Electrical energy producing installation for use in infrastructure, has control unit controlling adjusting unit according to hydraulic, electrical or mechanical power to maintain hydraulic, electrical or mechanical power at desired value
EP3085950A1 (en) * 2015-04-24 2016-10-26 Kepco Engineering & Construction Company, Inc. Offshore floating power generator
WO2016194008A1 (en) * 2015-06-04 2016-12-08 Giuseppe Masciarelli A hydraulic system for the production of energy
CN110242485A (en) * 2019-06-19 2019-09-17 浙江中新电力工程建设有限公司自动化分公司 Distributed energy storage control coordination system
CN113346544A (en) * 2021-06-07 2021-09-03 西北农林科技大学 Photovoltaic energy storage device that draws water

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE8019823U1 (en) * 1980-07-24 1983-02-17 Rahlenbeck, Rolf, 2190 Cuxhaven GRAVITY MACHINE
GB2223810A (en) * 1988-09-08 1990-04-18 William George Turnbull Power generation using wind power and pumped water storage

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE8019823U1 (en) * 1980-07-24 1983-02-17 Rahlenbeck, Rolf, 2190 Cuxhaven GRAVITY MACHINE
GB2223810A (en) * 1988-09-08 1990-04-18 William George Turnbull Power generation using wind power and pumped water storage

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DE-Z.: "Escher Wyss Mitteilungen" 1966/3, 39. Jg., S. 31-37 *

Cited By (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19709103A1 (en) * 1997-03-06 1998-09-10 Valentin Dipl Ing Schnitzer Hydropowered operating machine-generator unit
ES2189629A1 (en) * 2001-02-27 2003-07-01 Galera Anselmo Echeverria Procedure for obtaining solar and wind energy for conversion to hydroelectric energy by means of a "Closed power circuit" designed for the purpose.
DE102004035400A1 (en) * 2004-07-21 2006-02-16 Vladimir Bagashev Device for generating electric current from waterpower has pipe leading from reservoir with perpendicular section rising to a U shaped bend and then falling to turbines
GR20060100633A (en) * 2006-11-21 2008-06-18 Synergetic production of electrical energy from renewable sources of energy.
EP1925817A3 (en) * 2006-11-21 2010-05-26 George A. Gamanis A system of production of electric energy from renewable energy sources
FR2941574A1 (en) * 2009-01-29 2010-07-30 Fabrice Urban Electrical energy producing and storing device for isolated dwelling, has accumulator module providing hydraulic energy to energize generator module delivering electrical energy alternative to that of network, based on consumption needs
CN102072090B (en) * 2009-11-19 2012-10-10 上海万德风力发电股份有限公司 Domestic fan direct water-lift type wind-solar hybrid generating and water-lift multipurpose system
ES2382848A1 (en) * 2010-11-19 2012-06-14 Domingo González Martín Hydroelectric process for electric energy production
WO2012066160A1 (en) * 2010-11-19 2012-05-24 Gonzalez Martin Domingo Hydroelectric process for electric energy production
EP2664787A4 (en) * 2010-11-19 2017-12-27 González Martín, Domingo Hydroelectric process for electric energy production
FR2968722A1 (en) * 2010-12-08 2012-06-15 Laurent Barthelemy Installation for producing energy from natural open water source e.g. sea, has transformation device arranged to perform function of pump, and another device transforming kinetic energy of water into electric power at outlet of tank
WO2012120161A1 (en) * 2011-03-10 2012-09-13 BOCANEGRA CABEZA, Marcos System for integrating renewable energies in order to locally supply low-voltage electrical energy
FR2983921A1 (en) * 2011-12-13 2013-06-14 Laurent Barthelemy Electrical energy producing installation for use in infrastructure, has control unit controlling adjusting unit according to hydraulic, electrical or mechanical power to maintain hydraulic, electrical or mechanical power at desired value
CN106065844A (en) * 2015-04-24 2016-11-02 韩国电力技术株式会社 Offshore floating type electromotor
EP3085950A1 (en) * 2015-04-24 2016-10-26 Kepco Engineering & Construction Company, Inc. Offshore floating power generator
CN106065844B (en) * 2015-04-24 2019-02-01 韩国电力技术株式会社 Offshore floating type generator
WO2016194008A1 (en) * 2015-06-04 2016-12-08 Giuseppe Masciarelli A hydraulic system for the production of energy
CN110242485A (en) * 2019-06-19 2019-09-17 浙江中新电力工程建设有限公司自动化分公司 Distributed energy storage control coordination system
CN110242485B (en) * 2019-06-19 2024-03-05 浙江中新电力工程建设有限公司自动化分公司 Distributed energy storage control coordination system
CN113346544A (en) * 2021-06-07 2021-09-03 西北农林科技大学 Photovoltaic energy storage device that draws water

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE4301659A1 (en) Pumped-storage power plant utilising solar energy or wind for pumping
DE4003972C2 (en) Emergency generator for an uninterruptible power supply
EP2681445B1 (en) Hydraulic energy store
DE102009040090A1 (en) Island unit for a power grid with a control unit for controlling an energy flow between the power generation unit, the energy storage unit, the load unit and / or the power grid
DE102012204220A1 (en) A method of controlling an arrangement for feeding electrical power to a utility grid
DE102008003693A1 (en) Mechanical Hubspeicherkraftwerk with gear hub
DE10210099A1 (en) Stand-alone grid and method for operating a stand-alone grid
WO2013064276A2 (en) Units and methods for energy storage
EP1323222A1 (en) Island network and method for operation of an island network
DE2706395A1 (en) INVERTER
DE202007016031U1 (en) Hybrid system with a waterwheel
DE19513817B4 (en) Pumpspeicherwerk
DE3201507C2 (en) Device for recovering electrical energy from kinetic energy from water flowing out of a supply line
WO2019185267A1 (en) Method for operating a pumped storage power plant
DE4215550A1 (en) DC stand-by power unit for AC mains - has independent DC generator, e.g. fuel cell or photovoltaic cell, supplying bus=bar and DC store, e.g. superconducting magnet or battery bank
DE202009001452U1 (en) Weight Storage Plant
DE4312912A1 (en) Energy store
DE10061724A1 (en) System for supplying current from DC generator to AC supply, has switching element(s) for changeover to separate current generator from first inverter and connect to second inverter
EP2603967A2 (en) Method and system for storing and, as needed, discharging electrical energy
DE3142044A1 (en) Device for converting the mechanical flow energy of wind or water into electrical current
DE102019121603A1 (en) Turbine Generator Pump City power plant
DE202010010695U1 (en) Device for converting the wind and photovoltaic current into mains-capable and base-load electrical energy with constant voltage and frequency
WO2020127515A1 (en) Energy system and method for pressure adjustment in an energy system
DE102014016491A1 (en) Energy storage and recovery system
DE3146701C2 (en)

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8130 Withdrawal