Anläge zur Erzeugung und Speicherung elektrischer Energie Es ist bekannt,
daß bei Windkraftwerken wegen der Schwankungen: der Windstärke nicht mit einer konstanten
Leistung des Windrades gerechnet werden kann. Wenn eine konstante Leistung verlangt
wird, so ist zu ihrer Lieferung das Windkraftwerk allein eben. wegen der genannten-..
Schwankungen nicht imstande. Es ist daher,üm-@eien_Ausgleich zu schaffen, nötig,
Einrichtungeri°vor#@-zusehen, in denen die von dem Windkraftwerk erzeugte Energie
gespeichert werden kann. Für die Speicherung elektrischer Energie haben sich in
anderer Verbindung schon seit längerer Zeit die sogenannten Pumpspeicherwerke bewährt,
.das sind Anlagen, bei denen überschüssige Energie dazu verwendet wird, um in einen
hochgelegenen Behälter Wasser zu pumpen, das man dann zur zusätzlichen Energieerzeugung
wieder durch mit Generatoren gekuppelten Turbinen zurückfließen läßt. Es würde aus
den oben angegebenen Gründen auch für Windkraftwerl@e vorteilhaft sein, sie mit
Pumpspeicherwerken zusammenarbeiten zu lassen. Nun lohnt sich die Aufstellung von
Windkraftwerken großer Leistung aber nur in solchen Gegenden, wo ein einigermaßen
stetiger Wind zu erwarten ist. Als Aufstellungsort . kommen deshalb in erster Linie
die Meeresküsten sowie ausgesprochenes Flachland in Betracht. Hier ist aber wiederum
die Aufstellung von Pumpspeicherwerken sehr un-<ÄÜnstig, da Pumpspeicherwerke
große Wasserbehälter mit großem Höhenunterschied gegenüber deizTurbinen verlangen.
Im flachen Lande entständen` dädurch--sehr hohe Baukosten, die die Wirtschaftlichkeit
der- ganzen Anlage in Frage stellen würden. Wesentlich günstiger ist jedoch die
Aufstellung eines Pumpspeicherwerkes im Gebirge, da sich hier mit verhältnismäßiggeringemAufwand
große Wasserbehälter mit den erforderlichen Höhenunterschieden gewinnen lassen.
Wählt man also für das Windkraftwerk einerseits und das Pumpspeicherwerk andererseits
die günstigsten Aufstellungsorte, so ist es offenbar nicht mehr möglich, beide unmittelbar
benachbart miteinander zu errichten, sondern
es ergeben sich im
Gegenteil zwischen beiden außerordentlich große Entfernungen. Über diese Entfernungen
muß die Energie, mindestens die . Überschußenergie des Windkraftwerkes übertragen
.werden, wofür nur Hochspannung in Frage kommt. Eine Übertragung großer Energien
auf derartige Entfernungen, wie sie hier stets vorliegen dürften, mittels Drehstrom
ist nun angesichts der sehr hohen Spannungen, die man dabei mit Rück-. licht auf
die Leitungsverluste verwenden# muß, aus wirtschaftlichen Gründen nicht ratsam.
Gemäß der Erfindung wird deshalb der von dem Windkraftwerk überschüssig erzeugte
Drehstrom durch Stromrichter in hochgespannten Gleichstrom umgeformt, dem Pumpspeicherwerk
zugeführt und dort durch Stromrichter wieder in Drehstrom zurückgeformt. Man behält
dann sowohl im Windkraftwerk als auch im Pumpspeicherwerk die einfachen Drehstrommaschinen
bei, spart jedoch gegenüber der Drehstromfernleitung infolge der Verwendung von
Gleichstrom als Übertragungsmittel erheblich an Verlusten bzw. an Leitungs-
und Isolationsaufwand. Durch die Umformung in Gleichstrom und dessen Rückverwandlung
in Drehstrom treten zwar zusätzliche Anlagekosten auf, diese werden aber durch die
Möglichkeit, wesentlich höhere Übertragungsspannungen zu benutzen und damit die
Leitungsverluste herabzusetzen, wiederaufgewogen. Abgesehen davon, können bei einer
solchen Anlage auch höhere Anlagekosten in Kauf genommen werden, da ja die Antriebsenergie
in dem Windkraftwerk kostenlos zur Verfügung steht. Durch die Möglichkeit, höhere
Übertragungsspannungen zu wählen, die sich daraus ergibt, daß bei Gleichspannung
kein Unterschied zwischen Scheitel- und Effektivwert besteht, bildet die Rücksicht
auf die Ü )ertragungsverluste praktisch keine Grenze mehr für die größtmögliche
Entfernung zwischen Windkraftwerk und Pumpspeicherwerk. Für beide können also die
günstigsten Geländepunkte als Aufstellungsorte ausgewählt werden.Systems for generating and storing electrical energy It is known that in wind power plants, because of the fluctuations in the wind force, a constant output of the wind turbine cannot be expected. If constant power is required, the wind power station alone is responsible for delivering it. because of the mentioned- .. fluctuations. It is therefore necessary to create üm- @ eien_Ausgleich, to see facilities in front of # @ - in which the energy generated by the wind power station can be stored. For the storage of electrical energy, the so-called pumped storage plants have proven themselves for a long time in another connection, .These are systems in which excess energy is used to pump water into a container at a high altitude, which is then used again to generate additional energy Generators coupled turbines can flow back. For the reasons given above, it would also be advantageous for Windkraftwerl @ e to work with pumped storage plants. However, it is only worth setting up large-capacity wind power plants in areas where a reasonably steady wind is to be expected. As a site. Therefore, the coasts of the sea as well as pronounced flatlands come primarily into consideration. Here, however, the erection of pumped storage plants is again very difficult, since pumped storage plants require large water tanks with a large difference in height compared to deiz turbines. In the flat country this would result in very high construction costs, which would call the profitability of the whole system into question. However, it is much cheaper to set up a pumped storage plant in the mountains, since large water tanks with the necessary height differences can be obtained here with relatively little effort. If one chooses the most favorable installation locations for the wind power plant on the one hand and the pumped storage plant on the other hand, it is apparently no longer possible to build both directly adjacent to one another, on the contrary, there are extraordinarily long distances between the two. Over these distances the energy, at least the. Excess energy from the wind power plant will be transmitted, for which only high voltage can be used. A transmission of large energies to such distances, as they should always be present here, by means of three-phase current is now in view of the very high voltages that are involved with reverse. light on the line losses # must use, not advisable for economic reasons. According to the invention, the three-phase current generated in excess by the wind power plant is therefore converted into high-voltage direct current by converters, fed to the pumped storage plant and there converted back into three-phase current by converters. The simple three-phase machines are then retained both in the wind power plant and in the pumped storage plant, but compared to the three-phase long-distance line, the use of direct current as a means of transmission saves a considerable amount of losses and line and insulation costs. The conversion into direct current and its reconversion into three-phase current do result in additional system costs, but these are offset by the possibility of using significantly higher transmission voltages and thus reducing line losses. Apart from that, higher system costs can also be accepted in such a system, since the drive energy in the wind power plant is available free of charge. Due to the possibility of choosing higher transmission voltages, which results from the fact that there is no difference between peak and effective values for direct voltage, the consideration of the transfer losses practically no longer forms a limit for the greatest possible distance between the wind power plant and the pumped storage plant. For both, the most favorable terrain points can be selected as installation sites.
Durch die Energieübertragung mit Gleichstrom entfällt weiterhin auch
die Notwendigkeit, die Frequenz des erzeugten Drehstromes, die ja der Drehzahl des
Windkraftgenerators .verhältnisgleich ist, konstant zu halten, was anderenfalls
erforderlich ist. Auch dies ist gerade angesichts der stark schwankenden Windverhältnisse
ein großer Vorteil der Erfindung. Man kann die Leitung zwischen Windkraftwerk und
Pumpspeicherwerk als Hochspannungskabel ausbilden, was bei Drehstromübertragung
mit Rücksicht auf die dielektrischen Verluste nicht möglich ist. Aus diesem Grunde
kann man Windkraftwerke ohne Schwierigkeiten auch auf kleineren, hinsichtlich der
Stetigkeit des Windes besonders günstig gelegenen Inseln aufstellen.Due to the energy transfer with direct current, there is still no need
the need to adjust the frequency of the generated three-phase current, which is the speed of the
Wind power generator .relative is to keep constant what otherwise
is required. This is also precisely in view of the strongly fluctuating wind conditions
a great advantage of the invention. One can use the line between the wind power station and
Train the pumped storage plant as a high-voltage cable, which is the case with three-phase transmission
in view of the dielectric losses is not possible. For this reason
one can wind power plants without difficulty even on smaller ones, in terms of the
If the wind is constant, set up particularly favorably located islands.