DK177031B1 - Et energilagringssystem - Google Patents

Et energilagringssystem Download PDF

Info

Publication number
DK177031B1
DK177031B1 DKPA200800843A DKPA200800843A DK177031B1 DK 177031 B1 DK177031 B1 DK 177031B1 DK PA200800843 A DKPA200800843 A DK PA200800843A DK PA200800843 A DKPA200800843 A DK PA200800843A DK 177031 B1 DK177031 B1 DK 177031B1
Authority
DK
Denmark
Prior art keywords
reservoir
energy
load
volume
liquid medium
Prior art date
Application number
DKPA200800843A
Other languages
English (en)
Inventor
Jan Olsen
Original Assignee
Godevelopment Aps
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
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=41507469&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=DK177031(B1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Godevelopment Aps filed Critical Godevelopment Aps
Priority to DKPA200800843A priority Critical patent/DK177031B1/da
Priority to AU2009267619A priority patent/AU2009267619B2/en
Priority to CN200980131954.3A priority patent/CN102124210B/zh
Priority to CA2728362A priority patent/CA2728362C/en
Priority to EP09776161A priority patent/EP2294311A2/en
Priority to PCT/DK2009/000124 priority patent/WO2010003412A2/en
Priority to US12/999,498 priority patent/US20110113769A1/en
Publication of DK200800843A publication Critical patent/DK200800843A/en
Application granted granted Critical
Publication of DK177031B1 publication Critical patent/DK177031B1/da

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J15/00Systems for storing electric energy
    • H02J15/003Systems for storing electric energy in the form of hydraulic energy
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03BMACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F03B13/06Stations or aggregates of water-storage type, e.g. comprising a turbine and a pump
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2250/00Geometry
    • F05B2250/02Geometry variable
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A20/00Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20Hydro energy
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/16Mechanical energy storage, e.g. flywheels or pressurised fluids
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E70/00Other energy conversion or management systems reducing GHG emissions
    • Y02E70/30Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

Opfindelsen angår et lagringssystem til lagring af store mængder energi. Lagringssy stemet kompenserer for svingninger i energiforbruget i et elektrisk energiforsyningsnet, og kan for eksempel anvendes i kombination med forskellige vedvarende energikilder. Systemet omfatter et reservoir, en last og en energiomdannelsesstruktur. Lasten tilveje bringer en forspændingskraft på reservoiret og trykker dermed reservoiret i retning af en konfiguration med et mindre volumen. Når overskydende elektrisk energi er til rå dighed, kan en turbine eller en lignende energiomdannelsesstruktur arbejde imod la sten ved at pumpe vand ind i reservoiret. På et senere tidspunkt kan omdannelsesstruk turen gendanne elektrisk kraft baseret på flowenergi, når væsken frigøres fra reservoiret under tryk fra kraften fra lasten.

Description

- i - DK 177031 B1
Et energilagringssystem
INDLEDNING
5 Nærværende opfindelse omhandler et lagringssystem til lagring af energi. Især omhandler opfindelsen et system, der er i stand til at lagre en stor mængde energi på en fast loka tion. Yderligere omhandler opfindelsen en metode til at kompensere for udsving i en energiforsyning og en metode til at forhindre, at et lavtliggende område over-svømmes.
10
BAGGRUND FOR OPFINDELSEN
Evneirtil åtdagre store mængder energi kræves ikke mindst på grund af den stigende anvendelse af vedvarende energi, for eksempel solenergi, vand- og vindkraft, eller på grund af anvendelsen af elektricitetsværker, som arbejder mest effektivt med en kon-15 stant ydelse, eller anlæg som leverer en energiydelse, som ikke kan tilpasses meget hurtigt, I sådanne energisystemer - eller energiforsyningsnet - bevirker svingninger i for-t bruget af elektrisk energi et stort behov for lagring af overskudsenergi til senere brug.
Batterier og andre kemisk baserede energilagringssystemer er ofte dyre og pladskræ-20 vende i forhold til den energi, de kan lagre. Yderligere begrænser giftige eller miljøskadelige elementer, som for eksempel syre, tungmetaller eller hydrogen osv., ofte anvendeligheden af sådanne systemer i store systemer. Også det begrænsede udbud af bestemte materialer, for eksempel bly eller andre metaller til batterier, kan forhindre opbygning af store systemer.
25 I et såkaldt "pumpet energilager”, US 2005/0034452 viser et eksempel på denne type, pumpes vand typisk mellem to reservoirer, som er anbragt i forskellige højder. Det lavest liggende reservoir er typisk en sø eller havet. Denne løsning kræver imidlertid en specifik terrænudformning, fortrinsvis nær en sø eller kysten, og den nødvendige høj-30 deforskel er ikke altid til stede. Yderligere kan en vandlækage, ikke mindst af saltvand « - 2 - DK 177031 B1 eller på anden måde forurenet vand, forårsage alvorlig skade på grundvandet. Yderligere er kendte, pumpede energilagre typisk designet til den størst mulige lagringskapacitet, da omkostningerne ved en efterfølgende udvidelse af kapaciteten er forholdsvis høje. En af grundene til dette er, at for eksempel bassiner og rør ikke kan udskiftes uden at 5 lagringssystemet skal tages ud af drift i en lang periode. Derfor dimensioneres turbiner, pumper, rør, motorer og generatorer typisk til den specifikke lokation, hvilket typisk kræver dyre, skræddersyede designs af hvert lagringsanlæg. Kendte, pumpede energilagringssystemer er derfor for dyre til at indføre som energireserve til meget store energisystemer.
10
Generelt har kendte systemer en størrelsesmæssig begrænsning og er indtil nu kun blevet brugt til lagring af meget små energimængder, især i sammenligning med den lagerkapacitet, der er nødvendig til at kompensere for svingninger i et landsdækkende elektrisk forsyningsnet. Opbygning af et system baseret på kendte teknikker i en stør-15 relsesorden, der kunne klare et sådant formål, ville typisk kræve mere plads eller større mængder materialer, end der er til rådighed - i hvert fald indenfor en økonomisk rimelig ramme.
Lavlandsområder, som ligger nær kysten eller en flod eller lignende er i fare for over-20 svømmelse. US 5 865 564 viser en spærring til opdæmning af vand med henblik på at lette biogenopretning, oversvømmelsesregulering eller byggeri på våde arbejdsområder. Spærringen omfatter en rørformet membran, som er fyldt med væske og et bånd, som forhindrer at spærringen flyttes fra sin plads. Spærringerne skal anbringes på jorden før en kommende oversvømmelse og optager værdifuld landbrugsjord.
25
BESKRIVELSE AF OPFINDELSEN
Det er et formål med opfindelsen at tilvejebringe et system, der kan lagre store mængder energi uden brug af miljømæssigt uønskede kemikalier.
- 3 - DK 177031 B1
Det er yderligere et formål med opfindelsen at tilvejebringe et energilagringssystem, som kun udgør en lille risiko for forurening af grundvandet.
Det er yderligere et formål med opfindelsen at tilvejebringe et energilagringssystem, 5 som kan anbringes tæt ved havet i et fladt kystområde.
Det er yderligere et formål med opfindelsen at tilvejebringe et modulopbygget og økonomisk attraktivt energilagringssystem, som nemt kan udbygges, og som kan opføres af standardiseret udstyr og samtidig i en størrelse, som er stor nok til at kompensere for 10 svingninger i et stort elektrisk forsyningsnet.
I henhold til et første aspekt tilvejebringer opfindelsen et energilagringssystem med et reservoir, en last og energiomdannelsesstruktur.
15 Lasten og reservoiret et tilvejebragt på en sådan måde, at reservoirets volumen kan øges ! ved at flytte lasten væk fra et begyndelsespunkt og at lasten, under indflydelse af tyngdekraften kan vende tilbage til begyndelsespunktet ved en reduktion af volumenet.
Energiomdannelsesstrukturen er forudset til at øge volumenet under energiforbrug ved 20 at pumpe et flydende medium ind i rummet og at reducere rummet ved at frigøre det flydende medium fra rummet og samtidig omdanne flowenergi i det flydende medium til mekanisk energi.
Den mekaniske energi kan udgøre et foreløbigt omdannelsestrin, da den mekaniske 25 energi typisk vil blive omdannet igen til elektrisk energi.
Hvis overskydende elektrisk energi er til rådighed i et elektrisk forsyningsnet, kan den overskydende energi forbruges ved, at lasten forskydes mod tyngdekraften væk fra et begyndelsespunkt. Når der er behov for energi på et senere tidspunkt, kan processen 30 vendes og den løftede lasts potentielle energi kan genindvindes som elektrisk energi.
- 4 - DK 177031 B1 i
Derved er der tilvejebragt et lagringssystem til lagring af store mængder energi, og da energien lagres ved hjælp af tyngdekraft, skal der ikke anvendes farlige eller potentielt forurenende eller dyre kemikalier i processen. Da flowenergien tilvejebringes ved omdannelse af den potentielle energi, der er lagret i lasten, når lasten løftes fra et begyndel-5 sespunkt, kan systemet også anvendes på flade steder uden naturlige højdeforskelle i landskabet.
Reservoiret kan for eksempel udgøres af en fleksibel membran, som er anbragt under jorden. I dette tilfælde kan jorden udgøre lasten. Typisk vil reservoiret være lavet til lag-10 ring af almindeligt vand, for eksempel saltvand eller ferskvand fra en sø eller fra havet. I dette tilfælde kan reservoiret også være en del af en ferskvandsforsyning, et nødreservoir til brandbekæmpelsesformål, eller det kan anvendes til at forhindre oversvømmelse i lavtliggende områder, for eksempel i nødstilfælde.
15 Membranen kan være fremstillet af et polymermateriale og kunne generelt være af den type, der er kendt fra svømmebassiner osv. Et passende materiale kunne være high density polyethylen (HDPE). Reservoiret kan have en massiv bund, for eksempel af beton, eller membranen kan omfatte et øvre og et nedre fleksibelt lag fastgjort på dets kanter.
Membranen kan være fremstillet af metal eller bentonit eller ved mætning af et lag sand 20 med tjære eller et andet materiale med lignende egenskaber.
En kant af membranen kan være begravet i en dybde, der ligger under den resterende del af reservoiret. Dette vil kompensere for væsketrykket inde i reservoiret of understøtte samlingen at membranens øvre og nedre fleksible lag. Kanten kunne typisk have 25 en dybde på op til to meter eller mere under bunden af den resterende del af reservoi ret.
For at beskytte membranen mod skader, kan et lag sand anbringes under reservoiret.
i - 5 - DK 177031 B1
Typisk kan reservoiret ligge i størrelsesordenen mellem 400x400x8 og 500x500x12 meter, dvs. en overfladestørrelse på 160,000 til 250.000 kvadratmeter og en højde af 8 til 12 meter. Lasten kan udgøres af et 20-25 meter tykt lagjord, småsten, grus, sand, ler eller et lignende, naturligt forekommende materiale i jorden, hvor systemet laves. På denne 5 måde kan den eksisterende jord fjernes i et område på de ovennævnte 160.000 til 250.000 kvadratmeter i en lagtykkelse på 20-25 meter og en membran, der danner et lukket område, anbringes der, hvor jordbundsmaterialet er fjernet.
Derefter forbindes det lukkede område ved hjælp af et rørsystem med energiomdannel-10 sesstrukturen og det fjernede jordbundsmateriale anbringes ovenpå membranen igen.
Med en jordtæthed på 2.500 kg pr. kubikmeter, kan lageret opnå en kapacitet på cirka 200 MWh og et vandtryk, når reservoiret er fyldt med vand, på cirka 5 bar. Systemet kan med fordel dimensioneres til at arbejde med vandtryk i området mellem 2 bar og 10 bar, hvilket muliggør anvendelse af både effektive turbiner og standard rørmateriale.
15
Herved defineres begyndelsespunktet som membranens position, når reservoiret er tomt. Begyndelsespunktet kunne være en position, hvor det øvre lag og det nedre lag berører hinanden.
20 Væskens flowenergi defineres som den kinetiske eller potentielle energi, der kan uddrages af væsken, når den løber ud af reservoiret.
Energiomdannelsesstrukturen kan for eksempel være en standard pumpeturbine, for eksempel en Francis turbine, en dobbeltreguleret diagonal turbine, for eksempel en De-25 riaz turbine eller en vertikal Kaplan turbine. Omdannelsesstrukturen kan også omfatte en pumpe og en turbine som separate komponenter, hvor pumpen anvendes til at fylde væsken i reservoiret og turbinen anvendes til at omdanne væskens flowenergi til mekanisk energi, Omdannelsesstrukturen kan yderligere omfatte kombinerede motor- og generatormidler, som kan drive turbinen baseret på elektricitet, og som kan levere elek- - 6 - DK 177031 B1 tricitet, når de drives af turbinen. Omdannelsesstrukturen kan også omfatte en motor og en generator som to separate komponenter.
Som tidligere nævnt, vil det flydende medium typisk være vand eller en lignende væske, 5 som i det væsentlige er ukomprimerbare ved de ovennævnte 2-10 bar tryk. Brugen af en ukomprimerbar væske med en tæthed, der er væsentlig højere end lufttætheden, forbedrer både effektiviteten og sikkerheden i systemet. Det sikrer også, at loftet bevæger sig op og ned på en kontrolleret og stabil måde.
10 For at bestemme energiindholdet i systemet kan en højdemålingsstruktur anvendes til at bestemme højden af reservoiret. I et eksempel bestemmer højdemålingsstrukturen ganske enkelt den afstand, hvormed jorden over reservoiret er hævet over et nulniveau med nul energi i systemet. I et andet eksempel måles afstanden mellem det øvre og det nedre lag i reservoiret, for eksempel under anvendelse af optiske eller akustiske, dvs.
15 sonar-baserede, måleapparater. Adskillige apparater kan anvendes til at fastlægge en mere detaljeret højdeprofil på reservoirloftet. Energiindholdet kan også bestemmes ved måling af væskemediets flow, når det pumpes ind i eller forskydes ud af reservoiret.
For at kunne afsløre lækager af væskemedium fra reservoiret, kan systemet omfatte en 20 struktur, som akustisk kan bestemme et væskeflow, for eksempel i reservoiret eller gennem huller i reservoirvæggen, eller som kan bestemme en bevægelse aflasten. Alternativt eller yderligere kan systemet omfatte en flowsensor, for eksempel anbragt i forbindelse med reservoiret via et drænrør, som er anbragt under reservoiret for at lede eventuel lækket væske til væskesensoren. Fler defineres en væskesensor som en sensor, der 25 er beregnet til at bestemme tilstedeværelsen af en væske eller til at måle en væskes egenskaber, for eksempel saltindhold.
For at øge fleksibiliteten og ydelsen kan systemet omfatte et stort antal af de nævnte reservoirer. I dette tilfælde kan energiomdannelsesstrukturen være forbundet med 30 hvert reservoir via en forbindelsesstruktur, som omfatter en ventil til hvert reservoir, så - 7 - DK 177031 B1 de kan aktiveres og deaktiveres individuelt. Systemet kan yderligere omfatte adskillige energiomdannelsessstrukturer, hver forbundet med sit eget sæt reservoirer. Systemet kan dermed nemt udbygges, da det kan indeholde et antal standardkomponenter, der passer til kravene i en specifik situation. Hvis behovet for lagerkapacitet stiger, kan 5 yderligere reservoirer og energiomdannelsesstrukturer tilføjes uden at kræve deaktivering af eksisterende dele af systemet.
Systemet kan omfatte et stort antal reservoirer, for eksempel fuldstændig separate reservoirer og/eller reservoirer med forskellige laster, for eksempel reservoirer, hvor 10 mængden afjord eller sand ovenpå hvert reservoir er individuelt tilpasset. Anvendelsen af forskellige laster på forskellige reservoirer gør det lettere at bruge systemet effektivt, den forenkler en mere fleksibel tilpasning af specifikke lagerbehov og den forenkler brugen af ens dimensionerede energiomdannelsesstrukturer, selv om reservoirerne er anbragt i forskellige højder med hensyn til energiomdannelsessstrukturerne, for ek-15 sempel i et bakket landskab. Ved anbringelse langt væk fra naturlige vandressourcer kan systemet pumpe vand mellem reservoirer, som er anbragt i forskellige højder og eller har forskellige laster. Eksempelvis kan et solenergianlæg forbindes elektrisk med et system, som omfatter to reservoirer, hvor det reservoir er anbragt langt under overfladen af jord eller sand og det andet reservoir lige under overfladen, så der er en trykfor* 20 skel mellem vandtrykkene i de to reservoirer. Brugen af et lukket lavtryksreservoir vil forhindre vandet i at fordampe, som det ville være tilfældet fra et åbent reservoir. På den måde kunne et solenergianlæg med konstant ydelse for eksempel realiseres i et ørkenområde.
25 For kontrol og vedligeholdelse kan systemet omfatte en tryksluse, som giver servicemedarbejdere og/eller en robot adgang. 1 et andet aspekt tilvejebringer opfindelsen en metode til at kompensere for svingninger i forbrug eller produktion i et elektrisk energiforsyningssystem. I henhold til denne me-30 tode frembringes et system som beskrevet ovenfor. Volumenet i mindst et reservoir DK 177031 B1 - 8 - øges under forbrug af overskudsenergi fra en energiforsyning ved at pumpe et væskemedium ind i reservoiret. På et senere tidspunkt, når der er behov for elektrisk energi, mindskes volumenet igen ved at frigøre det flydende medium fra volumenet medens flowenergien i det flydende medium omdannes til elektrisk energi.
5 I et tredje aspekt tilvejebringer opfindelsen en metode til at forhindre et lavlandsområde i at blive oversvømmet. I henhold til denne metode frembringes et system som beskrevet ovenfor underjorden mellem et lavlandsområde og et vandområde, og reservoiret anvendes som en dynamisk dæmning. Udtrykket ’’vandområde” dækker over 10 store ansamlinger af vand, for eksempel oceaner, have og søer, men kan også dække over mindre vandområder, for eksempel damme, pytter eller vådområder, floder, strømme, kanaler og andre geografiske områder, hvor vand kan forårsage skader på nærliggende, lavlandede områder eller hvor en reguleret oversvømmelse af lavlandsområder ønskes, for eksempel som vanding.
15
Volumenet i mindst et reservoir øges eller formindskes afhængigt af vandniveauet i en nærliggende sø, hav eller flod og/eller afhængigt af behovet for at lagre overskydende energi eller frigive lagret energi. På denne måde kan grunden hæves for at forhindre at lavlandsområder oversvømmes. Ligeledes kan grunden sænkes for at oversvømme lav-20 landsområder afhængig af behovet for vanding af området, som for eksempel kan være et landbrugsområde.
UDFØRLIG BESKRIVELSE AF OPFINDELSEN
I det følgende beskrives foretrukne udførelser af opfindelsen udførligt under henvis-25 ning til tegningerne, som viser:
Fig. 1 et tværsnit gennem et energilagringssystem i henhold til opfindelsen;
Fig. 2 yderligere enkeltheder i systemets reservoir som vist i Fig. 1; 30 DK 177031 B1 - 9 -
Fig, 3 systemet fra Fig. 1 vist i perspektiv;
Fig. 4-8 forskellige udførelser af systemet med flere reservoirer; og 5 Fig, 9 reservoiret i Fig. 1 med drærrør,
Fig. 1 viser i tværsnit et energilagringssystem 1 med et reservoir 2, som danner et rum under grundniveau 3, En last (4), som udgøres af et lag sand ellerjord, påvirker reservoiret 2, så rummets volumen kan øges ved forskydning af jordlaget i opadgående ret-10 ning, vist med pilen 5, væk fra et begyndelsespunkt og så jordlaget, under påvirkning af tyngdekraften, kan returnere i retning af begyndelsespunktet, når volumenet reduceres.
Derved udøver jordlagets vægt en forspændingskraft på reservoiret 2 i retning af et mindre volumen.
15 Energilagringssystemet 1 omfatter yderligere en energiomdannelsesstruktur 6, som kan pumpe vand ind i et rum og derved øge volumenet ved at forskyde lasten 4 imod dens vægt. Energiomdannelsesstrukturen 6 kan også arbejde i omvendt mode, hvor vandet forskydes ud af reservoiret 2 med den kraft, som lasten 4 yder. I dette mode omdannes flowenergien af omdannelsesstrukturen 6 til mekanisk energi. I den viste udførelse om-20 fatter omdannelsesstrukturen 6 en turbine, som er anbragt i et turbinekammer 7 under jorden. Turbinekammeret (7) er forbundet med en opstrømskanal 8 til reservoiret 2 og en nedstrømskanal 9 til en vandforsyning 10, i dette tilfælde en sø. i
Overjorden omfatter energiomdannelsesstrukturen 6 en kombineret elektrisk motor 25 og elektrisk generator 11. Når overskydende elektrisk energi er til rådighed, modtager omdannelsesstrukturen 6 elektrisk energi fra energiforsyningen 12 via forbindelsen 13.
Energien forbruges af den elektriske motor 11 og vand pumpes fra vandforsyningen 10 ind i reservoiret 2. Når der er behov for elektrisk energi, frigøres vand fra reservoiret 2 og flowenergien får turbinen til at rotere. Turbinen driver herved den elektriske genera-30 tor 11, som leverer elektrisk energi til energiforsyningen 12.
DK 177031 B1 - 10 -
Energilagringssystemet 1 omfatter en tryksluse 14 med et lugeloft, som tilvejebringer en lukbar metode til at få adgang til reservoiret 2 med henblik på inspektion og vedligeholdelse, for eksempel med en dykker eller en robot.
5
Enkeltheder i reservoiret 2 vises i Fig. 2. Reservoiret 2 omfatter en membran, som danner et øvre lag 15 mod lasten 4 og et nedre lag 16 mod jorden under reservoiret 2. Begge lag er anbragt cirka 10-30 meter underjordoverfladen 17 og er sammenføjet periferisk langs kanten 18, så de danner et tætnet rum 19. For at styrke samlingen mellem 10 lagene 15,16 og kompensere for væsketrykket inden i reservoiret 2, er kanten 18 gravet ned i en større dybde end den resterende del af reservoiret 2. Højden på jorden eller sandet ovenpå reservoiret kan være individuelt tilpasset til vægtfylden af jorden/sandet på hver enkelt lokation. Det muliggør brugen af standardiserede turbiner, generatorer etc., som er optimeret til et specifikt flow og tryk, hvorved implementeringen bliver 15 mindre bekostelig, og samtidig øges systemets energieffektivitet.
Fig. 3 viser systemet fra Fig, 1 i perspektiv,
Fig. 4-8 viser forskellige udførelser af systemet med to, tre, fire eller flere reservoirer 20 forbundet med den samme omdannelsesstruktur via en forbindelsesstruktur, som omfatter en ventil til hvert reservoir, så reservoirerne kan bruges uafhængigt af det aktuelle behov for lagring eller forbrug af energi. De viste systemer kan producere en ydelse på mellem 30 MW og 120 MW og en lagerkapacitet på mellem 200 MWh og 2400 MWh afhængig af størrelse og antal reservoirer. Mange systemer med samstemmende dimen-25 sioner kan forbindes med hinanden, hvilket gør det enkelt at dimensionere et komplet system til en specifik lagerkapacitet, 1 30
Fig. 6-8 er energiomdannelsesstrukturerne forbundet til, for eksempel, havet via en fælles kanal for at spare omkostningerne ved at lægge store rør.
P
- 11 - DK 177031 B1
Som vist i Fig. 9 kan et net af drænrør 20 anbringes under reservoiret 2 for at lede eventuel lækket væske til en væskesensor for at bestemme væskelækager fra reservoiret 2.
Som vist danner nettet et stort antal forbindelser mellem rør, og hvert rør 20 er udformet med åbninger, så eventuel lækket væske kan løbe ind i nettet af rør 20, Yderligere 5 drænrør kan anbringes over reservoiret 2 for at afsløre lækager i den øvre membran 15. Drænrørene 20 kan anbringes i en et matrix-lignende mønster, så en lækage ved en specifik lokation vil forårsage at lækket væske dukker op ved afløbet 21 - eller ved væskesensorer i rørene - fra et specifikt rørpar, hvorved lækagen kan stedfæstes. En lækage af saltvand kan for eksempel afsløres ved at måle eller overvåge vandets ledningsevne 10 i drænrørene 20.

Claims (18)

1. Et energilagringssystem (1) med et reservoir (2), en last (4) bestående af et lag af 5 jord, småsten, grus, sand, ler eller lignende naturligt forekommende materiale i undergrunden og en energiomdannelsesstruktur (6), hvor lasten (4) påvirker reservoiret (2), således at et volumen i reservoiret kan øges ved forskydning af lasten (4) væk fra et begyndelsespunkt og således at lasten (4) kan returnere i retning af begyndelsespunktet ved en reduktion af volumenet, hvorved energiom- 10 dannelsesstrukturen (6) omstilles til at øge volumenet under forbrug af energi ved at pumpe væskemedium ind i rummet og formindske rummet ved at frigøre væskemedium fra rummet under omdannelse af flowenergi i væskemediet til mekanisk energi.
2. Et system i henhold til krav 1, hvor reservoiret (2) omfatter en membran (15,16) der danner et lukket rum, og lasten (4) påvirker et øvre lag (15) på membranen. j i
3. Et system i henhold til krav 2, hvor det øvre lag (15) er forbundet med et nedre lag (16) så der dannes et rum mellem lagene (15,16), hvorved lagene er forbundet 20. en forbindelseszone ved en kantsektion (18) aflagene, og forbindelseszonen er anbragt lavere end den resterende del af reservoiret (2).
4. Et system i henhold til et af de foregående krav, hvor omdannelsesstrukturen (6) omfatter en turbine, som kan drives af mekanisk energi til at fortrænge væske ind 25. reservoiret (2) og drives af flowenergi fra væsken til at frembringe mekanisk energi.
5. Et system i henhold til krav 4, hvor omdannelsesstrukturen (6) omfatter en generator (11), som kan drives af mekanisk energi til at frembringe elektrisk energi. 30 t - 13 - DK 177031 B1
6. Et system i henhold til et af de foregående krav, hvor reservoiret (2) er anbragt under det omgivende jordniveau, når lasten (4) er ved begyndelsespunktet.
7. Et system i henhold til krav 6, omfattende mindst en højdemålingsstruktur til be- 5 stemmelse af reservoirets (2) højde.
8. Et system i henhold til krav 6 eller 7, som omfatter et lag sand anbragt under reservoiret (2).
9. Et system i henhold til et af de foregående krav, omfattende en lækbestemmelses struktur til bestemmelse af en lækage af det flydende medium fra reservoiret (2). i !
10. Et system i henhold til krav 9, hvor lækbestemmelsesstrukturen omfatter en sensor til akustisk bestemmelse. 15
11. Et system i henhold til krav 9 eller 10, hvor lækbestemmelsesstrukturen omfatter en væskesensor og et drænrør (20) anbragt under og/eller over reservoiret (2) til at lede eventuel lækket væske til væskesensoren.
12. Et system i henhold til et af de foregående krav, omfattende flere reservoirer (2), hver anbragt under en last (4), som derved påvirker reservoirerne (2), så et volumen i reservoirerne kan øges ved forskydning aflasten (4) væk fra et begyndelsespunkt, og så lasten kan returnere i retning af begyndelsespunktet ved en reduktion af volumenet, hvorved energiomdannelsesstrukturen (6) er forbundet til 25 hvert reservoir (2) via en forbindelsesstruktur (8), som omfatter en ventil til hvert reservoir (2).
13. Et system i henhold til krav 12, omfattende individuelle laster (4) til hvert reservoir (2). 30 - 14 - DK 177031 B1
14. Et system i henhold til ethvert af de foregående krav, omfattende en tryksluse (14), som giver adgang til reservoirerne (2) med henblik på inspektion og vedli- I geholdelse.
15. Et system i henhold til ethvert af de foregående krav, hvor væskemediet er fersk vand.
16. Et system i henhold til ethvert af kravene 1-14, til lagring af ferskvand. J
17. En metode til kompensering for svingninger i behov eller produktion i et elek trisk energiforsyningssystem, hvorved metoden omfatter: - tilvejebringelse af et system (1) i henhold til ethvert af kravene 1-15; 15. forøgelse af volumenet i mindst et reservoir (2) under forbrug af overskydende elektrisk energi fra en energiforsyning ved at pumpe flydende medium ind i reservoiret (2); og - reduktion af rummet ved at frigøre væskemedium fra rummet medens flow- 20 energi i væskemediet omdannes til elektrisk energi.
18. En metode til at forhindre oversvømmelse i et lavlandsområde, hvorved metoden i omfatter: 25. tilvejebringelse af et system (1) i henhold til ethvert af kravene 1-15, hvor sy stemets reservoir (2) er anbragt underjorden mellem lavlandsområdet og et vandområde; og DK 177031 B1 - 15 - - forøgelse eller reduktion af volumenet i mindst et reservoir (2) afhængig af vandniveauet i vandområdet eller afhængig af behovet for lagring eller frigørelse af overskudsenergi fra systemet.
DKPA200800843A 2008-06-17 2008-06-17 Et energilagringssystem DK177031B1 (da)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DKPA200800843A DK177031B1 (da) 2008-06-17 2008-06-17 Et energilagringssystem
AU2009267619A AU2009267619B2 (en) 2008-06-17 2009-05-30 An energy storage system
CN200980131954.3A CN102124210B (zh) 2008-06-17 2009-05-30 蓄能系统
CA2728362A CA2728362C (en) 2008-06-17 2009-05-30 An energy storage system
EP09776161A EP2294311A2 (en) 2008-06-17 2009-05-30 An energy storage system
PCT/DK2009/000124 WO2010003412A2 (en) 2008-06-17 2009-05-30 An energy storage system
US12/999,498 US20110113769A1 (en) 2008-06-17 2009-05-30 Energy storage system

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DK200800843 2008-06-17
DKPA200800843A DK177031B1 (da) 2008-06-17 2008-06-17 Et energilagringssystem

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DK200800843A DK200800843A (en) 2009-12-18
DK177031B1 true DK177031B1 (da) 2011-02-14

Family

ID=41507469

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DKPA200800843A DK177031B1 (da) 2008-06-17 2008-06-17 Et energilagringssystem

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20110113769A1 (da)
EP (1) EP2294311A2 (da)
CN (1) CN102124210B (da)
AU (1) AU2009267619B2 (da)
CA (1) CA2728362C (da)
DK (1) DK177031B1 (da)
WO (1) WO2010003412A2 (da)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10707802B1 (en) 2017-03-13 2020-07-07 AquaEnergy, LLC Pressurized pumped hydro storage system

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2441470B1 (es) * 2012-08-03 2014-09-23 Bunt Planet S.L. Central de bombeo mixta y método de generación y almacenamiento de energía
CN102966901A (zh) * 2012-11-23 2013-03-13 苏州市职业大学 一种太阳能应急景观二用灯
US11916508B1 (en) * 2017-03-13 2024-02-27 Aquaenergy Llc Underground pumped hydro storage
DK179739B1 (da) * 2017-10-06 2019-04-30 Jytte Irene Gramkow System for Storage of Energy and/or Water
EP3768966B1 (en) * 2018-03-23 2022-10-19 Hans Gude Gudesen Underwater energy storage system
WO2021127790A1 (de) * 2019-12-23 2021-07-01 Blakaj Dardan Laufwasserkraftwerk
DE102022131351A1 (de) 2022-11-28 2024-05-29 Karlsruher Institut für Technologie, Körperschaft des öffentlichen Rechts Verfahren und System zur gravitativen Energiespeicherung

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US920934A (en) * 1908-04-06 1909-05-11 Honolulu Iron Works Company Hydraulic-pressure apparatus for cane-mills.
US4206608A (en) * 1978-06-21 1980-06-10 Bell Thomas J Natural energy conversion, storage and electricity generation system
IL59329A (en) * 1980-02-06 1982-01-31 Furman Vladimir Large container for storage of fluids
EP0167694A1 (en) * 1984-06-08 1986-01-15 Alessandro Marinucci Apparatus for the interception and storage of the eolian energy and for the utilization thereof
DE3664227D1 (en) * 1985-02-15 1989-08-10 Shell Int Research Energy storage and recovery
FR2583722A1 (fr) * 1985-06-25 1986-12-26 Corse Office Equip Hydraulique Reservoir souple immerge pour stockage de liquides.
JPH0378569A (ja) * 1989-08-21 1991-04-03 Fuji Electric Co Ltd 海水揚水発電所
US5461903A (en) * 1994-03-03 1995-10-31 Fluid Power Industries, Inc. Apparatus and method for detecting leak in hydraulic system
US5865564A (en) * 1997-05-23 1999-02-02 Aqua-Barrier, Inc. Water-fillable barrier
US6783300B2 (en) * 2003-01-23 2004-08-31 David Doolaege Water containment structure
US7003955B2 (en) 2003-08-15 2006-02-28 Lester Davis Enhanced pumped storage power system
CA2467287A1 (en) * 2004-05-14 2005-11-14 Edward Matt Kubb Ocean energy accumulator
US7281371B1 (en) * 2006-08-23 2007-10-16 Ebo Group, Inc. Compressed air pumped hydro energy storage and distribution system
US7843076B2 (en) * 2006-11-29 2010-11-30 Yshape Inc. Hydraulic energy accumulator
CN201011333Y (zh) * 2006-12-14 2008-01-23 蒋明兴 平原地区重力能水力发电系统
DK176721B1 (da) * 2007-03-06 2009-04-27 I/S Boewind V/Chr. I S Boewind V Chr Fremgangsmode til akkumulering og udnyttelse af vedvarende energi
CN101349235A (zh) * 2007-07-16 2009-01-21 马海峰 一种生态回流发电系统
US8287209B2 (en) * 2008-12-11 2012-10-16 Boris Feldman Protective flood barrier system

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10707802B1 (en) 2017-03-13 2020-07-07 AquaEnergy, LLC Pressurized pumped hydro storage system

Also Published As

Publication number Publication date
WO2010003412A3 (en) 2010-11-25
AU2009267619B2 (en) 2012-07-26
AU2009267619A1 (en) 2010-01-14
CN102124210A (zh) 2011-07-13
CA2728362A1 (en) 2010-04-14
DK200800843A (en) 2009-12-18
CA2728362C (en) 2013-01-08
CN102124210B (zh) 2014-06-04
US20110113769A1 (en) 2011-05-19
WO2010003412A2 (en) 2010-01-14
EP2294311A2 (en) 2011-03-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DK177031B1 (da) Et energilagringssystem
JP6781199B2 (ja) 揚水発電所
JP6108401B2 (ja) 揚水発電所
US9022692B2 (en) System for underwater compressed fluid energy storage and method of deploying same
NO328051B1 (no) Kraftverk, fremgangsmate for kraftproduksjon, samt anvendelse av kraftverket.
US9163606B2 (en) Hydro-electric tube generation
IE20090809A1 (en) Energy accumulation system and method
WO2011141691A2 (en) Tidal or wave energy harnessing device
KR101021593B1 (ko) 간석지 발전장치
JP6675633B2 (ja) 発電装置
DE102013020984A1 (de) Stahlhohlkörpersysteme als Pumpspeicherwerk
KR20110041380A (ko) 파력과 기압의 차를 이용한 무동력 양수발전
JP2021059836A (ja) 干満差に左右されず既存の潮力発電などよりも大きな高低差を作り出し、既存の河川ダム発電などのように貯水のための大きな河川せき止めや山林破壊、河川水位への影響などの大きな影響を与えずに高低差を利用した水力発電
WO2011018795A1 (en) Method and facility for electricity generation by using sea water
KR20100061231A (ko) 직립형 복합 조력 발전 설비와 발전선을 활용한 해상 저수지 건설과 발전 시스템
RU141846U1 (ru) Электростанция на пневмогидроаккумуляторах (варианты)
CN116123010A (zh) 一种海浪发电及储能装置
KR20120025752A (ko) 공기류를 활용한 무동력 양수 시스템
JP2004251259A (ja) 循環式水力発電装置及び発電方法
IES86300B2 (en) Energy accumulation system and method
IE20130064U1 (en) Energy accumulation system and method
KR20100061592A (ko) 자생 에너지를 수반하는 해상 도시 건설과 사업 모델
KR20100061872A (ko) 직립형 복합조력 발전설비와 발전선 그리고 케이싱을 활용한 해상 저수지 조성과 해상 저수지 내에 해양 도시 건설 사업 모듈 및 자생 에너지 공급 시스템
PT106288A (pt) Reservatório de conversão de energia hídrica
IES86300Y1 (en) Energy accumulation system and method