NL2007346C2 - Werkwijze en inrichting voor het opslaan en opwekken van elektriciteit. - Google Patents

Werkwijze en inrichting voor het opslaan en opwekken van elektriciteit. Download PDF

Info

Publication number
NL2007346C2
NL2007346C2 NL2007346A NL2007346A NL2007346C2 NL 2007346 C2 NL2007346 C2 NL 2007346C2 NL 2007346 A NL2007346 A NL 2007346A NL 2007346 A NL2007346 A NL 2007346A NL 2007346 C2 NL2007346 C2 NL 2007346C2
Authority
NL
Netherlands
Prior art keywords
piston
cycle
pressure
gas
engine
Prior art date
Application number
NL2007346A
Other languages
English (en)
Inventor
Franklin Hubertus Truijens
Original Assignee
Truijens
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 Truijens filed Critical Truijens
Priority to NL2007346A priority Critical patent/NL2007346C2/nl
Application granted granted Critical
Publication of NL2007346C2 publication Critical patent/NL2007346C2/nl

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01BMACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
    • F01B29/00Machines or engines with pertinent characteristics other than those provided for in preceding main groups
    • F01B29/04Machines or engines with pertinent characteristics other than those provided for in preceding main groups characterised by means for converting from one type to a different one
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01BMACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
    • F01B23/00Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of engines with devices driven thereby
    • F01B23/10Adaptations for driving, or combinations with, electric generators
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B63/00Adaptations of engines for driving pumps, hand-held tools or electric generators; Portable combinations of engines with engine-driven devices
    • F02B63/04Adaptations of engines for driving pumps, hand-held tools or electric generators; Portable combinations of engines with engine-driven devices for electric generators
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B65/00Adaptations of engines for special uses not provided for in groups F02B61/00 or F02B63/00; Combinations of engines with other devices, e.g. with non-driven apparatus

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Description

WERKWIJZE EN INRICHTING VOOR HET OPSLAAN EN OPWEKKEN VAN ELEKTRICITEIT
De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het 5 opwekken van elektriciteit en het opslaan van elektrische energie in de vorm van gas onder hoge druk, omvattende een gasreservoir, een zuigermotor en een elektrische generator/motor, waarbij de zuigermotor ten minste een zuigerinrichting omvat, welke ten minste een opening met een klep 10 die is aangesloten op een hogedrukgasleiding omvat en welke ten minste een opening met een klep die is aangesloten op een lagedrukgasleiding omvat en welke zuigerinrichting ten minste een aanvoer van brandstof omvat, waarbij de inrichting is ingericht om in expansiecycli elektriciteit op te wekken door 15 brandstof in de zuigerinrichting te verbranden en/of gas onder hoge druk uit een gasreservoir door de zuigerinrichting te laten stromen zodanig dat de generator/motor wordt aangedreven, waarbij de inrichting voorts is ingericht om in compressiecycli elektrische energie op te slaan door de zuigerinrichting aan te 20 drijven door middel van de elektrische generator/motor zodanig dat gas in het gasreservoir wordt gepompt
Een dergelijke inrichting is beschreven in US 4,281,256.
25 Onder normale omstandigheden zijn de elektriciteitscentrales overdag goed in staat te voorzien in de grote energievraag, 's Avonds en 's nachts daalt de vraag naar elektriciteit echter sterk. Dit terwijl de elektriciteitscentrales de productie niet of nauwelijks kunnen aanpassen, aangezien kolen- of 30 kerncentrales bijvoorbeeld een te lange opstarttijd hebben om het dag-en-nachtritme bij te kunnen houden, 's Avonds en 's nachts is er dus ook sprake van een elektriciteitsoverschot, wat ondanks de internationalisering van de energiemarkt niet 2 allemaal in het buitenland te verkopen is. Dit overschot resulteert dan ook in lagere prijzen voor elektriciteit dan overdag.
5 In de bekende inrichting is een generator aanwezig die zowel elektriciteit kan opwekken wanneer deze aangedreven wordt door een zuigermotor, alsook de zuigermotor kan aandrijven door gebruik van elektriciteit, waarbij de generator als elektromotor werkt.
10
Zo wordt op tijden met een elektriciteitsoverschot, wanneer de elektriciteit dus goedkoop is, energie onttrokken aan het net en met deze energie wordt de elektromotor aangedreven die de as van een zuigermotor aandrijft. Deze zuigermotor werkt op deze 15 manier als een compressor, die gas onder hoge druk kan opslaan in een reservoir. De energie die wordt onttrokken aan het elektriciteitsnet wordt als het ware opgeslagen in de vorm van gas onder hoge druk in het reservoir.
20 Wanneer de elektriciteitsprijzen omhoog gaan, bijvoorbeeld overdag, kan het proces omgedraaid worden/ het onder hoge druk opgeslagen gas wordt in combinatie met brandstof door de zuigermotor geleid, die nu als verbrandingsmotor werkt. De elektromotor, die nu als generator werkt, is aangesloten op de 25 as van de zuigermotor en wekt elektriciteit op.
Om deze omschakeling in bedrijf te realiseren, wordt de massastroom door de zuigerinrichting omgedraaid. Om de stroming door de hoge- en lagedrukleidingen te veranderen van richting 30 en druk, is het openen en sluiten van (grote) afsluiters in een bepaalde volgorde nodig; dit heeft een tijdsduur van meerdere omwentelingen en is groter dan die voor de kleptijden van de zuigerinrichtingen.
3
Als de kleptijden niet passen bij de leidingloop ontstaat een probleem: ongewenste en gevaarlijke drukken en of stromingen in de leidingen (bijvoorbeeld schokgolven en te hoge drukken). In de bekende inrichting is het niet goed mogelijk van het opwekken 5 naar het opslaan van energie en vice versa over te schakelen terwijl de inrichting in bedrijf is.
Het doel van de huidige uitvinding is een betrouwbare, efficiëntere, goedkopere en/of eenvoudigere inrichting voor het 10 opwekken en opslaan van elektriciteit die in staat is in bedrijf over te schakelen van het opwekken naar het opslaan van energie.
Daartoe omvat de zuigerinrichting ten minste twee kleppen, waarvan ten minste een eerste klep is aangesloten op de 15 lagedrukleiding of de hogedrukleiding en de andere, tweede klep is aangesloten op de andere leiding, en wordt tijdens de wisseling van een uitgangscyclus naar een doelcyclus een neutrale cyclus ingesteld, waarin de tweede klep gesloten blijft. Door het gesloten houden van een van de kleppen, wordt 20 de massastroom door de zuigerinrichting onderbroken. Bij voorkeur is de klep die gesloten blijft tijdens de neutrale cyclus aangesloten op de hogedrukleiding.
Bij voorkeur omvat de zuigerinrichting ten minste drie kleppen, 25 waarvan ten minste twee eerste kleppen elk zijn aangesloten op de lagedrukleiding of de hogedrukleiding en de andere, tweede klep is aangesloten op de andere leiding, en wordt tijdens de wisseling van een uitgangscyclus naar een doelcyclus een neutrale cyclus ingesteld, waarin de twee eerste kleppen 30 gedurende ten minste een omwenteling na elkaar open en na elkaar dicht binnen één omwenteling zijn. Bij voorkeur opent een eerste klep op TDC (Top Dead Center of bovenste dode punt) en sluit de andere eerste klep op TDC. Door de kleppen die zijn aangesloten 4 op eenzelfde leiding na elkaar in één omwenteling open en dicht te doen, kan de zuiger vrij bewegen zonder dat de zuiger gehinderd wordt door extreem hoge- of lage drukken in de zuigerinrichting.
5 Voor de opslag van elektrische energie is het energetisch rendement van de omzetting van groot belang, zodat het transport door leidingen en poorten bij voorkeur tot minimale stromingsverliezen leidt; de compressie dient evenzo bij voorkeur meertraps, tussengekoeld, met een minimale schadelijke 10 ruimte in de cilinder en bij lage temperatuur plaats te vinden. Het volume boven de zuiger, als deze in het bovenste dode punt staat, is dan bij voorkeur zo klein mogelijk; kleppen, die zich naar binnen openen, dienen hoofdzakelijk gesloten te zijn als de zuiger zich in de buurt van het TDC bevindt om elk contact 15 met de zuiger te vermijden. Na de compressie in de zuigerinrichting is de openingstijd voor de uitstroom belangrijker korter dan de openingstijd die bij een viertakt arbeidscyclus wordt toegepast.
20 Bij een tweetakt zuigermotor met pomp, zoals bijvoorbeeld beschreven wordt in de internationale octrooiaanvrage WO 2006/025743 vindt de compressie bij normaal bedrijf in een separaat gedeelte plaats (de pomp) en vindt, naast de verbranding, de expansie in de cilinders (expansors) plaats met 25 minimale schadelijke ruimtes.
Het reservoir kan bestaan uit een verzameling zeer lange gekoelde buizen; hierdoor wordt een isotherme compressie/expansie in het reservoir bevorderd; voorbeelden zijn ondergrondse buizen of 30 buizen in een omhullende mantel met koelvloeistof. Het reservoir heeft een vast volume en tijdens het vullen kan de druk toenemen van bijvoorbeeld 15 tot 100 bar.
5
Bij voorkeur wordt tijdens de neutrale cyclus één van de eerste kleppen ingesteld voor de doelcyclus en blijft de andere eerste klep ingesteld voor de uitgangscyclus. Dit is aantrekkelijk, aangezien bij onveranderde openingsduur alleen het 5 openingstijdstip wordt veranderd.
Bij voorkeur is tijdens de overgang van de laatste uitgangscyclus naar de eerste neutrale cyclus een van de eerste kleppen ten minste een omwenteling dicht en wordt in een volgende omwenteling 10 ingesteld voor de doelcyclus. En bij voorkeur is tijdens de overgang van de neutrale cyclus naar de doelcyclus de klep die is ingesteld voor de uitgangscyclus ten minste een omwenteling dicht en wordt in een volgende omwenteling ingesteld voor de doelcyclus. Op deze manier wordt een klep tijdens ten minste een 15 omwenteling van de as uitgeschakeld, zodat een klep niet twee maal snel achter elkaar geopend hoeft te worden om over te gaan naar een andere cyclus.
Bij voorkeur omvat de zuigermotor ten minste een compressor om 20 de druk van het gas in de hogedrukleiding te verhogen tot ten minste een minimum werkdrukniveau. Bij voorkeur bedraagt het minimum werkdrukniveau ten minste 10 bar, bij voorkeur ten minste 50 bar, en meer bij voorkeur ten minste 70 bar. Hierdoor vindt zelfs wanneer het gasreservoir leger dreigt te raken een 25 efficiënte expansie plaats in de zuigermotor door de toevoer van gas onder hoge druk.
Bij voorkeur omvat de zuigermotor ten minste twee zuigerinrichtingen en omvatten de 30 de zuigerinrichtingen ten minste drie kleppen, waarvan ten minste twee eerste kleppen elk zijn aangesloten op de lagedrukleiding of de hogedrukleiding en de andere, tweede klep is aangesloten op de andere leiding.
6
Bij voorkeur omvat de zuigermotor ten minste een eerste zuigerinrichting, ten minste een tweede zuigerinrichting en een afsluitbare verbindingsleiding tussen de hogedrukleiding en de 5 lagedrukleiding, waarbij de gasstroom in de drukleidingen middels kleppen zodanig is in te stellen dat gas via de verbindingsleiding na compressie in de eerste zuigerinrichting, door de tweede zuigerinrichting geleid wordt voor verdere compressie tot ten minste het minimum werkdrukniveau. Een 10 dergelijke serieschakeling van ten minste twee zuigerinrichtingen maakt het mogelijk de compressie van het gas in twee fases te doen, waarbij de zuigerinrichtingen kunnen worden aangepast aan de werkdruk van het gas. Op deze manier vindt er een efficiëntere compressie plaats.
15
Bij voorkeur omvat de verbindingsleiding een warmtewisselaar voor het onttrekken van warmte aan het gas, die geproduceerd wordt bij het comprimeren tijdens de eerste fase zoals hierboven beschreven.
20
De uitvinding heeft ook betrekking op een werkwijze voor het opwekken en/of het opslaan van elektrische energie in de vorm van gas onder hoge druk middels een zuigermotor en een elektrische generator/motor, waarbij de zuigermotor ten minste 25 een zuigerinrichting omvat, welke zuigerinrichting ten minste een opening met een klep die is aangesloten op een hogedrukgasleiding omvat en welke ten minste een opening met een klep die is aangesloten op een lagedrukgasleiding omvat, waarbij in expansiecycli elektriciteit wordt opgewekt door brandstof in 30 de zuigerinrichting te verbranden en/of gas onder hoge druk uit een gasreservoir door de zuigerinrichting te laten stromen zodanig dat de generator/motor wordt aangedreven, en/of waarbij in compressiecycli elektrische energie wordt opgeslagen door de 7 zuigerinrichting aan te drijven door middel van de elektrische generator/motor zodanig dat gas in het gasreservoir wordt gepompt.
5 Volgens een ander aspect van de uitvinding wordt ten minste een zuigerinrichting voor een neutrale cyclus ingesteld, waarin een tweede klep gesloten blijft. Bij voorkeur zijn de twee eerste kleppen gedurende ten minste een omwenteling na elkaar open en dicht binnen één omwenteling. Bij voorkeur wordt de 10 zuigerinrichting die is ingesteld voor de neutrale cyclus in een volgende omwenteling ingesteld voor de tegengestelde cyclus van de cyclus van de andere zuigerinrichting.
Een dergelijke werkwijze maakt het mogelijk de massastroom van 15 de hogedrukleiding naar de lagedrukleiding of vice versa aan te passen door ten minste een van de zuigerinrichtingen in de neutrale cyclus, of zelfs in tegengestelde cyclus te laten draaien.
20 Met de tegengestelde cyclus wordt bedoeld, dat wanneer de zuigerinrichting in compressiecyclus werkt, de betreffende zuigerinrichting voor de expansiecyclus wordt aangestuurd en vice versa. De massastroom door een zuigerinrichting draaiende in neutrale cyclus is immers onderbroken en wanneer een 25 zuigerinrichting in tegengestelde cyclus opereert, wordt de netto massastroom door de zuigermotor nog verder aangepast. Door het aantal zuigerinrichtingen, uitgaande van een zuigermotor met meerdere zuigerinrichtingen, aan te passen die in neutrale of tegengestelde cyclus draaien, is het vermogen van de zuigermotor 30 regelbaar. Het gebruik van de neutrale cyclus maakt het mogelijk deze aanpassing in vermogen van de zuigermotor te doen terwijl de zuigermotor in bedrijf is; de motor hoeft niet te worden stil gelegd.
8
Volgens een ander aspect van de uitvinding wordt ten minste een zuigerinrichting voor de compressiecyclus en de andere zuigerinrichting voor de expansiecyclus ingesteld.
5
De uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van het in de figuren weergegeven uitvoeringsvoorbeeld, waarin:
Figuur 1 schematisch de inrichting weergeeft werkende als een 10 conventionele warmtekracht eenheid;
Figuur 2 schematisch de inrichting weergeeft werkende in de expansiecyclus; 15 Figuur 3 schematisch de inrichting weergeeft werkende in de compressiecyclus;
Figuur 4 schematisch de inrichting weergeeft waarin het vermogen van de motor aangepast is; 20
Figuur 5 schematisch een zuigerinrichting weergeeft; en
Figuur 6 schematisch de aansturing van de kleppen in een zuigerinrichting weergeeft bij het overgaan van een 25 uitgangscyclus naar een doelcyclus.
De inrichting 1 voor het opwekken van elektriciteit en het opslaan van elektrische energie in de vorm van gas onder hoge druk is in figuur 1 in gebruik als een warmtekrachtseenheid. Een 30 elektrische motor/generator 3 is met een krukas 3a aangesloten op een zuigermotor 6, die 8 zuigerinrichtingen 8, die werken als expansoren, en 2 compressoren 7 omvat. Door een aanvoer van gas 18a, die bijvoorbeeld bestaat uit een "supercharger", wordt 9 door een open klep 10 via een leiding 9 het gas toegevoerd aan de compressoren 7. Via een hogedrukleiding 4 en een open klep 15 wordt het gas in de zuigerinrichtingen 8 verbrand met toediening van brandstof (niet afgebeeld), waardoor de krukas 5 3a de elektrische motor/generator 3 aandrijft, waardoor elektriciteit opgewekt wordt. De gassen worden afgevoerd via een lagedrukleiding 5 met een open klep 13 en via open klep 17 naar een uitlaat 19, die uit een "turbo expander" bestaat. Een inlaat van gas 18b is afgesloten met behulp van een gesloten klep 16, 10 net als een verbindingsleiding 20, welke is afgesloten met een klep 14. Een gasreservoir 2 is ook afgesloten van de leiding 9 door een klep 11 en van de hogedrukleiding 4 door een klep 12.
In figuur 2 werkt de inrichting 1 in de opwekcyclus, waarbij de 15 zuigermotor 6 wordt aangedreven door het gas uit het gasreservoir 2 en zo de motor/generator 3 aangedreven wordt, waardoor elektriciteit opgewekt wordt. Uit het gasreservoir 2 wordt via de open klep 12 gas onder hoge druk naar de hogedrukleiding 4 geleid door de open klep 15. De klep 11 is nu gesloten. De 20 aanvoeren van gas 18a en 18b zijn afgesloten met de kleppen 10 en 16. Er stroomt nu geen massa door de compressoren 7. Het gas onder hoge druk wordt in de zuigerinrichtingen 8 verbrand na toediening van brandstof, waardoor via de krukas 3a de motor/generator 3 wordt aangedreven, waardoor elektriciteit 25 opgewekt wordt. De verbrandingsgassen worden via de lagedrukleiding 5 met open klep 13 afgevoerd via de open klep 17 naar de uitlaat 19. De verbindingsleiding 20 is afgesloten met de klep 14.
30 Wanneer de druk van het gas in het gasreservoir 2 tot 70 bar daalt, wordt de klep 12 gedicht en de klep 11 geopend, waardoor het gas via de leiding 9 door de compressoren 7 naar de hogedrukleiding 4 stroomt, waardoor de druk verhoogd wordt.
10
In figuur 3 werkt de inrichting 1 in de opslagcyclus, waarbij de motor/generator 3 elektriciteit gebruikt om de zuigermotor 6 aan te drijven via de krukas 3a om het gas te comprimeren en 5 op te slaan in het gasreservoir 2. Gas wordt via de inlaat 18b, welke uit een "supercharger" bestaat, via de klep 16 naar de lagedrukleiding 5 geleid, welke nu door de gesloten klep 13 is verdeeld in delen 5a en 5b. Ook de hogedrukleiding 4 is door de gesloten klep 15 opgedeeld in delen 4a en 4b. De uitlaat 19 is 10 afgesloten door de klep 17. Gas onder lage druk wordt uit de lagedrukleiding 5a door de zuigerinrichtingen 8a geleid, waar het gecomprimeerd wordt doordat de krukas 3a wordt aangedreven door de motor/generator 3. Het gecomprimeerde gas wordt via de hogedrukleiding 4a en de verbindingsleiding 20 door de open klep 15 14 naar de lagedrukleiding 5b geleid, welke nu gas onder hogere druk bevat. Het gecomprimeerde gas wordt verder gecomprimeerd door de zuigerinrichtingen 8b en via de hogedrukleiding 4b door de open klep 12 opgeslagen in het gasreservoir 2. Ook is de klep 10 open en de klep 11 gesloten, waardoor via de inlaat 18a en 20 de leiding 9 gas wordt toegevoerd aan de compressoren 7, die gas onder hoge druk afleveren aan de hogedrukleiding 4b en daarna aan het gasreservoir 2.
In figuur 4 werkt de inrichting 1 ook in de opslagcyclus, zoals 25 in figuur 3, met als verschil dat een zuigerinrichting 8c in expansiecyclus draait. Hierdoor wordt gas onder druk uit de hogedrukleiding 4a terug gebracht naar de lagedrukleiding 5a, waardoor de totale massastroom van de lagedrukleiding 5a naar de hogedrukleiding 4a afneemt.
In figuur 5 is een zuigerinrichting 21 weergegeven, bijvoorbeeld een zuigerinrichting zoals bekend uit de internationale octrooiaanvrage WO 2006/025743, die is uitgevoerd met 3 kleppen.
30 11
De zuigerinrichting 21 bevat een zuiger 22, een kamer 23 en drie kleppen 24, 25a en 25b. Een hogedrukklep 24 is aangesloten op de hogedrukleiding 4 en lagedrukkleppen 25a en 25b zijn aangesloten op de lagedrukleiding 5. Een klep zoals bekend uit 5 internationale octrooiaanvrage WO 2004/092550 is geschikt. Voorts is de zuigerinrichting voorzien van middelen voor brandstoftoevoer en warmte recuperatie (niet afgebeeld).
Figuur 6 geeft de aansturing van de twee lagedrukkleppen 25a en 10 25b en de hogedrukklep 24 van de zuigerinrichting 21 uit figuur 5 weer bij overgang van de uitgangscyclus naar de neutrale cyclus en van de neutrale cyclus naar de doelcyclus, ieder gedurende drie omwentelingen van de krukas. De gearceerde balken voor ieder van de kleppen 25a, 25b en 24 geven aan wanneer de betreffende 15 kleppen geopend zijn. Op tijdstip V in voorbeeld I zijn de lagedrukkleppen 25a en 25b bijvoorbeeld geopend en is de hogedrukklep 24 gesloten, zoals te zien is in figuur 5.
Het voorbeeld I heeft als uitgangscyclus een expansiecyclus 26. 20 Hierbij stroomt gas uit de hogedrukleiding 4 onder hoge druk tijdens een korte opening van de hogedrukklep 24 van bovenste dode punt (TDC)van de zuiger 22 tot 30° na TDC, in de kamer 23 door de neergang van de zuiger 22 en wordt na het sluiten van de hogedrukklep 24 geëxpandeerd. Van 180° na TDC tot TDC worden 25 lagedrukkleppen 25a en 25b geopend en wordt het gas uit de kamer 23 in de lagedrukleiding 5 geperst door de opwaartse beweging van de zuiger 22.
Het voorbeeld III heeft als uitgangscyclus een compressiecyclus 30 28. Hierbij stroomt gas uit lagedrukleiding 5 de kamer 23 in door lagedrukkleppen 25a en 25b door de neergang van de zuiger 22 van TDC tot 180° na TDC. De lagedrukkleppen 25a en 25b worden gesloten 12 op positie 180° na TDC en door de daarop volgende opwaartse beweging van de zuiger 22 wordt het gas gecomprimeerd, waarna het gas door opening van de hogedrukklep 24 op 30° voor TDC kan uitstromen in de hogedrukleiding 4.
5
Voor de overgang van bijvoorbeeld een expansiecyclus 26 naar een compressiecyclus 28 wordt gebruik gemaakt van de neutrale cyclus 27, waarbij de lagedrukkleppen 25a en 25b beurtelings open zijn en de hogedrukklep 24 gesloten blijft, zoals weergegeven in de 10 derde omwenteling van het voorbeeld I.
In het voorbeeld I wordt een overgang 29a van de expansiecyclus 26 naar de neutrale cyclus 27 weergegeven. Tijdens de overgang 29a wordt de lagedrukklep 25a niet geopend en de kleppen 24 en 15 25b blijven de expansiecyclus 26 volgen. In een volgende omwenteling van de zuiger 22 volgt de lagedrukklep 25a de compressiecyclus 28 en volgt lagedrukklep 25b nog steeds de expansiecyclus 26. De hogedrukklep 24 is gesloten/ dit is de neutrale cyclus 27.
20
Het voorbeeld II geeft een overgang 29b van de neutrale cyclus 27 naar de compressiecyclus 28 weer. Tijdens de overgang 29b wordt de lagedrukklep 25b niet geopend, blijft de lagedrukklep 25a de compressiecyclus 28 volgen en wordt hogedrukklep 24 25 volgens de compressiecyclus 28 geopend. In een volgende omwenteling wordt ook de lagedrukklep 25b aangestuurd volgens de compressiecyclus 28, waarna alle kleppen de compressiecyclus 28 volgen.
30 De voorbeelden III en IV laten op gelijksoortige wijze de overgang van de compressiecyclus 28 via de neutrale cyclus 27 naar de expansiecyclus 26 zien via overgangen 29c en 29d.
13
Andere kleptijden dan zoals aangegeven in figuur 6 zijn ook mogelijk; zo is het bij voorbeeld mogelij k de lagedrukkleppen 25a en 25b in de neutrale cylus 27 overlappend te openen. Zolang de hogedrukklep 24 gesloten blijft, is de massastroom door de 5 zuigerinrichting onderbroken. Van belang is echter wel dat de kleppen gesloten zijn bij TDC, in verband met eventuele beschadiging van de kleppen door de zuiger als gevolg van het zeer kleine schadelijk volume van de zuigerinrichting.

Claims (17)

1. Werkwijze voor het opwekken en het opslaan van elektrische energie in de vorm van gas onder hoge druk middels een 5 zuigermotor en een elektrische generator/motor, waarbij de zuigermotor ten minste een zuigerinrichting omvat, welke ten minste een opening met een klep die is aangesloten op een hogedrukgasleiding omvat en welke ten minste een opening met een klep die is aangesloten op een 10 lagedrukgasleiding omvat, waarbij in expansiecycli elektriciteit wordt opgewekt door brandstof in de zuigerinrichting te verbranden en/of gas onder hoge druk uit een gasreservoir door de zuigerinrichting te laten stromen zodanig dat de generator/motor wordt aangedreven, 15 waarbij in compressiecycli elektrische energie wordt opgeslagen door de zuigerinrichting aan te drijven door middel van de elektrische generator/motor zodanig dat gas in het gasreservoir wordt gepompt, waarbij bij wisseling tussen genoemde cycli gewisseld wordt van de uitgangscyclus 20 naar de doelcyclus, met het kenmerk, dat tijdens de wisseling van een uitgangscyclus naar een doelcyclus een neutrale cyclus wordt ingesteld, waarin een van de genoemde kleppen gesloten blijft.
2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij de klep die gesloten blijft tijdens de neutrale cyclus is aangesloten op de hogedrukleiding.
3. Werkwijze volgens conclusies 1 of 2, waarbij de 30 zuigerinrichting ten minste drie kleppen omvat, waarvan ten minste twee eerste kleppen elk zijn aangesloten op de lagedrukleiding of de hogedrukleiding en de andere, tweede klep is aangesloten op de andere leiding, waarbij de twee eerste kleppen gedurende de neutrale cyclus gedurende ten minste een omwenteling na elkaar open en na elkaar dicht binnen één omwenteling zijn.
4. Werkwijze volgens conclusie 3, waarbij tijdens de neutrale cycli één van de eerste kleppen wordt ingesteld voor de doelcyclus en de andere eerste klep blijft ingesteld voor de uitgangscyclus.
5. Werkwijze volgens conclusie 3 of 4, waarbij tijdens de overgang van de laatste uitgangscyclus naar de eerste neutrale cyclus een van de eerste kleppen ten minste een omwenteling dicht is en in een volgende omwenteling wordt ingesteld voor de doelcyclus.
6. Werkwijze volgens conclusie 3 tot en met 5, waarbij tijdens de overgang van de neutrale fase naar de doelcyclus de klep die is ingesteld voor de uitgangscyclus ten minste een omwenteling dicht is en in een volgende omwenteling wordt 20 ingesteld voor de doelcyclus.
7. Werkwijze volgens conclusies 3 tot en met 6, waarbij een eerste klep opent op het bovenste dode punt (TDC) en de andere eerste klep sluit op het bovenste dode punt (TDC). 25
8. Inrichting voor het opwekken en het opslaan van elektrische energie in de vorm van gas onder hoge druk, omvattende een gasreservoir, een zuigermotor en een elektrische generator/motor, waarbij de zuigermotor ten minste een 30 zuigerinrichting omvat, welke ten minste een opening met een klep die is aangesloten op een hogedrukgasleiding omvat en welke ten minste een opening met een klep die is aangesloten op een lagedrukgasleiding omvat en welke zuigerinrichting ten minste een aanvoer van brandstof omvat, waarbij de inrichting is ingericht om in expansiecycli elektriciteit op te wekken door brandstof in de zuigerinrichting te verbranden en/of gas onder hoge druk 5 uit een gasreservoir door de zuigerinrichting te laten stromen zodanig dat de generator/motor wordt aangedreven, waarbij de inrichting voorts is ingericht om in compressiecycli elektrische energie op te slaan door de zuigerinrichting aan te drijven door middel van de 10 elektrische generator/motor zodanig dat gas in het gasreservoir wordt gepompt, met het kenmerk, dat de inrichting een regelinrichting voor de aansturing van de kleppen omvat, die is ingericht om tijdens de wisseling van een uitgangscyclus naar een doelcyclus een neutrale cyclus 15 in te stellen, waarin een van de genoemde kleppen gesloten blij ft.
9. Inrichting volgens conclusie 8, waarbij de zuigerinrichting ten minste drie kleppen omvat, waarvan ten 20 minste twee eerste kleppen elk zijn aangesloten op de lagedrukleiding of de hogedrukleiding en de andere, tweede klep is aangesloten op de andere leiding, waarbij tijdens de neutrale cyclus de twee eerste kleppen gedurende ten minste een omwenteling na elkaar open en na elkaar dicht 25 binnen één omwenteling zijn.
10. Inrichting volgens conclusies 8 of 9, waarbij de zuigermotor ten minste een compressor omvat om de druk van het gas in de hogedrukleiding te verhogen tot ten minste 30 een minimum werkdrukniveau.
11. Inrichting volgens conclusies 8, 9 of 10, waarbij het minimum werkdrukniveau ten minste 10 bar, bij voorkeur ten minste 50 bar, en meer bij voorkeur ten minste 70 bar bedraagt.
12. Inrichting volgens conclusies 8 tot en met 11, waarbij de 5 zuigermotor ten minste een eerste zuigerinrichting, ten minste een tweede zuigerinrichting en een afsluitbare verbindingsleiding tussen de hogedrukleiding en de lagedrukleiding omvat, waarbij de gasstroom in de drukleidingen middels kleppen zodanig is in te stellen dat 10 gas via de verbindingsleiding na compressie in de eerste zuigerinrichting, door de tweede zuigerinrichting geleid wordt voor verdere compressie tot ten minste het minimum werkdrukniveau.
13. Inrichting volgens conclusie 12, waarbij de verbindingsleiding een warmtewisselaar omvat voor het onttrekken van warmte aan het gas.
14. Werkwijze voor het opwekken en/of het opslaan van 20 elektrische energie in de vorm van gas onder hoge druk middels een zuigermotor en een elektrische generator/motor, waarbij de zuigermotor ten minste twee zuigerinrichtingen omvat, welke zuigerinrichtingen ten minste een opening met een klep die is aangesloten op een 25 hogedrukgasleiding omvatten en welke ten minste een opening met een klep die is aangesloten op een lagedrukgasleiding omvatten, waarbij in expansiecycli elektriciteit wordt opgewekt door brandstof in de zuigerinrichtingen te verbranden en/of gas onder hoge druk uit een gasreservoir 30 door de zuigerinrichtingen te laten stromen zodanig dat de generator/motor wordt aangedreven, en/of waarbij in compressiecycli elektrische energie wordt opgeslagen door de zuigerinrichtingen aan te drijven door middel van de elektrische generator/motor zodanig dat gas in het gasreservoir wordt gepompt, met het kenmerk, dat ten minste een zuigerinrichting voor een neutrale cyclus wordt ingesteld, waarin een van de genoemde kleppen gesloten 5 blijft, teneinde de massastroom door de zuigermotor te regelen.
15. Werkwijze volgens conclusie 14, waarbij de zuigerinrichtingen ieder ten minste drie kleppen omvatten, 10 waarvan ten minste twee eerste kleppen elk zijn aangesloten op de lagedrukleiding of de hogedrukleiding en de andere, tweede klep is aangesloten op de andere leiding, waarbij tijdens de neutrale cyclus de twee eerste kleppen gedurende ten minste een omwenteling na elkaar open en na elkaar dicht 15 binnen één omwenteling zijn.
16. Werkwijze volgens conclusies 14 of 15, waarbij de zuigerinrichting die is ingesteld voor de neutrale cyclus in een volgende omwenteling wordt ingesteld voor de 20 tegengestelde cyclus van de cyclus van de andere zuigerinrichting.
17. Werkwijze voor het opwekken en/of het opslaan van elektrische energie in de vorm van gas onder hoge druk 25 middels een zuigermotor en een elektrische generator/motor, waarbij de zuigermotor ten minste twee zuigerinrichtingen omvat, welke zuigerinrichtingen ten minste een opening met een klep die is aangesloten op een hogedrukgasleiding omvatten en welke ten minste een opening 30 met een klep die is aangesloten op een lagedrukgasleiding omvatten, waarbij in expansiecycli elektriciteit wordt opgewekt door brandstof in de zuigerinrichtingen te verbranden en/of gas onder hoge druk uit een gasreservoir door de zuigerinrichtingen te laten stromen zodanig dat de generator/motor wordt aangedreven, en/of waarbij in compressiecycli elektrische energie wordt opgeslagen door de zuigerinrichtingen aan te drijven door middel van de 5 elektrische generator/motor zodanig dat gas in het gasreservoir wordt gepompt, met het kenmerk, dat ten minste een zuigerinrichting voor de compressiecyclus en de andere zuigerinrichting voor de expansiecyclus wordt ingesteld.
NL2007346A 2011-09-05 2011-09-05 Werkwijze en inrichting voor het opslaan en opwekken van elektriciteit. NL2007346C2 (nl)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL2007346A NL2007346C2 (nl) 2011-09-05 2011-09-05 Werkwijze en inrichting voor het opslaan en opwekken van elektriciteit.

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL2007346A NL2007346C2 (nl) 2011-09-05 2011-09-05 Werkwijze en inrichting voor het opslaan en opwekken van elektriciteit.
NL2007346 2011-09-05

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NL2007346C2 true NL2007346C2 (nl) 2012-09-04

Family

ID=44584580

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NL2007346A NL2007346C2 (nl) 2011-09-05 2011-09-05 Werkwijze en inrichting voor het opslaan en opwekken van elektriciteit.

Country Status (1)

Country Link
NL (1) NL2007346C2 (nl)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1480247A (en) * 1973-06-22 1977-07-20 Ueno T Combination engine and air compressor
US4281256A (en) * 1979-05-15 1981-07-28 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Compressed air energy storage system
US20020194850A1 (en) * 2001-06-21 2002-12-26 Zaleski Bogdan J. Hybrid expansible chamber engine with internal combustion and pneumatic modes
GB2403772A (en) * 2003-03-12 2005-01-12 Thomas Tsoi Hei Ma Regenerative air hybrid engine comprising an internal combustion engine connected to a compressed air storage tank via shut-off valves
US20050182553A1 (en) * 2004-02-17 2005-08-18 Miller Kenneth C. Dynamically reconfigurable internal combustion engine

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1480247A (en) * 1973-06-22 1977-07-20 Ueno T Combination engine and air compressor
US4281256A (en) * 1979-05-15 1981-07-28 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Compressed air energy storage system
US20020194850A1 (en) * 2001-06-21 2002-12-26 Zaleski Bogdan J. Hybrid expansible chamber engine with internal combustion and pneumatic modes
GB2403772A (en) * 2003-03-12 2005-01-12 Thomas Tsoi Hei Ma Regenerative air hybrid engine comprising an internal combustion engine connected to a compressed air storage tank via shut-off valves
US20050182553A1 (en) * 2004-02-17 2005-08-18 Miller Kenneth C. Dynamically reconfigurable internal combustion engine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5723871B2 (ja) 圧縮および/または膨張装置
US9404512B2 (en) System for storing energy by means of compressed air
RU2486354C1 (ru) Воздушно-гибридный двигатель с расщепленным циклом и способ его эксплуатации
CN103748323B (zh) 带分开的燃烧器的发动机、以及相关联的系统和方法
US20130074949A1 (en) Systems and methods for foam-based heat exchange during energy storage and recovery using compressed gas
CN101526032B (zh) 基于可逆式空气发动机的压缩空气联热蓄能系统
CN102444425B (zh) 螺杆膨胀机
JP2012528270A (ja) 火花点火エンジンの動作方法および本方法を用いた火花点火エンジン
NO20110250A1 (no) Termodynamisk syklus og varmemaskin
EP3146180A1 (en) Power generation systems and methods
CN106133300A (zh) 具有斯特林发动机的压缩机组
KR20130139977A (ko) 통합된 능동형 챔버를 포함하는 자가­압력­조정형 압축 공기 엔진
GB2537175B (en) Improved Cryogenic Engine System
NL2007346C2 (nl) Werkwijze en inrichting voor het opslaan en opwekken van elektriciteit.
JP5525371B2 (ja) 外燃式クローズドサイクル熱機関
JP2015513045A (ja) 分割サイクルエンジンを備える圧縮空気エネルギー貯留システム
US8353159B2 (en) Combustion engine with heat recovery system
CN105229289A (zh) 增强的废热回收系统
Chouder et al. Modeling results of a new high performance free liquid piston engine
JP2015200222A (ja) 動力発生装置
US8671676B2 (en) Maximized thermal efficiency engines
CN103939146B (zh) 一种利用高压气体压力能的多缸活塞动力机
Chouder et al. Dynamic Modeling of a Free Liquid Piston Ericsson Engine (FLPEE)
RU2477375C2 (ru) Способ осуществления цикла поршневого двигателя и поршневой двигатель
WO2014028405A1 (en) Semi-isothermal compression engines with separate combustors and expanders, and associated systems and methods

Legal Events

Date Code Title Description
MM Lapsed because of non-payment of the annual fee

Effective date: 20181001