WO2013113655A1

WO2013113655A1 - Zugdrachen

Info

Publication number: WO2013113655A1
Application number: PCT/EP2013/051568
Authority: WO
Inventors: Claas GÜNTHER; Christoph Günther
Original assignee: Guenther Claas; Guenther Christoph
Priority date: 2012-02-02
Filing date: 2013-01-28
Publication date: 2013-08-08
Also published as: DE102012100874A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Energie aus Windkraft, indem ein an einem Ende des Zugseils (100) angeordneter Zugdrachen (200) auf eine geschlossene Bahn gesteuert wird und eine Zugkraft (F) des Zugdrachens (200) während des Durchlaufens der geschlossenen Bahn durch die Steuerung zyklisch verändert wird und das Zugseil (100) bei einer stärkeren Zugkraft (F) von einer Seilrolle (101) abgewickelt wird und bei einer schwächeren Zugkraft (F) wieder auf die Seilrolle (101) aufgewickelt wird und die Rotationsenergie der Seilrolle (101) einem Energiewandler (500, 501) zugeführt wird.

Description

ENERGIE AUS ZUGKRAFT DURCH WIND

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Energie aus Windkraft und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. .

Verfahren zur Gewinnung von Energie aus Windkraft sind im Stand der Technik hinlänglich bekannt.

Aus der US 6,254,034 B1 ist ein angeseilter Drachen bekannt, der eine geschlossene Flugbahn beschreibt und über eine Seilrolle auf- und abwickelbar ist. Durch Drehen des Drachens in und aus dem Wind wird über die geschlossene Flugbahn ein Energiegewinn erzielt.

Aus der DE 20 2009 003 362 U1 ist eine Drachen-Kraftübertragungsanlage bekannt, die zwei parallel zueinander angeordnete Zylinder wechselseitig antreibt. Nur über eine separate Rolle ist der Drachen dann wieder einholbar.

Aus der DE 10 2006 001 806 A1 wie auch aus der DE 20 2006 005 389 U1 ist ebenfalls ein an einer Zugleine befestigter Drachen bekannt, der in einer geschlossenen Flugbahn gesteuert wird und während eines Zyklus Energie gewinnt.

Eine bekannte Vorrichtung zur Erzeugung und Speicherung von Energie in Form eines unter Druck gesetzten Gases ist aus der DE 36 28 65 8 A1 bekannt. Hierbei wird die elektrische Energie eines Windkraftrades verwendet, um einen Verdichter anzutreiben und einen Druckspeicher zu füllen. Der Druckspeicher kann als Reservoir einer Strömungsmaschine dienen. Bei Bedarf kann die Entspannung des gespeicherten Gases in der Strömungsmaschine, vorzugsweise einer Turbine, und durch Verwendung eines Generators elektrische Energie erzeugen. Das genannte Verfahren weist aufgrund der erforderlichen Verwendung eines Windrades unter unstetigen Windverhältnissen in Bodennähe Nachteile auf.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein eingangs genanntes Verfahren zur Gewinnung von Energie aus Windkraft zur Verfügung zu stellen, das in flexiblerer Weise Energie liefert, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Verfügung zu stellen. Die genannte Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung macht zum einen von der Idee Gebrauch, einen Zugdrachen zu verwenden, der auf einer geschlossenen Bahn in der Luft gesteuert wird, wobei die Zugkraft des Zugdrachens auf das Zugseil während des Durchlaufens der geschlossenen Bahn zyklisch verändert wird. Bei stärkerer Zugkraft wird das Zugseil von der Seilrolle abgewickelt, und bei schwächerer Zugkraft wird die Seilrolle aufgewickelt. Über einen Zyklus bilanziert, wird mehr Energie gewonnen, als zum Betrieb des Verfahrens bzw. der Vorrichtung benötigt wird.

Während des Abwickeins wird die Rotationsenergie der Seilrolle dann in einem zweiten Aspekt der Erfindung einem Energiewandler zugeführt. Der Energiewandler ermöglicht die Speicherung der Energie in einem Fluid. Unter Fluid werden hier sowohl Flüssigkeiten als auch Gase verstanden.

Bei dem Energiewandler handelt es sich vorzugsweise um eine Pumpe oder einen Verdichter.

Vorzugsweise wird zum Aufwickeln des Zugseils auf die Seilrolle ein separater Antrieb oder im System gespeicherte Energie verwendet. Beim separaten Antrieb kann es sich beispielsweise um einen Elektromotor handeln.

Die Veränderung der Zugkraft kann beispielsweise dadurch erzeugt werden, dass der Zugdrachen seine Windangriffsfläche verändert, vorzugsweise indem sein Querschnitt verändert wird. Bei Querschnittsverkleinerung wird die auf das Zugseil wirkende Zugkraft verringert und umgekehrt.

Als Energiewandler kann vorzugsweise ein Verdichter oder eine Pumpe verwendet werden. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Zugdrachen zunächst aus einer Startposition in eine maximale Zugposition überführt, und währenddessen wird das Zugseil durch Erzeugung einer starken Zugkraft von der Seilrolle abgewickelt. Dadurch wird die Seilrolle in Rotation versetzt. Danach wird der Zugdrachen aus der maximalen Zugposition in eine Einziehposition gesteuert. Die Einziehposition kann ein anderer Ort im Raum relativ zur Seilrolle sein, beispielsweise kann die Einziehposition eine Position lotrecht oberhalb der Seilrolle sein. Es ist jedoch auch denkbar, dass maximale Zugpositionen und Einziehpositionen im Raum zusammenfallen und sich lediglich durch die Veränderung der Windangriffsfläche des Zugdrachens unterscheiden. Auch eine Kombination der beiden genannten Varianten ist denkbar. In der Einziehposition erfährt der Zugdrachen einen schwächeren Auftrieb als beim Überführen von der Startposition in die maximale Zugposition und in der maximalen Zugposition. Dadurch wirkt eine geringe Zugkraft auf das Zugseil. In der Einziehposition wird eine gegenüber der starken Zugkraft schwache Zugkraft auf das Zugseil ausgeübt, und der Zugdrachen wird eingeholt, indem das Zugseil mittels eines Antriebs auf der Seilrolle aufgewickelt wird, bis der Zugdrachen wieder in der Startposition ist. Dabei wird zwar Energie aufgewendet, um die Seilrolle anzutreiben und das Zugseil aufzuwickeln, jedoch ist der Energieaufwand geringer als die gewonnene Energie beim Abwickeln des Zugseils von der Seilrolle durch Überwinden der großen Zugkraft. In ihrem zweiten Aspekt wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 6 erfüllt.

Die Vorrichtung eignet sich zur Durchführung eines der beschriebenen Verfahren. Die Vorrichtung weist ein auf einer Seilrolle auf- und abwickelbares Zugseil auf. An einem Ende des Zugseils ist der Zugdrachen angeordnet, das andere Ende des Zugseils ist mit der Seilrolle verbunden und wird auf der Seilrolle auf- und abgewickelt. Es ist eine Steuereinrichtung für den Zugdrachen vorgesehen, mit der der Zugdrachen auf einer geschlossenen Bahn steuerbar ist. Bei der geschlossenen Bahn kann es sich um eine acht- oder eine im Wesentlichen kreisförmige Bahn im Raum relativ zur Seilrolle handeln. Die Seilrolle ist vorzugsweise fest gegenüber dem Boden fixiert angeordnet. Die Zugkraft des Zugdrachens ist mittels der Steuereinrichtung während des Durchlaufens der geschlossenen Bahn zyklisch veränderbar. Die Seilrolle steht mit einem Energiewandler und mit einem Antrieb in Verbindung, und das Zugseil wird bei einer stärkeren Zugkraft von der Seilrolle abgewickelt, und dabei wird dem Energiewandler Energie zugeführt, während bei einer schwächeren Zugkraft das Zugseil mittels des Antriebs wieder auf der Seilrolle aufgewickelt wird. Bilanziert erzeugt die Vorrichtung Energie, die günstigerweise einem Energiewandler zugeführt wird, der als Verdichter und / oder Pumpe ausgebildet sein kann. Die Erfindung wird anhand von mehreren Ausführungsbeispielen in 15 Figuren erläutert, wobei die Figuren schematisch darstellend und nicht maßstabsgerecht sind. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Grundaufbaus der Erfindung zum Antrieb eines

Energiewandlers,

Fig. 2 eine Prinzipdarstellung des Grundaufbaus in Fig. 1 mit einem Zugdrachen, der eine geschlossene Bahn in Form einer Acht ausführt,

Fig. 3a einen Zugdrachen, der eine weitere geschlossene Bahn ausführt in einer

maximalen Zugposition,

Fig. 3b den Zugdrachen in Fig. 3a nach dem Überführen aus der maximalen Zugposition in eine Einziehposition,

Fig. 3c den Zugdrachen in Fig. 3b während des Einziehens aus der Einziehposition in eine

Startposition,

Fig. 4a eine Grundschaltung eines mit der Seilrolle verbundenen Verdichters,

Fig. 4b eine Grundschaltung einer mit der Seilrolle verbundenen Pumpe,

Fig. 5a Ergänzung der Verdichter- oder Pumpengrundschaltung mit einer Motorturbine,

Fig. 5b Ergänzung der Verdichter- oder Pumpengrundschaltung mit einer Turbine,

Fig. 6a Ergänzung der Verdichtergrundschaltung in Fig. 5a unter zusätzlicher

Verwendung einer Brennkammer,

Fig. 6b Ergänzung der Verdichtergrundschaltung in Fig. 5b unter zusätzlicher Verwendung einer Brennkammer,

Fig. 7a Ergänzung der Verdichtergrundschaltung in Fig. 5a mit zusätzlichem

Wärmeübertrager,

Fig. 7b Ergänzung der Verdichtergrundschaltung in Fig. 5b mit zusätzlichem Wärmeübertrager,

Ergänzung der Verdichtergrundschaltung mit einer Trennkolonne zur

Fluidaufspaltung,

Schaltung mit Speicher zu einer Grundlast-, Mitteilast- oder

Spitzenlastkompensation.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung erzeugt eine Zugkraft F mittels eines Zugdrachens 200, die verwendet wird, um ein Zugseil 100 von einer Seilrolle 101 abzurollen gemäß Fig. 1 , um so eine Rotationsbewegung an einer Seiltrommel zu erzeugen und einen abgeschlossenen Energiewandler, insbesondere einen Verdichter 400 oder eine Pumpe 401 , anzutreiben gemäß Fign. 4a, 4b. Wenn der Zug- und Abrollvorgang gemäß Fig. 2 endet, wird der Zugdrachen 200 in eine Einziehposition überführt gemäß Fign. 3a und Fig. 3b, und das Zugseil wird wieder auf die Seilrolle 101 aufgerollt, gemäß Fig. 3c.

Die Zugvorrichtung kann einen oder mehrere Zugdrachen 200 verwenden oder aufweisen, der / die so gesteuert wird / werden, dass zyklisch eine maximale Zugkraft F zum Abrollen der Seilrolle 101 und eine minimale Zugkraft F zum Einholen der Seilrolle 101 aufgewendet werden muss.

Die rotierende Seilrolle 101 kann während des Abrollvorgangs ein Schwungrad (nicht eingezeichnet) antreiben, das zumindest einen Teil der durch den Abrollvorgang gewonnenen Rotationsenergie während des Aufrollvorganges erhält und außerdem zum Ausgleich von schwankenden Zugkräften verwendet werden kann.

Zwischen Seilrolle 101 und Energiewandler, insbesondere in Form eines Verdichters 400 oder einer Pumpe 401 , kann ein Getriebe zur Gewährleistung des Ein- und Auskoppelvorgangs sowie zur ggf. benötigten Umkehrung der Rotationsrichtung der Seilrolle 101 zum Einholen des Zugseils 100 zur Verfügung gestellt sein.

Es können auch mehrere Zugvorrichtungen gemäß Fig. 1 verwendet werden. Während des Zugvorgangs an dem Zugseil 100 einer ersten Seilrolle 101 gemäß Fig. 2 kann gleichzeitig ein Aufrollvorgang eines anderen Zugseils 100 einer anderen Seilrolle 101 gemäß Fign. 3a - 3c erfolgen. Der Vorgang kann unter Verwendung eines Getriebes noch beschleunigt werden.

Die durch die Seilrolle 101 erzeugte Rotationsbewegung kann gemäß Fign. 4a, 4b verwendet werden, um eine Strömungs- oder Kolbenmaschine, insbesondere in Form eines Verdichters 400 oder einer Pumpe 401 , direkt oder über ein Getriebe verbunden zu betreiben und so einem Fluid Energie zuzuführen. Unter Fluid sind hier Gase wie auch flüssige Stoffe zu verstehen. Das aus dem Energiewandler, insbesondere in Form eines Verdichters 400 oder einer Pumpe 401 , austretende Fluid wird einer weiteren Strömungsoder Kolbenmaschine zugeführt, gemäß Fign. 5a, 5b oder über eine Leitung einem Aggregat, das einen Speicherreaktor und / oder, eine Brennkammer 502, gemäß Fign. 6a, 6b und / oder einen Wärmeübertrager 505 aufweist, gemäß Fign. 7a, 7b, zugeführt und im Anschluss einer mit einem Generator verbundenen Strömungs- oder Kolbenmaschine zur Energienutzung/-wandlung zugeführt oder als direkter Antrieb genutzt. Das austretende Fluid kann auch einem Wärmeübertrager 505 gemäß Fign. 7a, 7b oder einer Kolonne 503 gemäß Fig. 8 zugeführt werden.

Das Fluid kann in einem Druck- oder Wärmespeicher gespeichert sein und dann bei Bedarf einer Turbine 501 , gegebenenfalls unter weiterer Wärmezufuhr, zugeführt werden, wobei durch die Expansion Rotationsenergie erzeugt wird. Es ist auch denkbar, dass der Energiewandler als Pumpe 401 ausgebildet ist und ein Fluid auf ein geodätisch höheres Energieniveau zur direkten Nutzung oder Speicherung gepumpt wird. Hierbei kann das beschriebene höhere Energieniveau das Oberwasser für ein Pumpspeicherkraftwerk sein und bei Bedarf durch Verringerung des geodätischen Energieniveaus unter Verwendung einer Strömungs- oder Kolbenmaschine, insbesondere einer (Wasser-) Turbine 501 , erneut in Rotationsenergie umgewandelt werden. Es ist jedoch auch denkbar, dass die erzeugten Rotationsenergien verwendet werden, um einen elektrischen Generator direkt anzutreiben oder indirekt, indem die gespeicherte Energie in elektrische Energie umgewandelt wird.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird also zur Energiespeicherung entweder die innere / thermodynamische Energie oder die potentielle Energie eines Fluides erhöht. Eine Zugkraft kann z. B. durch die Umwandlung von Windströmungsenergie mit Hilfe eines Windangriffselementes, eines Zugdrachens 200, vorzugsweise in Form eines Kites oder Segels, erzeugt werden. Weitere Möglichkeiten wären die Nutzung der Zugkraft F eines im Wasser von der Wasserströmung gezogenen Körpers oder die Nutzung bestehender potentieller Energie. Die Erfindung verwendet einen pneumatischen Verdichter 400 oder eine hydraulische Pumpe 401 beliebiger Bauform. Durch die aufgebrachte Zugkraft werden der Verdichter 400 oder die Pumpe 401 angetrieben und dem geförderten Fluid entweder eine Energie-Differenz in Form von Druck gemäß Fig. 4a oder potentieller Höhe gemäß Fig. 4b zugeführt.

Weitere Bestandteile der Erfindung sind Regelungsventile und je nach Ausführung ein Druck-(l_uft-)Speicher, vorzugsweise mit gleichzeitiger Wärmespeicherung, oder ein Sammelbecken in einer geodätisch höheren Lage. Außerdem kann eine Strömungsmaschine, z. B. eine Turbine 501 und/oder eine Motorturbine 500, die mit einem Generator verbunden ist, in das System integriert werden, so dass eine Wandlung in elektrische Energie auch zeitunabhängig von der Produktion möglich ist. Zusätzlich zu einer Gasturbine 501 kann außerdem eine Brennkammer 502 oder ein Wärmeübertrager 505 zur Erhöhung der inneren Energie des Fluids verwendet werden. Ebenfalls ist die Nutzung eines verfahrenstechnischen Apparates, wie einer Trennkolonne 503, möglich.

Der Verdichter 400 in Fig. 4a ist mit der rotierenden Seilrolle 101 aus Fig. 1 in Wirkverbindung. Sie dient dem Verdichter 400 als Antrieb. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird anstatt des Verdichters 400 die Pumpe 401 gemäß Fig. 4b verwendet. Die genaue Ausgestaltung der Wirkverbindung zwischen der Seilrolle 101 und dem Verdichter 400, respektive der Pumpe 401 , ist in den Fign. 4a, 4b nicht dargestellt. Die Seilrolle 101 selbst wird durch Abrollen des vom Zugdrachen 200 gezogenen Zugseils 100, gemäß Fig. 1 , angetrieben. Der Abrollvorgang muss nicht direkt auf einer Welle des Verdichters 400 stattfinden. Es ist möglich, die Rotation der Seilrolle 101 mit Hilfe eines (nicht eingezeichneten) Getriebes an die Welle des Verdichters 400 zu übertragen. So ist auch die Kombination mehrerer Zugsysteme 100, 200 zum Antrieb der Welle des Verdichters 400 möglich.

Bei der Verwendung des Verdichters 400 wird insbesondere Gas als Fluid verwendet. Es bestehen insbesondere die nachfolgenden Möglichkeiten, das verdichtete Gas einer weiteren Verwendung zuzuführen.

Das mit Hilfe des Verdichters 400 komprimierte Fluid, insbesondere das Gas kann einem Druckspeicher zugeführt werden. Dieser Druckspeicher kann isobar oder isochor betrieben sein, wie zum Beispiel eine Kaverne. Um die Energiespeicherung über einen längeren Zeitraum aufrechterhalten zu können und die spezifische Enthalpie bzw. innere Energie im Inneren des Speichers nur geringfügig zeitabhängig zu verringern, bietet sich die gleichzeitige Verwendung eines Wärmespeichers an. Aus dem Druckspeicher kann das gespeicherte, unter Druck stehende Gas bei Bedarf abgelassen werden. Das abgelassene Gas kann zum Beispiel verwendet werden, um eine Gasturbine in einem offenen Prozess zu betreiben. Vor der Expansion kann dem Fluid weitere Wärme durch einen Verbrennungsvorgang in einer Brennkammer zugeführt werden. Für den Joule- bzw. Gasturbinen-Prozess entfällt durch die Apparatur die thermisch oder elektrisch aufzubringende Kompressionsarbeit und dem Prozess kann, relativ zur zugeführten Wärmemenge, etwa das Dreifache an elektrischer Leistung entzogen werden.

Das mit Hilfe der Vorrichtung gemäß Fig. 4a komprimierte Gas oder gemäß Fig. 4b gepumpte Fluid wird weiter befördert in eine Einrichtung gemäß Fign. 5a, 5b oder (im Falle von Fig. 4a) Fign. 6a, 6b oder Fign. 7a, 7b. Die Pfeilrichtung gibt die Fließrichtung des Fluids an. Es tritt links in die in den Fign. 4a, 4b, dargestellten Einrichtungen ein und rechts aus, um von dort direkt in eine der Einrichtungen in Fign. 5a, 5b oder (im Falle von Fig. 4a) Fign. 6a, 6b oder Fig. 7a, 7b links einzutreten und rechts wieder auszutreten. Gemäß Fig. 5a wird das Fluid, nachdem es den Energiewandler 400, 401 durchlaufen hat, einer Motorturbine 500 oder gemäß Fig. 5b einer Turbine 501 zugeführt und tritt aus dieser wieder aus.

Gemäß Fig. 6a kann zwischen dem Verdichter 400 und der Turbine 501 eine Brennkammer 502 vorgesehen sein. Dem mit Hilfe der Vorrichtung in Fig. 4a komprimierten Gas wird durch einen Verbrennungsvorgang in der Brennkammer 502 Wärme zugeführt. Danach wird das Gas in einer Motorturbine 500 entspannt. In der Fig. 6b ist anstatt der Motorturbine 500 eine Turbine 501 geschaltet. Alternativ wird dem mit Hilfe der Vorrichtung in Fig. 4a komprimierten oder in Fig. 4b gepumpten Fluid über einen Wärmeübertrager 505 Wärme zu - oder abgeführt. Danach wird das Gas in der Motorturbine 500 zugeführt und entspannt (Fig. 7a) oder gemäß Fig. 7b der Turbine 501 zugeführt und entspannt. Der Wärmeübertrager 505 kann mit einem zweiten Fluid betrieben werden, das entsprechend der Pfeilrichtung gemäß Fign. 7a, 7b in den Wärmeübertrager 505 ein- und austritt. Es kann auch ein Druckluft-Speicher zusätzlich zwischen dem Verdichter 400 und den nachfolgenden Bauteilen 500, 501 , 502, 505 geschaltet sein. Zusätzlich ist auch ein Wärmespeicher einsetzbar.

Das mit Hilfe der Vorrichtung in Fig. 4a komprimierte Gas kann in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung in einer Trennkolonne 503 in einzelne Bestandteile zerlegt werden, siehe Fig. 8. Wenn die Pumpe 401 verwendet wird, gemäß Fig. 4b, kann die Vorrichtung auch mittels einer Flüssigkeit als Fluid betrieben werden.

An der Pumpe 401 befindet sich eine Pumpenwelle, die die Pumpe 401 durch Rotation antreibt. Die Seilrolle 101 selbst wird durch Abrollen des gezogenen Zugseils 100 (Fig. 1) angetrieben. Die Seilrolle 101 und die Pumpenwelle sind miteinander gekoppelt. Der Abrollvorgang muss aber nicht direkt auf der Pumpenwelle 101 stattfinden. Es ist möglich, die Rotation des Abrollvorgangs der Seilrolle 101 mit Hilfe eines Getriebes an die Pumpenwelle zu übertragen. So ist auch die Kombination mehrerer Zugsysteme mit Zugseil 100 und Zugdrachen 200 zum Antrieb einer Pumpenwelle möglich.

Das auf diese Weise geförderte Fluid kann auf eine höhere geodätische Höhe gebracht werden, um auf diese Weise Energie zu speichern. Insbesondere bestehen folgende Möglichkeiten: Das geförderte Fluid wird auf diesem Höhen-Niveau verwendet. So ist zum Beispiel die Bewässerung trockener Gebiete vorstellbar. Das hierfür verwendete Wasser kann aus Tiefbrunnen gefördert werden. Die erzeugte Strömung wird genutzt, um ein Fluid in einer Pipeline zu fördern. Das auf ein höheres geodätisches Niveau geförderte Wasser kann in das Oberwasser eines Pumpspeicherkraftwerks befördert werden und kann von dieser Höhe bei Bedarf abgelassen werden. Das abgelassene Fluid kann zum Antrieb einer hydraulischen Strömungsmaschine wie einer Turbine 501 , zum Beispiel einer Kaplan- Francis- oder Pelton-Turbine, verwendet werden.

Innerhalb Deutschlands bieten sich die bestehenden Höhenunterschiede abgebauter Braunkohle-Lagerstätten und die Stollen alter Steinkohle-Lagerstätten an. Es bietet sich an, die bisher größtenteils ungenutzten Abraumhalden aus dem Braunkohle-Tagebau zu nutzen. In diesen Gebieten besteht ein großes Potential für den Aufbau von Pumpspeicherkraftwerken, um die dort befindlichen geodätischen Höhenunterschiede auszunutzen.

Nach Vollendung eines Zug-Vorgangs wird das Zugseil 100 wieder in seine Ausgangsposition gebracht und dabei wieder dem Zugseil-Speicher, vorzugsweise einer Seiltrommel, zugeführt. Die Verwendung mehrerer Zugseile 100 ist möglich. Der Einholvorgang des Zugseils 100 kann durch die gleichzeitig mit einem anderen Zugseil 100 erzeugte Rotation unterstützt werden. Eine Beschleunigung des Einholvorgangs ist durch die Zwischenschaltung eines Getriebes möglich.

Sowohl für das Pumpen des Fluids auf ein höheres geodätisches Niveau und dessen dortige Verwendung als auch für das nachträgliche Ablassen des Fluids auf ein tieferes geodätisches Niveau ist es möglich, die Anlagen gemäß Fig. 9 zur Grundlast-, zur Mittellast- und / oder zur Spitzenlastkompensation einzusetzen. Zur Grundlast-Kompensation kann eine permanente Ausströmung 901 aus dem Energiespeicher, beispielsweise einem Druckluftspeicher 900, verwendet werden. Diese Ausströmung 901 muss während der Grundlastzeiten unterhalb des zugeführten Massenstroms oder auf gleichem Niveau 902 liegen. Während der Mittellast-Kompensation kann ein zeitlich geregeltes Ausströmen 901 aus dem Energiespeicher 900 erfolgen. Für die Spitzenlast-Kompensation können kurzzeitig hohe Massenströme 901 aus den Energiespeichern 900 abgeführt werden, die die zugeführten Massenströme 902 übersteigen. Durch die Erfindung werden regenerative, nahezu C0₂-neutrale Energieformen für vielerlei Zwecke bereitgestellt, die zudem speicherbar sind. Die Energie ist auch zur Stabilisierung des Stromnetzes einsetzbar. Insbesondere der Einsatz klassischer, rotierender Massen zur Stützung der Netzfrequenz, die bei Windrädern durch die Zwischenschaltung von Gleichrichtern und die variable Drehzahl nicht vorliegen, bieten Vorteile. Bezugszeichenliste

100 Zugseil

101 Seilrolle

200 Zugdrachen

400 Verdichter

401 Pumpe

500 Motorturbine

501 Turbine

502 Brennkammer

503 Trennkolonne

505 Wärmeübertrager

900 Druckluftspeicher / Oberwasser eines Pumpspeicherwerks

901 Massenstrom / Ausströmung

902 Massenstrom / Zuströmung

F Zugkraft

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Gewinnung von Energie aus Windkraft,

indem ein an einem Ende des Zugseils (100) angeordneter Zugdrachen (200) auf eine geschlossene Bahn gesteuert wird und

eine Zugkraft (F) des Zugdrachens (200) während des Durchlaufens der geschlossenen Bahn durch die Steuerung zyklisch zwischen wenigstens einer starken und wenigstens einer schwachen Zugkraft (F) verändert wird und

das Zugseil (100) - während die starke Zugkraft (F) wirkt - von einer Seilrolle (101) abgewickelt wird und - während die schwache Zugkraft (F) wirkt - auf die Seilrolle (101) aufgewickelt wird und

die Rotationsenergie der Seilrolle (101) einem Energiewandler (500, 501) zugeführt wird und der Energiewandler (500, 501) als Verdichter (400) ausgebildet wird und/oder der Energiewandler (500, 501) eine Pumpe (401) umfasst und zwischen Energiewandler und Seilrolle (101) ein Schwungrad angeordnet wird und die Seilrolle während des

Abrollvorganges ein Schwungrad antreibt und die Seilrolle (101) und der Energiewandler (500, 501) durch ein Getriebe ein- und ausgekoppelt werden, das die Rotationsrichtung der Seilrolle umkehrt.

2. Verfahren nach Anspruch 1 ,

indem der Zugdrachen (200) aus einer Startposition in eine maximale Zugposition überführt wird und währenddessen das Zugseil (100) aufgrund der starken Zugkraft (F) von der Seilrolle (101) abgewickelt wird und die Seilrolle (101) dadurch in Rotation versetzt wird und der Zugdrachen (200) dann aus der maximalen Zugposition in eine Einziehposition gesteuert wird, in der der Zugdrachen (200) die schwache Zugkraft (F) erfährt und der Zugdrachen (200) aus der Einziehposition eingeholt wird, indem das Zugseil (100) auf der Seilrolle (101) aufgewickelt wird, bis der Zugdrachen (200) wieder in der Startposition ist.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, dass der Energiewandler ein Fluid auf ein energetisch höheres Niveau bringt und auf dem Niveau, vorzugsweise auf einem Höhenniveau mit größerer potentieller Energie oder in einem verdichteten Zustand speichert. Vorrichtung zur Durchführung eines der vorstehenden Verfahren, gekennzeichnet durch einen an einem Ende des Zugseils (100) angeordneten Zugdrachen (200) und eine Seilrolle (101), auf der das Zugseil (100) auf- und abwickelbar ist, und

eine Steuereinrichtung für den Zugdrachen, mit der der Zugdrachen auf einer geschlossenen Bahn steuerbar ist und eine Zugkraft (F) des Zugdrachens (200) während des Durchlaufens der geschlossenen Bahn durch die Steuerung zyklisch zwischen wenigstens einer starken Zugkraft (F) und wenigstens einer schwachen Zugkraft (F) veränderbar ist und dadurch, dass die Seilrolle (101) mit einem Energiewandler (500, 501) und einem Antrieb in Verbindung steht, das Zugseil (100) durch die starke Zugkraft (F) von einer Seilrolle (101) abwickelbar ist und dabei dem Energiewandler (500, 501) Energie zuführbar ist und das Zugseil (100) während des Wirkens der schwachen Zugkraft (F) mittels des Antriebs wieder auf die Seilrolle (101) aufwickelbar ist und der Energiewandler (500, 501) als Verdichter (400) und/oder als Pumpe (401) ausgebildet ist und zwischen Energiewandler (500, 501) und Seilrolle (101) ein Schwungrad und ein Getriebe angeordnet sind.

Vorrichtung nach Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet, dass eine Turbine (501) oder Motorturbine (500) nach dem Verdichter (400) oder der Pumpe (401) vorgesehen sind.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5,

gekennzeichnet durch einen Speicher (900) für Oberwasser eines Pumpspeicher- Kraftwerks oder für Druckluft.