DE102011018679A1 - System for storing renewable energy in e.g. wind power plant, has heat exchanger system receiving, storing and delivering heat/cold produced during compression/relaxation of gas, where system is operated as opened or closed system - Google Patents

Abstract

The system has a hydraulic pump (1) with an electric motor (M), a hydropneumatic pressure reservoir (4) i.e. bubble storage, and a hydraulic motor (14) with an electrical generator (15). The pump is connected with the reservoir for supplying hydraulic fluid (2) under pressure. The motor is connected with the reservoir to deliver the fluid. The reservoir stores the fluid and gas (3) under pressure. A heat exchanger system (16) receives, stores and delivers heat/cold produced during compression/relaxation of the gas in the reservoir, where the system is operated as an opened or closed system.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Speicherung von Energie, vorzugsweise erneuerbarer Energie.The invention relates to a system for storing energy, preferably renewable energy.

Stand der TechnikState of the art

Da zukünftig mit einer Verknappung der Rohstoffe, sowie durch die Klimaschutzziele der Bundesregierung mit einer Zunahme der erneuerbaren Energien im Bereich der Stromerzeugung zu rechnen ist, sind effiziente Speichermöglichkeiten gefragt.Efficient storage options are needed, as a shortage of raw materials and the German government's climate protection goals are likely to lead to an increase in renewable energies in the area of power generation.

Den größten Anteil an der regenerativen Stromerzeugung hat die Windenergie mit 6% im Jahre 2010. Dieser Anteil soll bis zum Jahr 2025 auf 25% erhöht werden.

Angaben aus:
http://webcache.***usercontent.com/search?q=cache:aL66SPP4OUQJ:www.erneuerbare-energien.de/inhalt/4642/+zukunft+anteil+windernergie&cd=1&hl=de&ct=clnk&gl=de&source=www.***.de Wind energy accounts for the largest share of renewable electricity generation at 6% in 2010. This share is to be increased to 25% by 2025.

Details from:
http://webcache.***usercontent.com/search?q=cache:aL66SPP4OUQJ:www.erneuerbare-energien.de/inhalt/4642/+zukunft+anteil+windernergie&cd=1&hl=de&ct=clnk&gl=de&source=www.***.de

Die Vorteile der Windenergie sind unbestritten. Sie ist Tag wie Nacht verfügbar und verursacht im Betrieb weder CO2 Emissionen noch andere klimaschädliche Gase. Außerdem macht Windenergie energiepolitisch unabhängig, was in Zeiten instabiler politischer Verhältnisse in „Energielieferländern” nur von Vorteil sein kann.The advantages of wind energy are undisputed. It is available day and night and does not cause any CO2 emissions or other greenhouse gases during operation. In addition, wind energy makes energy policy independent, which in times of unstable political conditions in "energy suppliers" can only be beneficial.

Unbestritten sind allerdings auch die Nachteile, die die Windenergie mit sich bringt.Undisputed, however, are the disadvantages of wind energy.

Als Hauptproblem kann die unregelmäßige Produktion von Strom angesehen werden. Deshalb müssen mit hohem Aufwand Netzschwankungen ausgeglichen oder Windräder mit Überproduktion vom Netz genommen werden. Desweiteren beeinflusst die Windenergie dadurch den Betrieb von Grundlastkraftwerken, welche durch die Einspeisung von Windstrom gedrosselt werden müssen und nicht mehr bei optimalem Wirkungsgrad laufen können.The main problem is the irregular production of electricity. Therefore, network fluctuations must be compensated with great effort or wind turbines with overproduction must be taken off the grid. Furthermore, the wind energy thereby affects the operation of base load power plants, which must be throttled by the supply of wind power and can not run at optimum efficiency.

Die einzige etablierte Speicherung von Windenergie erfolgt durch Pumpspeicherkraftwerke.The only established storage of wind energy is through pumped storage power plants.

Dabei wird in bedarfsarmen Zeiten zum Beispiel nachts und bei Überproduktion an Windstrom, Wasser in ein sogenanntes Oberbecken gepumpt. Wenn der Bedarf an Strom sehr hoch ist, kann dieses Wasser ins Unterbecken abgelassen – und dadurch Strom erzeugt werden. Der Wirkungsgrad einer solchen Anlage liegt bei 80% und ist damit der effektivste Speicher elektrischer Energie. Allerdings sind die Standorte mit den naturgegebenen Voraussetzungen solcher Anlagen weitgehend erschöpft. Eine solche Anlage bedeutet einen großen Eingriff in die Natur und scheitert nicht selten am Wiederstand der dortigen Bevölkerung aufgrund von Umsiedlungen, Landschaftsschutz usw. Ideale Standorte solcher Anlagen stellen die Mittelgebirge dar, da der Windstrom aber zum größten Teil im Norden Deutschlands erzeugt wird und auch dort die unerwünschten Leistungsspitzen auftreten, ist die Transferierung in die entsprechenden Speicherstätten mit großen steuerungstechnischem Aufwand verbunden. Damit scheiden Pumpspeicherkraftwerke als ausbaufähige Speicher für Windenergie aus.It is pumped in low-demand periods, for example, at night and overproduction of wind power, water in a so-called upper basin. If the demand for electricity is very high, this water can be drained into the basins - and thereby electricity generated. The efficiency of such a system is 80%, making it the most effective storage of electrical energy. However, the sites with the natural conditions of such facilities are largely exhausted. Such a facility is a major intervention in nature and often fails due to the resistance of the local population due to relocations, landscape conservation, etc. Ideal locations of such plants represent the low mountain ranges, but since the wind power is largely produced in the north of Germany and there the unwanted power peaks occur, the transfer is associated with the relevant storage sites with great control engineering effort. This eliminates pumped storage power plants as expandable storage for wind energy.

Möglichkeiten zur Speicherung von Windenergie sollen sogenannte CAES-Kraftwerke (Compressed Air Energy Storage) bieten. Das Prinzip beruht darauf, mit Windstrom einen Kompressor zu betreiben, welcher Luft mit einem Druck von 50 bis 70 bar in eine Salzkaverne verpresst (Kraftwerk Huntorf). Bei der Kompression muss allerdings die entstehende Wärme abgeführt werden, da sonst die Stabilität des Speichers bedroht wäre. Dadurch geht ein Großteil der Energie verloren. Zum Einspeisen ins Netz wird die komprimierte Luft einer Brennkammer zugeführt in welcher gleichzeitig Erdgas verbrannt wird. Die so erwärmte Druckluft expandiert und treibt einen Generator an.Ways to store wind energy should be provided by so-called CAES (Compressed Air Energy Storage) power plants. The principle is based on operating a compressor with wind power, which compresses air at a pressure of 50 to 70 bar into a salt cavern (Huntorf power plant). During compression, however, the resulting heat must be dissipated, since otherwise the stability of the memory would be threatened. As a result, much of the energy is lost. For feeding into the network, the compressed air is fed to a combustion chamber in which natural gas is burned at the same time. The thus heated compressed air expands and drives a generator.

Die Anlage in Huntorf dient allerdings dazu Grundlast-Atomstrom in Spitzenlaststrom zu überführen. Dabei werden 1,6 kWh Gas und 0,8 kWh Grundlaststrom benötigt, um 1 kWh Spitzenlaststrom zu erzeugen.

Angaben aus:
http://www.bine.info/hauptnavigation/publikationen/publikation/druckluftspeicher-kraftwerke/ However, the Huntorf facility serves to transfer base load nuclear power into peak load power. It requires 1.6 kWh of gas and 0.8 kWh of base load power to produce 1 kWh of peak load current.

Details from:
http://www.bine.info/hauptnavigation/publikationen/publikation/druckluftspeicher-kraftwerke/

Zukünftig:Future:

Die nächste Generation solcher Kraftwerke stellen sogenannte AA-CAES-Kraftwerke dar.The next generation of such power plants are so-called AA-CAES power plants.

Ein Merkmal dieses Kraftwerkstyps ist es, das er ohne den zusätzlichen Einsatz von fossilen Brennstoffen auskommt. Die Wärme die beim Verdichten der Luft entsteht wird an einen separaten Wärmespeicher abgegeben und vor dem Expandieren der Druckluft zugeführt.A feature of this type of power plant is that it can do without the additional use of fossil fuels. The heat generated during the compression of the air is delivered to a separate heat storage and fed before expanding the compressed air.

Dazu müssen Speicher mit der entsprechenden Kapazität und Speicherfähigkeit geschaffen werden. Weiterhin besteht Forschungsbedarf im Bereich der Kompressorentechnik (Hochtemperatur) sowie in der Turbinenentwicklung.For this purpose, storage with the appropriate capacity and storage capacity must be created. Furthermore, there is a need for research in the field of compressor technology (high temperature) as well as in turbine development.

Der Betrieb einer Demonstrationsanlage ist für 2013 geplant, diese soll einen Wirkungsgrad von 70% besitzen.

Angaben aus:
http://www.bine.info/hauptnavigation/publikationen/publikation/druckluftspeicher-kraftwerke/ The operation of a demonstration plant is planned for 2013, this should have an efficiency of 70%.

Details from:
http://www.bine.info/hauptnavigation/publikationen/publikation/druckluftspeicher-kraftwerke/

Nachteilig bei beiden Techniken sind die benötigten Salzstöcke zur Speicherung der Druckluft.A disadvantage of both techniques are the required salt stocks for storing the compressed air.

Diese müssen in Bezug auf Dichtheit untersucht werden und wenn möglich in der Nähe des erzeugten Stromes liegen. Außerdem ist für die Aussolung eine ausreichende Frischwasserversorgung notwendig, sowie Entsorgungsmöglichkeiten für die anfallende salzhaltige Sole. Dadurch können Umweltprobleme entstehen.These must be inspected for leaks and, if possible, close to the generated current. In addition, for the Aussolung sufficient fresh water supply is necessary, as well as disposal options for the resulting saline brine. This can cause environmental problems.

Aufgabe und Lösung der ErfindungTask and solution of the invention

Aufgabe der Erfindung ist die Vermeidung der oben genannten Nachteile.The object of the invention is to avoid the above-mentioned disadvantages.

Diese Aufgabe wird bei einer Anlage der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Anlage eine Hydraulikpumpe (1) mit elektrischem Motor (M), einen hydropneumatischen Druckspeicher (4) und einen Hydraulikmotor (14) mit elektrischem Generator (15) umfasst,
dass die Hydraulikpumpe (1) mit dem Druckspeicher (4) zur Einspeisung von Hydraulikflüssigkeit (2) unter Druck und der Hydraulikmotor (14) mit dem Druckspeicher (4) zur Abgabe von Hydraulikflüssigkeit (2) unter Druck verbunden sind und
dass der Druckspeicher (4) zur Speicherung der Hydraulikflüssigkeit (2) und von Gas (3) unter Druck ausgelegt ist und
dass ein Wärmetauscher und -speicher zur Aufnahme, Speicherung und Abgabe der bei der Kompression des Gases (3) im Druckspeicher (4) entstehenden Wärme vorgesehen ist und
dass das System als offenes oder geschlossenes System betreibbar ist.This object is achieved in a system of the type mentioned in the present invention, that the system is a hydraulic pump ( 1 ) with electric motor (M), a hydropneumatic accumulator ( 4 ) and a hydraulic motor ( 14 ) with electric generator ( 15 ),
that the hydraulic pump ( 1 ) with the accumulator ( 4 ) for the supply of hydraulic fluid ( 2 ) under pressure and the hydraulic motor ( 14 ) with the accumulator ( 4 ) for the delivery of hydraulic fluid ( 2 ) are under pressure and
that the accumulator ( 4 ) for storing the hydraulic fluid ( 2 ) and gas ( 3 ) is designed under pressure and
that a heat exchanger and accumulator for receiving, storing and discharging the gas during compression ( 3 ) in the accumulator ( 4 ) heat is provided and
that the system is operable as an open or closed system.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angeführt.Advantageous embodiments of the invention are set forth in the subclaims.

Wie beschrieben liegt das Problem der Windenergie nicht in der Verfügbarkeit, sondern in der effizienten und sinnvollen Speicherung dieser.As described, the problem of wind energy lies not in availability, but in the efficient and meaningful storage of these.

Die bekannten Systeme schaffen es die Energie zu speichern, sind aber aus Sicht des Wirkungsgrades unzureichend (CAES) oder noch nicht einsatzbereit (AA-CAES).The known systems manage to store the energy, but are insufficient in terms of efficiency (CAES) or not ready for use (AA-CAES).

Bei Verdichtung der Luft entsteht Wärme die den Großteil, der durch Kompressoren umgewandelten Windenergie ausmacht. Die Nichtnutzung dieser Energie ist für den niedrigen Wirkungsgrad bei CAES Kraftwerken verantwortlich. Bei AA-CAES soll dies durch Wärmespeicher behoben werden, was allerdings große Anforderungen an Speichertechnik und dies, wiederum hohe Kosten bedeutet. Des Weiteren sind beide Kraftwerkstypen an geologische Gegebenheiten gebunden und somit nicht an den bestmöglichen geografischen Standorten (in der direkten Nähe der Windparks) einsetzbar. Hohe Übertragungsverluste würden das System unwirtschaftlich machen.When the air is compressed, it generates the heat that makes up most of the wind energy converted by compressors. The non-use of this energy is responsible for the low efficiency of CAES power plants. With AA-CAES, this is to be remedied by heat storage, which, however, means great demands on storage technology and this, again high costs. Furthermore, both types of power plants are bound by geological conditions and thus can not be used at the best possible geographical locations (in the immediate vicinity of the wind farms). High transmission losses would make the system uneconomical.

Anspruch der Erfindung ist es, Windenergie direkt am Ort der Erzeugung zu speichern. Von hieraus kann sie dann bei Bedarf abgegeben werden. Somit ist auch ein Einsatz im Inselbetrieb denkbar. Als Speicher soll ein hydropneumatischer Speicher verwendet werden, der infolge eines integrierten Wärmetauschsystems einen hohen thermischen Wirkungsgrad besitzt und somit über dem von CAES und AA-CAES Technik liegt. Funktion und Ausführungsbeispiele werden im Folgenden beschrieben.Claim of the invention is to store wind energy directly at the place of production. From here it can then be submitted if necessary. Thus, a use in island operation is conceivable. As a memory, a hydropneumatic storage is to be used, which has a high thermal efficiency as a result of an integrated heat exchange system and thus above that of CAES and AA-CAES technology. Function and embodiments will be described below.

Der Speicherinhalt kann grob mit folgender Formel berechnet werden: Max. gespeicherte Energie E_max/kWh = f_sp·Druck_max/bar·Volumen/m³ The memory contents can roughly be calculated using the following formula: Max. Stored energy E _max / kWh = f _sp · pressure _max / bar · volume / m ³

Der Speicherfaktor f_sp liegt im Bereich 0,008...0,010.The storage factor f _sp is in the range 0.008 ... 0.010.

Ausführungsbeispieleembodiments

Im Folgenden werden mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen näher beschrieben. In allen Zeichnungen haben gleiche Bezugszeichen die gleiche Bedeutung und werden daher gegebenenfalls nur einmal erläutert.In the following, several embodiments of the invention will be described in more detail with reference to drawings. In all drawings, like reference numerals have the same meaning and therefore may be explained only once.

Ausführungsbeispiel nach Fig. 1a bzw. Fig. 1b:Exemplary embodiment according to FIG. 1a or FIG. 1b:

Mit überschüssiger Energie, zum Beispiel aus Windkraftanlagen, Photovoltaikanlagen etc., wird eine hocheffiziente, ggf. bezüglich Leistung steuerbare Hydraulikpumpe (1), zum Beispiel mit einem Wirkungsgrad von 98%, betrieben, welche eine Flüssigkeit (2) in einen Druckbehälter (4) aus Metall pumpt. Als Flüssigkeit (2) kann hier, wie bei allen folgenden Ausführungsbeispielen ein Hydrauliköl oder auch Süßwasser bzw. Mehrwasser in Frage kommen. Der Druckbehälter (4) ist zu Beginn zu einem gewissen Grad mit Flüssigkeit (2) gefüllt, danach wird er über das Ventil (5) mit einem Gas (3) vorgespannt, so dass im Inneren deutlich höherer Druck als Außen herrscht. Als Gas (3) kommen zum Beispiel Luft oder Stickstoff in Frage. Die Innenseite des Druckbehälters (4) muss je nach Art der Flüssigkeit (3) und des Gases (2) gegen eventuelle Korrosion oder andere materialschädigende Einflüsse geschützt sein. Liegt überschüssige Energie an, wird Flüssigkeit (2) in den Druckbehälter (4) gepumpt und es findet eine Kompression des Gases (3) und eine Druckerhöhung desselben statt. Es ist zu erwarten, dass die Temperatur des Gases (3) dadurch ansteigt, diese Wärme wird durch das Wärmetauschsystem (16) aufgenommen, wodurch sie im Gesamtsystem enthalten bleibt. Mit welcher Geschwindigkeit und Drehzahl das Einbringen der Flüssigkeit (2) geschehen soll, hängt vom optimalen Verhältnis zwischen Temperatur, Druck und den verwendeten Fluiden ab. Im Betrieb wird dies durch die Steuerung (8) geregelt, welche in der Skizze ebenfalls angedeutet ist. Sie ist außerdem für die Ventilsteuerung zum Befüllen über Ventil (6) und zum Ablassen der Flüssigkeit (2) über Ventil (7) verantwortlich. Die Flüssigkeit (2) kann gemäß 1a über einen geschlossenen Kreislauf geführt werden, bestehend aus der sogenannten Hydraulikzustromleitung (9), Hydraulikabstromleitung (10) und den Versorgungsleitungen (11), (12), als Reservoir dient der Speicherbehälter (13). Alternativ ist auch ein offener Kreislauf für die Speicherungsfunktion möglich (vgl. 1b). Diese beiden Varianten gelten auch für alle anderen Ausführungsbeispiele. Soll nun bei Bedarf Strom erzeugt werden, öffnet die Steuerung (8) das Ventil (7) und die Flüssigkeit (2) wird über die Hydraulikabstromleitung (10) des hocheffizienten, ggf. bezüglich Leistung steuerbaren Hydraulikmotors (14), zum Beispiel mit einem Wirkungsgrad von 99%, zugeführt, der wiederum den Generator (15) antreibt und die gespeicherte Energie an das Netz abgibt. Die durch das Wärmetauschsystem (16) aufgenommene Wärme wird beim Ablassen wieder an das expandierende Gas (3) abgegeben, somit entsteht ein wesentlich geringerer Wärmeverlust, der einen höheren Wirkungsgrad zur Folge hat. Die Flüssigkeit (2) wird nach Verlassen des Hydraulikmotors (14) in den Speicherbehälter (13) zurückgeführt. Die Steuerung (8) regelt im Übrigen wie viel Flüssigkeit (2) aus dem Druckbehälter (4) entlassen wird. Das Ventil (7) soll geschlossen werden, sobald der Druck im Druckbehälter (4) dem Vorspanndruck entspricht.With excess energy, for example from wind turbines, photovoltaic systems, etc., is a highly efficient, possibly power controllable hydraulic pump ( 1 ), for example with an efficiency of 98%, which is a liquid ( 2 ) in a pressure vessel ( 4 ) pumps from metal. As a liquid ( 2 ) can here, as in all the following embodiments, a hydraulic oil or fresh water or more water come into question. The pressure vessel ( 4 ) is at the beginning to some extent with liquid ( 2 ), then it is via the valve ( 5 ) with a gas ( 3 ) biased, so that there is much higher pressure inside than outside. As gas ( 3 ), for example, air or nitrogen come into question. The inside of the pressure vessel ( 4 ) depends on the type of liquid ( 3 ) and the gas ( 2 ) against possible corrosion or other material damaging influences. If there is excess energy, liquid ( 2 ) in the pressure vessel ( 4 ) and it finds a compression of the gas ( 3 ) and an increase in pressure of the same. It is to be expected that the temperature of the gas ( 3 ) increases, this heat is through the heat exchange system ( 16 ), which keeps it in the overall system. At which speed and speed the introduction of the liquid ( 2 ) depends on the optimum relationship between temperature, pressure and the fluids used. In operation, this is done by the controller ( 8th ), which is also indicated in the sketch. It is also suitable for valve control for filling via valve ( 6 ) and for draining the liquid ( 2 ) via valve ( 7 ) responsible. The liquid ( 2 ) can according to 1a via a closed circuit, consisting of the so-called hydraulic supply line ( 9 ), Hydraulic outflow line ( 10 ) and the supply lines ( 11 ) 12 ), as a reservoir is the storage container ( 13 ). Alternatively, an open circuit for the storage function is possible (see. 1b ). These two variants also apply to all other embodiments. If electricity is to be generated when needed, the controller opens ( 8th ) the valve ( 7 ) and the liquid ( 2 ) is via the hydraulic outlet ( 10 ) of the high-efficiency, optionally power-controllable hydraulic motor ( 14 ), for example, with an efficiency of 99%, fed, in turn, the generator ( 15 ) and sends the stored energy to the network. The through the heat exchange system ( 16 ) absorbed heat when draining back to the expanding gas ( 3 ), thus resulting in a much lower heat loss, which has a higher efficiency result. The liquid ( 2 ) after leaving the hydraulic motor ( 14 ) in the storage container ( 13 ) returned. The control ( 8th ) regulates by the way how much liquid ( 2 ) from the pressure vessel ( 4 ) is dismissed. The valve ( 7 ) should be closed as soon as the pressure in the pressure vessel ( 4 ) corresponds to the bias pressure.

Das System kann außerdem – zum Beispiel bei vollgefülltem Speicher – auch mit einer direkten Energieübertragung unter Verzicht auf Zwischenspeicherung arbeiten. Dazu werden die Ventile (6) und (7) geschlossen und das Ventil (22) geöffnet.The system can also - for example, with full memory - also work with a direct energy transfer and waiving caching. For this purpose, the valves ( 6 ) and ( 7 ) and the valve ( 22 ) open.

Ausführungsbeispiel nach Fig. 2:Embodiment of FIG. 2:

Das Prinzip der Energiespeicherung durch Verdrängung eines Mediums wurde bereits im Ausführungsbeispiel nach 1 erläutert. Wesentliche Änderung ist bei 2, dass das Gas in einer Blase (17) gespeichert ist. Das bedeutet, Gas (3) und Flüssigkeit (2) sind voneinander getrennt. Bei bestimmten Gas/Flüssigkeits-Paaren kann es, aufgrund des hohen Drucks im Inneren zum Lösen des Gases (3) in der Flüssigkeit (2) kommen. Dies würde einen permanenten Stoffaustrag des Gases (3) aus dem System bedeuten. Das heißt, jedes Mal wenn die Steuerung (8) das Ventil (7) öffnet und Flüssigkeit (3) hinausströmt, würde ein Teil des Gases (3) verloren gehen. Nachteilig dürfte sich hierbei der Wärmeübergang bei Kompression zwischen dem Gas (3) und der Flüssigkeit (2) gestalten. Das Blasenmaterial sollte ein gut dehnbarer Stoff sein und außerdem gute Eigenschaften bezüglich Diffusion besitzen. Auf die Darstellung des in 1a/1b angegebenen Wärmetauschsystems (16) wurde bei den weiteren Darstellungen verzichtet; es gilt in jedem Fall als integriert. Außerdem wurde auf die Darstellung der Möglichkeit des offenen Systems (analog 1b) verzichtet; diese Möglichkeit gilt bei allen weiteren Ausführungsbeispielen als Option.The principle of energy storage by displacement of a medium has already been in the embodiment 1 explained. Significant change is in 2 that the gas in a bubble ( 17 ) is stored. That means gas ( 3 ) and liquid ( 2 ) are separated from each other. For certain gas / liquid pairs, it may be due to the high pressure inside to release the gas ( 3 ) in the liquid ( 2 ) come. This would be a permanent substance discharge of the gas ( 3 ) from the system. That is, every time the controller ( 8th ) the valve ( 7 ) opens and liquid ( 3 ), part of the gas ( 3 ) get lost. The disadvantage here is the heat transfer during compression between the gas ( 3 ) and the liquid ( 2 ) shape. The bladder material should be a good stretchable material and also have good diffusion properties. On the representation of in 1a / 1b specified heat exchange system ( 16 ) was omitted in the other illustrations; In any case, it is considered integrated. In addition, the presentation of the possibility of the open system (analog 1b ) waived; This option is an option in all other embodiments.

Ausführungsbeispiel nach Fig. 3:Embodiment of FIG. 3:

3 verfolgt das gleiche Interesse wie 2 – den Stoffaustrag des Gases (3) zu verhindern. Der Unterschied besteht darin, dass hier die Flüssigkeit (2) in einer Blase (18) geführt wird. 3 pursues the same interest as 2 - the substance discharge of the gas ( 3 ) to prevent. The difference is that here the liquid ( 2 ) in a bubble ( 18 ) to be led.

Auf die Darstellung des in 1a/1b angegebenen Wärmetauschsystems (16) wurde in der Darstellung verzichtet; es gilt in jedem Fall als integriert. Außerdem wurde auf die Darstellung der Möglichkeit des offenen Systems (analog 1b) verzichtet; diese Möglichkeit gilt ebenfalls als Option.On the representation of in 1a / 1b specified heat exchange system ( 16 ) was omitted in the presentation; In any case, it is considered integrated. In addition, the presentation of the possibility of the open system (analog 1b ) waived; this possibility is also an option.

Ausführungsbeispiel nach Fig. 4:Embodiment of FIG. 4:

Falls die Flüssigkeit (2) nicht ausreicht, um die entstehende Wärme aufzunehmen ist es möglich den gesamten Druckbehälter (4) mit entsprechendem Dämmmaterial (19) zu isolieren. Dabei könnte der größte Teil, der freiwerdenden Wärme im System verbleiben. Machbar ist diese Variante für alle 1–3. Die Zeichnung bezieht sich auf eine Ausführung nach 2. Es ist anzunehmen das die Dämmung dort sinnvoller ist, wo der Wärmeübergang zwischen Flüssigkeit (2) und Gas (3) durch eine Blase (17, 18) behindert ist und ein stärkerer Temperaturausgleich durch die Außenwand des Druckbehälters (4) stattfinden wird.If the liquid ( 2 ) is insufficient to absorb the resulting heat it is possible the entire pressure vessel ( 4 ) with appropriate insulation material ( 19 ) to isolate. The largest part of the released heat could remain in the system. This variant is feasible for everyone 1 - 3 , The drawing refers to an embodiment 2 , It is likely that the insulation is more useful where the heat transfer between liquid ( 2 ) and gas ( 3 ) through a bubble ( 17 . 18 ) and a stronger temperature compensation by the outer wall of the pressure vessel ( 4 ) will be held.

Auf die Darstellung des in 1a/1b angegebenen Wärmetauschsystems (16) wurde in der Darstellung verzichtet; es gilt in jedem Fall als integriert. Außerdem wurde auf die Darstellung der Möglichkeit des offenen Systems (analog 1b) verzichtet; diese Möglichkeit gilt ebenfalls als Option.On the representation of in 1a / 1b specified heat exchange system ( 16 ) was omitted in the presentation; In any case, it is considered integrated. In addition, the presentation of the possibility of the open system (analog 1b ) waived; this possibility is also an option.

Ausführung nach Fig. 5:Embodiment of FIG. 5:

5 stellt eine mögliche Form des Wärmetauschsystems dar. Hier wird davon ausgegangen, dass die Flüssigkeit (3) schneller abgeführt wird, als das das Gas (3) dessen Wärme während der Expansion aufnehmen kann. Gelöst wurde dies, indem die Flüssigkeit (3) nach dem Ablassen über Ventil (7) durch Wärmetauscherrohre (20) um den Druckbehälter (4) geführt wird und so einen Teil seiner Wärme an das expandierende Gas (2) abgeben kann. Die Wärmeaustauschrohre (20) lassen sich auf alle anderen Figuren übertragen. 5 represents a possible form of the heat exchange system. Here it is assumed that the liquid ( 3 ) is discharged faster than the gas ( 3 ) whose heat can absorb during expansion. This was solved by the liquid ( 3 ) after draining via valve ( 7 ) through heat exchanger tubes ( 20 ) around the pressure vessel ( 4 ) and so a part of its heat to the expanding gas ( 2 ). The Heat exchange tubes ( 20 ) can be transferred to all other figures.

Ergänzend bzw. alternativ zu 5 kann das Wärmetauschsystem auch mit einem solaren Wärmetauscher versehen werden; dadurch können bei geeigneter Regelung zusätzlich solarthermische Energie in Form von mechanischer Energie gespeichert und später in elektrische Energie umgewandelt werden.In addition or as an alternative to 5 the heat exchange system can also be provided with a solar heat exchanger; As a result, with appropriate control, additional solar thermal energy can be stored in the form of mechanical energy and later converted into electrical energy.

Auf die Darstellung des in 1a/1b angegebenen Wärmetauschsystems (16) wurde in der Darstellung verzichtet; es gilt in jedem Fall als integriert. Außerdem wurde auf die Darstellung der Möglichkeit des offenen Systems (analog 1b) verzichtet; diese Möglichkeit gilt ebenfalls als Option.On the representation of in 1a / 1b specified heat exchange system ( 16 ) was omitted in the presentation; In any case, it is considered integrated. In addition, the presentation of the possibility of the open system (analog 1b ) waived; this possibility is also an option.

Nachfolgend werden einige vorteilhafte Merkmale der Erfindung zusammengefasst:
Vorteilhaft ist, dass bei der Anlage der Hydraulikspeicher mit einem hocheffizienten Hydraulikmotor und einer hocheffizienten Hydraulikpumpe in einem Speichersystem funktionsmäßig verbunden ist,
dass ein Wärmetauschsystem integriert ist, das sichert,
dass entstehende Wärme beim Komprimieren bzw. entstehende Kälte beim Entspannen im System verbleibt, so dass die thermisch bedingten Verluste minimal sind,
dass als Speicherbehälter ein Blasenspeicher verwendet wird,
dass als Speicherbehälter ein Kolbenspeicher zur Kompression von Gas, zum Beispiel Stickstoff oder Luft, mit hydraulisch angetriebenen Kolben verwendet wird (nicht bildlich dargestellt)
dass ein inverser Blasenspeicher (Flüssigkeit in der Blase) verwendet wird,
dass die verwendete Blase Teil des Wärmetauschsystems ist,
dass der Speicherbehälter von außen thermisch isoliert wird,
dass das Wärmetauschsystem durch ein thermisch verbundenes Rohrleitungssystem über die Oberfläche des Speichers für die Zu- und/oder Ableitung der Hydraulikflüssigkeit realisiert wird,
dass das Wärmetauschsystem durch einen solaren Wärmetauscher ergänzt wird,
dass das System mit Anlagen zur Erzeugung erneuerbarer Energien, zum Beispiel Sonnen- bzw. Windenergie, funktionsmäßig verbunden wird,
dass der Speicher eine Form eines Rohres mit beidseitig runden gewölbten Abschlusskappen hat, wobei die Abschlusskappen mit Dichtung verschraubt oder vernietet, dicht verklebt, angeschweißt oder anderweitig gasdicht angebracht sein können,
dass der Speicher die Form einer Druckgasflasche haben kann,
dass der Speicher in beliebiger Lage genutzt werden kann: senkrecht, waagerecht, Schräglage, auf einer beweglichen oder festen Unterlage etc.
dass der Speicher überirdisch, unterirdisch, auf dem Wasser, unter der Wasseroberfläche bzw. in Kombination von diesen Platzierungsarten platziert und funktionell, wie beschrieben, genutzt werden kann,
dass der Speicher in nahezu beliebiger Größe von weniger als 1 Liter bis über 1000 m³ hergestellt und funktionell, wie beschrieben, genutzt werden kann,
dass in einem System, wie beschrieben, mehrere Speicher zu einem Gesamtspeicher integriert werden,
dass das hydraulische System wahlweise offen oder geschlossen betrieben werden kann,
dass anstelle des Motors direkt die kraftübertragende Welle einer erneuerbaren Energie, zum Beispiel Windkraft, Wasserkraft, Gezeitenkraft, Strömungskraft etc., angekuppelt wird,
dass anstelle des Generators direkt die Antriebswelle einer zu versorgenden Anlage oder Maschine oder Fahrzeuges angekuppelt wird,
dass bei voll geladenem Speicher die Energie verlustarm vom Erzeuger zur Nutzung transportiert wird.Hereinafter some advantageous features of the invention are summarized:
It is advantageous that in the system of the hydraulic accumulator is operatively connected to a highly efficient hydraulic motor and a high-efficiency hydraulic pump in a storage system,
that a heat exchange system is integrated, which ensures
that resulting heat during compression or resulting cold when relaxing in the system remains, so that the thermal losses are minimal,
that a bladder accumulator is used as storage container,
in that a piston accumulator for compressing gas, for example nitrogen or air, with hydraulically driven pistons is used as storage container (not illustrated)
that an inverse bladder (fluid in the bladder) is used
the bladder used is part of the heat exchange system,
that the storage container is thermally insulated from the outside,
that the heat exchange system is realized by a thermally connected piping system via the surface of the accumulator for the supply and / or discharge of the hydraulic fluid,
that the heat exchange system is supplemented by a solar heat exchanger,
that the system is functionally linked to renewable energy production facilities, for example solar or wind energy,
that the memory has a shape of a tube with round curved end caps on both sides, wherein the end caps can be screwed or riveted with seal, tightly glued, welded or otherwise gas-tight,
that the storage can be in the form of a compressed gas cylinder,
that the storage can be used in any position: vertical, horizontal, inclined, on a movable or firm surface etc.
that the store can be placed above ground, underground, on the water, under the water surface or in combination of these types of placement and functionally as described, can be used,
that the storage can be produced in almost any size of less than 1 liter to over 1000 m ³ and functionally, as described, can be used,
that in a system, as described, several memories are integrated into a total memory,
that the hydraulic system can be operated open or closed,
that instead of the motor directly the power transmitting shaft of a renewable energy, for example wind power, water power, tidal power, flow force, etc., is coupled,
that instead of the generator, the drive shaft of a system or machine or vehicle to be supplied is coupled directly,
that when the storage tank is fully charged, the energy is transported from the producer to the production site with little loss.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11

Hydraulikpumpehydraulic pump

22

Hydraulikflüssigkeithydraulic fluid

33

Gasgas

44

Druckspeicher, DruckbehälterAccumulator, pressure vessel

55

VentilValve

66

VentilValve

77

VentilValve

88th

Steuerungcontrol

99

HydraulikzustromleitungHydraulic inflow line

1010

HydraulikabstromleitungHydraulikabstromleitung

1111

Versorgungsleitungsupply line

1212

Versorgungsleitungsupply line

1313

Speicherbehälterstorage container

1414

Hydraulikmotorhydraulic motor

1515

Generatorgenerator

1616

Wärmetauscher und -speicherHeat exchangers and storage

1717

Blasebladder

1818

Blasebladder

2020

WärmeaustauschrohreHeat exchange tubes

2222

VentilValve

MM

Motorengine

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

• http://webcache.***usercontent.com/search?q=cache:aL66SPP4OUQJ:www.erneuerbare-energien.de/inhalt/4642/+zukunft+anteil+windernergie&cd=1&hl=de&ct=clnk&gl=de&source=www.***.de [0003] http://webcache.***usercontent.com/search?q=cache:aL66SPP4OUQJ:www.erneuerbare-energien.de/inhalt/4642/+zukunft+anteil+windernergie&cd=1&hl=de&ct=clnk&gl=de&source=www.***.de [0003]
• http://www.bine.info/hauptnavigation/publikationen/publikation/druckluftspeicher-kraftwerke/ [0010] http://www.bine.info/hauptnavigation/publikationen/publikation/druckluftspeicher-kraftwerke/ [0010]
• http://www.bine.info/hauptnavigation/publikationen/publikation/druckluftspeicher-kraftwerke/ [0014] http://www.bine.info/hauptnavigation/publikationen/publikation/druckluftspeicher-kraftwerke/ [0014]

Claims (10)

Anlage zur Speicherung von Energie, vorzugsweise erneuerbarer Energie, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage eine Hydraulikpumpe (1) mit elektrischem Motor (M), einen hydropneumatischen Druckspeicher (4) und einen Hydraulikmotor (14) mit elektrischem Generator (15) umfasst, dass die Hydraulikpumpe (1) mit dem Druckspeicher (4) zur Einspeisung von Hydraulikflüssigkeit (2) unter Druck und der Hydraulikmotor (14) mit dem Druckspeicher (4) zur Abgabe von Hydraulikflüssigkeit (2) unter Druck verbunden sind und dass der Druckspeicher (4) zur Speicherung der Hydraulikflüssigkeit (2) und von Gas (3) unter Druck ausgelegt ist und dass ein Wärmetauscher und -speicher zur Aufnahme, Speicherung und Abgabe der bei der Kompression/Entspannung des Gases (3) im Druckspeicher (4) entstehenden Wärme/Kälte vorgesehen ist und dass das System als offenes oder geschlossenes System betreibbar ist.System for storing energy, preferably renewable energy, characterized in that the system is a hydraulic pump ( 1 ) with electric motor (M), a hydropneumatic accumulator ( 4 ) and a hydraulic motor ( 14 ) with electric generator ( 15 ) includes that the hydraulic pump ( 1 ) with the accumulator ( 4 ) for the supply of hydraulic fluid ( 2 ) under pressure and the hydraulic motor ( 14 ) with the accumulator ( 4 ) for the delivery of hydraulic fluid ( 2 ) are connected under pressure and that the accumulator ( 4 ) for storing the hydraulic fluid ( 2 ) and gas ( 3 ) and that a heat exchanger and accumulator for receiving, storing and discharging the gas during compression / expansion of the gas ( 3 ) in the accumulator ( 4 ) is provided heat / cold and that the system is operable as an open or closed system. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckspeicher (4) als Blasenspeicher mit einer Blase (17) ausgebildet ist.Plant according to claim 1, characterized in that the accumulator ( 4 ) as bladder memory with a blister ( 17 ) is trained. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckspeicher (4) als inverser Blasenspeicher ausgebildet ist, wobei die Hydraulikflüssigkeit (2) innerhalb einer Blase (18) angeordnet ist.Plant according to claim 1, characterized in that the accumulator ( 4 ) is designed as an inverse bladder accumulator, wherein the hydraulic fluid ( 2 ) within a bubble ( 18 ) is arranged. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher und -speicher die Blase (17, 18) umfasst.Installation according to claim 1, characterized in that the heat exchanger and storage store the bladder ( 17 . 18 ). Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckspeicher (4) als Kolbenspeicher mit einem hydraulisch antreibbaren Kolben ausgebildet ist und der Hydraulikarbeitszylinder über getrennte Hydraulikleitungen pressbar und/oder entspannbar ist.Plant according to claim 1, characterized in that the accumulator ( 4 ) is formed as a piston accumulator with a hydraulically driven piston and the hydraulic working cylinder via separate hydraulic lines can be pressed and / or relaxed. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckspeicher (4) nach außen thermisch isoliert ist.Plant according to claim 1, characterized in that the accumulator ( 4 ) is thermally insulated to the outside. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher und -speicher (16) ein mit dem Druckspeicher (4) thermisch verbundenes Rohrleitungssystem (20) für den Zu- und/oder Abfluss der Hydraulikflüssigkeit (2) in den und aus dem Druckspeicher (4) umfasst.Installation according to claim 1, characterized in that the heat exchanger and storage ( 16 ) with the accumulator ( 4 ) thermally connected piping system ( 20 ) for the inflow and / or outflow of the hydraulic fluid ( 2 ) in and out of the accumulator ( 4 ). Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher und -speicher (16) einen solaren Wärmetauscher umfasst.Installation according to claim 1, characterized in that the heat exchanger and storage ( 16 ) comprises a solar heat exchanger. Anlage zur Erzeugung erneuerbarer Energie aus Sonnen-, Windenergie und dergleichen, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage zur Erzeugung erneuerbarer Energie eine Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zur Speicherung der Energie umfasst.Plant for the production of renewable energy from solar, wind energy and the like, characterized in that the plant for the production of renewable energy comprises a plant according to one of claims 1 to 8 for storing the energy. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Speicher in einem System funktionell verbunden und integriert sind.Installation according to claim 1, characterized in that a plurality of memories are functionally connected and integrated in a system.

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