DE10312594A1

DE10312594A1 - Energieversorgungsanordnung

Info

Publication number: DE10312594A1
Application number: DE10312594A
Authority: DE
Original assignee: MICHALAK HEIN
Current assignee: MICHALAK, HEIN, 14193 BERLIN, DE
Priority date: 2002-04-15
Filing date: 2003-03-21
Publication date: 2003-10-30

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Energieversorgungsanordnung für einzelne oder mehrere Windkraftanlagen oder andere Energiequellen zur geregelten Einspeisung von Energien in ein Energieübertragungssystem. DOLLAR A Die Speicherung von erzeugter Energie erfolgt in der Art, dass unter Nutzung von Wasserstoff und/oder Druckluft als Energiespeicher und von anderen Hilfsenergien, die auf elektro-chemischer Basis hergestellt werden, eine Energiewandlung, eine Energiespeicherung, erfolgt und die so gewandelten und gespeicherten Energien im Bedarfsfalle zur geregelten Einspeisung von Energien in ein Energieübertragungssystem genutzt werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Energieversorgungsanordnung für einzelne oder mehrere Windkraftanlagen oder andere Energiequellen zur geregelten Einspeisung von Energien in ein Energieübertragungssystem.

Windkraftanlagen sind bereits seit einigen Jahren in der Praxis im Einsatz, haben sich als alternative Energiequellen etabliert und werden im verstärkten Maße zur Energieerzeugung genutzt. Derartige Windkraftanlagen werden als Einzelanlagen aufgebaut, aber vorrangig hat sich die Anordnung mehrerer Windkraftanlagen in so genannten Windparks durchgesetzt.

Wie bei jeder Energieerzeugungsanlage, steht auch vor den Energieerzeugungsanlagen mittels Windkraft das Problem, die erzeugte Energie direkt an den Verbraucher bzw. an ein Verbrauchernetz abzugeben. Zu viel erzeugte Energie führt zu Abschaltungen der Energieerzeugungsanlagen oder Lastschwankungen und somit weitestgehend zur Unrentabilität der entsprechenden Anlagen.

Die Erfindung stellt sich daher die Aufgabe, eine Energieversorgungsanordnung für einzelne oder mehrere Windkraftanlagen oder andere Energiequellen zu entwickeln, mit der erzeugte Energien gespeichert und im Bedarfsfalle in Energieübertragungssysteme eingespeist, aber auch Energien aus Energieübertragungssystemen gespeichert werden können, wobei mit der zu schaffenden Energieversorgungsanordnung die Nachteile der bekannten Lösungen weitestgehend vermieden werden sollen. Gleichfalls soll die Produktion von definiertem Fahrplan-Strom zur Abdeckung von Spitzenlast gesichert werden.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Lösungen und besondere Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Erfindungsgemäß wir die Aufgabe durch eine Energieversorgungsanordnung für einzelne oder mehrere Windkraftanlagen oder andere Energiequellen derart gelöst, dass unter Nutzung von Wasserstoff oder/und Druckluft als Energiespeicher und von anderen Hilfsenergien, die auf elektro-chemischer Basis hergestellt werden, eine Energiewandlung, eine Energiespeicherung, erfolgt und die so gewandelten und gespeicherten Energien im Bedarfsfall zur geregelten Einspeisung von Energien in ein Energieübertragungssystem genutzt werden.

Dabei sieht die Erfindung vor, dass sowohl die gespeicherten Energien in ihrer vorliegenden Form in Leitungssystemen oder aber nach Umwandlung in Form von elektrischer Energie in Energieübertragungssystemen eingespeist werden können, aber auch die Abnahme von elektrischer Energie aus dem Energieübertragungssystem möglich ist. Erfindungsgemäß kann mit dieser Energieübertragungsanordnung ein definierter Fahrplan-Strom zur Abdeckung von Spitzenlast produziert werden.

Mit nachfolgendem Ausführungsbeispiel soll die Erfindung näher erläutert werden.
Die dazugehörige Zeichnung verdeutlicht in einem Blockschaltbild die Anordnung der einzelnen Funktionseinheiten der Versorgungsanordnung sowie in Form eines Verfahrensschemas deren verfahrensmäßige Verknüpfung untereinander.
Die in der Zeichnung dargestellte Versorgungsanordnung ermöglicht, dass Windkraftanlagen jeder Baugröße, mit den Bezugszahlen 1, 2 und 3 gekennzeichnet, inklusive anderer Energiequellen die erzeugten elektrischen Energien an ein Energieübertragungssystem 8 abgeben und parallel oder ausschließlich einen Energiewandler/Elektrolyser 4 (hier mit einer Produktion von bis zu 800 Nm³/Stunde/pro Einheit und einem Prozessdruck von bis zu 30 bar) zur Produktion von Wasserstoff oder eine Einrichtung 5 zur Erzeugung von Druckluft betreiben. Die Nachschaltung weiterer Wandler auch auf elektro-chemischer Basis wird durch die Erfindung abgedeckt und ist Bestandteil dieser Anordnung.
Lastschwankungen, also zusätzlich bereitgestellte elektrische Energie, werden so abgeführt und in speicherbare Energien - mit Wasserstoff oder Druckluft als Energieträger - umgewandelt. Weiterhin werden zusätzlich vom Energieübertragungssystem bereitgestellte Energien abgenommen und in Form von Wasserstoff und/oder Druckluft umgewandelt.
Gespeichert werden diese Energien in Speichereinheiten, die als Behälter ausgebildet sind oder direkt im Erdreich. Röhrenspeicher werden modular in Größen bis zu 1 Mio. Nm³ Speichervolumen, bei Prozessdrücken von bis zu 50 bar genutzt.
Die vom Energiewandler 4 (Elektrolyseur) bereitgestellte Energie wird in einer Speichereinheit 6 (Behälter oder Röhrenspeicher) und die von der Einrichtung 5 (Kompressor) erzeugte Druckluft wird in der Speichereinheit 7 (Behälter oder Röhrenspeicher) gespeichert. Diese Energien können jederzeit für eine elektrische Rückführung 10 und somit zur Einspeisung in ein Energieübertragungssystem 8 genutzt werden.
Die elektrische Rückführung 10 kann dabei als ein Turbosatz, als ein Generatorsatz oder als ein GUD - ein Gas- und Dampfgenerator - ausgebildet sein, um elektrische Energie aus Wasserstoff, Druck, Erdgas und Dampf inklusive Fernwärme zu gewinnen. Bei der Verwendung von Wasserstoff werden Motor-Generatoren-Sets mit den verschiedensten Leistungsstufen (z. B. 0,5; 1; 1,5 . . .) bis zu 5 MW je Leistungsmodul eingesetzt. Mehrere Wasserstoffmotore werden im Tandembetrieb mit Generatorkopplung gefahren. Die Einspeisung externer Energieträger wie Erdgas und Dampf, in dem dargestellten Verfahrensschema nicht dargestellt, kann hierbei eingeschlossen werden. Die Kombination und Verknüpfung der elektrischen Rückführung 10 erfolgt in Abhängigkeit von den vorhandenen externen Energieträgern.
Lastschwankungen, also zusätzlich bereitgestellte elektrische Energie, werden so abgeführt und in speicherbare Energien - mit Wasserstoff und/oder Druckluft als Energieträger - umgewandelt. Weiterhin können so Regelenergien (bei Energiebedarf oder Energieüberschuss) dem Energieübertragungssystem zugeführt und abgenommen werden.
Über einen vorgesehenen Regler 9 können sowohl Regelfunktionen als auch Steueraufgaben realisiert werden. Ein Ist-/Sollwert-Abgleich der Energien erfolgt aus den Energiequellen, hier den Windkraftanlagen 1 bis 3, dem Energieübertragungssystem und der Sollwertvorgabe im Regler 9. Die Anordnung gleicht Lastschwankungen durch Abführung und Einspeisung von elektrischer Energie aus und nutzt hierbei Wasserstoff bzw. Druckluft als Energieträger oder anderer, auf elektro-chemischer Basis hergestellten Hilfsenergie. Die Einspeisung ausschließlich gespeicherter elektrischer Energie in das Energieübertragungssystem 8, je nach Bedarf, wird zur Produktion von Fahrplan-Strom und zur Abdeckung von Spitzenlast genutzt, erhöht die Wirtschaftlichkeit und wird gemäß den nach der Erfindung ausgebildeten Energieversorgungsanordnungen realisiert.

Claims

1. Energieversorgungsanordnung für einzelne oder mehrere Windkraftanlagen oder anderer Energiequellen, dadurch gekennzeichnet, dass die erzeugte Energie gewandelt, gespeichert und im Bedarfsfalle in der vorliegenden Energieart oder in Rückwandlung in elektrische Energie an Energieübertragungssysteme abgegeben wird, wobei die Verknüpfung mit gespeicherten Energieträgern, hier Wasserstoff und/oder Druckluft, zum Ausgleich von Lastschwankungen und deren Regelung erfolgt, wobei die gespeicherten Energieträger aus den genannten, primären Energien gewonnen werden.

2. Energieversorgungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung aus Windkraftanlagen (1; 2; 3) jeder Leistungsstufe, einem Energiewandler/Elektrolyseur (4) sowie einer Einrichtung (5) zur Erzeugung von Druckluft und Speichereinheiten (6; 7) besteht, wobei in dieser Anordnung zur Aufnahme und Abgabe von Energien ein Übertragungssystem (8), ein Regler (9) und Rückführungseinrichtungen (10) vorgesehen sind.

3. Energieversorgungsanordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass Energien nicht nur an das Energieübertragungssystem abgegeben, sondern auch aufgenommen werden können in Form der Abgabe und Aufnahme von Regelenergie an das Energieübertragungssystem.

4. Energieversorgungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichereinheiten (6; 7), Behälter oder Röhrenspeicher mit Betriebsdrücken bis zu 50 bar im Erdreich oder obererdig angeordnet sind und das Erdreich als Speicher in Form von Kavernen genutzt wird.

5. Energieversorgungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die parallele und serielle Nutzung von externen Energieträgern, hier Erdgas und Dampf, durch Einsatz und Kombination der Einrichtung (10) in Form eines Turbosatzes, eines Generatorsatzes oder eines GUD erfolgt.

6. Energieversorgungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass beim Einsatz von Wasserstoffmotoren in Verbindung mit Generatoren, zur Rückverstromung, der Tandembetrieb von Wasserstoffmotoren den Aufbau von Leistungsstufen bis zu 10 MW ermöglicht.

7. Energieversorgungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass Energiepotentiale durch diese Anordnung in der Zeitachse, in der Zeit, verschoben werden.

8. Energieversorgungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass Wasserstoff und/oder Druckluft in der Energieversorgungsanordnung, als beschriebenes Regelsystem, als Regelglied dienen.

9. Energieversorgungsanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Abdeckung von Spitzenlast und zum freien Verkauf ein fest definierter Fahrplan-Strom produziert wird.