WO2012167783A2 - Tankspeicherkraftwerk und verfahren zur herstellung eines tankspeicherkraftwerks - Google Patents

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    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/16—Mechanical energy storage, e.g. flywheels or pressurised fluids

Definitions

  • the object of the invention is therefore to provide a tank storage power plant which is simple and inexpensive to produce.
  • the tank storage power plant comprises a container arranged in a liquid reservoir
  • Vent tube one end of which is connected to the container and the other end over the liquid surface of the liquid reservoir extends when it is maximally be ⁇ filled, and a connection pipe which connects the interior of the Benzol ⁇ ters with a pump so that liquid can be pumped from the interior of the container and if it through the connecting pipe back into the container flows in, can drive a generator via a turbine.
  • the pump, turbine and generator need not necessarily be separate components, but that the conveyor of the pump can also form the turbine and its (electric) motor can be the generator.
  • natural liquid reservoirs such as rivers, lakes or oceans can serve as a liquid reservoir.
  • the interior of the container is filled with a bulk material, such as gravel, gravel or mussel ⁇ shells, so that liquid in the container in Zwi ⁇ spaces between bulk material particles is storable, wherein the density of the bulk material is greater than the density the liquid.
  • a bulk material such as gravel, gravel or mussel ⁇ shells
  • the density of the bulk material means the bulk density, not the density of a single bulk material particle (for example, of a pebble), but of a large number of bulk particles of bulk material with the interspaces between them.
  • a container is also to be regarded as filled with bulk material when between the container wall and bulk material has a layer of another material is integrally ⁇ assigns, especially if this is thin in comparison to the off ⁇ expansion of the container.
  • Essential criterion for the lying a filling with bulk material is that the inner ⁇ half of the container filled with liquid void volume is arranged substantially between the bulk material particles.
  • the walls of the container are formed by a liquid-tight tarpaulin or by a metal sheet or a metal wall.
  • the container is mounted on the bottom of the liquid reservoir.
  • a protective layer is arranged, which preferably consists of sand and / or of a metal fabric.
  • Installation costs for the tank storage power plant can be further reduced if the pump, generator and turbine are located on the surface of the liquid contained in the reservoir on a ship or raft, as this can reduce time-consuming underwater installations to a minimum.
  • the tank-storage power plant respect ⁇ Lich of the fluid is operated as a closed system this problem.
  • a further advantageous embodiment of the invention provides that in the bulk material, a vertical tube is installed for level measurement.
  • steps e), f) and g) can also be carried out in a different order than specified.
  • the steps according to the method according to the invention are characterized in that they can be carried out to a large extent from the water surface using (special) ships and require only little underwater work by divers or robots, which leads to a very cost-effective method , This is especially true when the container is prefabricated, for example, by processing a tarp to a bag which is filled with bulk material and then lowered to the bottom of the liquid reservoir.
  • the required connections, pipes, or if necessary, pump and / or Aus stressessbenzol ⁇ ter be installed before filling, but especially before lowering the container, so that the majority of work for the production of the tank storage power plant on water suc ⁇ gen can.
  • FIG. 3 is a possibility of producing a filled with Schüttmateri ⁇ al container.
  • the tank storage power plant 100 consists of a container 4, which is located on the sea or lake bottom 1 on a sand layer 11. This container 4 has a vent tube 3 to the water surface 2. This vent tube is waterproof flanged to the container 4. From the container 4 is a connecting pipe 7 to a pump 6, via a power line 10 with a
  • Power source such as a wind turbine or Wel ⁇ power plant, and the power grid is connected.
  • the pump can circulate the water from the container 4 into an optional flexible container 5.
  • the container 4 is, as shown in detail in Figure 2 in detail, completely filled with a bulk material 13, such as gravel, clam shells or the like.
  • a sand layer 12 can be located in the container below the bulk material. Pumps the pump 6 water from the container 4, then flows through the vent tube 3 air into the container. The pumping process can be ended when the current source 9 does not supply any further current. The pumping process must be stopped when all the water has been pumped out of the container 4.
  • ⁇ sondere as shown in Figure 3 - -
  • a suitable planar surface as possible on the seabed.
  • This area can be covered with sand 11 so that no sharp rocks or other objects stick out of the ground.
  • a waterproof and sufficiently tear-resistant tarpaulin 20 is designed.
  • Sand 12 is again applied to this tarpaulin 20 in the middle area, so that the tarpaulin is well protected against sharp stones.
  • a dewatering ⁇ tion tube 7c is designed. In the next step will be
  • Bulk material 13 preferably gravel with a fixed average radius of the stones, is poured onto the sand bed and the drainage pipe.
  • the tarpaulin is pulled up over the loops 21 with ropes and spread over the gravel, so that the gravel is fully ⁇ constantly covered by the tarpaulin.
  • the drainage pipe 7c is connected to the passage 22 and connected directly to the pipe 7.
  • the vent pipe 3 is connected.
  • the now overlapping tarpaulin is connected and sewn with an adhesive.
  • This vessel has only via the venting tube 3 contact with the atmosphere and via the connecting pipe 7 ⁇ contact with the pump. Additional feedthroughs for sensors are not shown, but possible.
  • Finally can be poured over the tarpaulin still a layer of sand as protection against Ver ⁇ injuries of the tarpaulin.
  • the flexible container 5 is also made of a tear-resistant
  • Tarpaulin made It can be made ashore and sunk in the water. It serves to accommodate the water during emptying of container 4.
  • the flexible container 5 can also be omitted, since it only serves to keep the system clean. It should be avoided that living things or suspended solids from the water in the container 4, as this otherwise loses its volume of work longer term.
  • the tank storage power plant 100 can thus store 2.7 GWh of electricity. This equates to the energy of a wind farm park with 22 5MW wind turbines running one day.
  • the construction costs are proportional to the amount of gravel.
  • the tarpaulin on the surface of the container approaches at the second power of the system radius and is therefore negligible in large systems over the amount of ballast that grows in third power with the system radius.

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Abstract

Bereitgestellt wird ein Tankspeicherkraftwerk (100) mit einem in einem Flüssigkeitsreservoir angeordneten Behälter (4), mit einem Entlüftungsrohr (3), dessen eines Ende mit dem Behälter (4) verbunden ist und dessen anderes Ende über die Flüssigkeitsoberfläche des Flüssigkeitsreservoirs hinausragt, wenn dieses maximal befüllt ist, und mit einem Verbindungsrohr (7), das das Innere des Behälters (4) mit einer Pumpe (6) verbindet, so dass Flüssigkeit aus dem Inneren des Behälters (4) hinausgepumpt werden kann und, wenn sie durch das Verbindungsrohr (7) wieder in den Behälter (4) einströmt, über eine Turbine einen Generator antreiben kann, wobei das Innere des Behälters (4) mit einem Schüttmaterial (13) gefüllt ist, so dass Flüssigkeit im Behälter (4) in Zwischenräumen zwischen Schüttmaterialteilchen lagerbar ist, wobei die Dichte des Schüttmaterials (13) größer ist als die Dichte der Flüssigkeit und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Tankspeicherkraftwerks.

Description

Beschreibung
Tankspeicherkraftwerk und Verfahren zur Herstellung eines Tankspeieherkraftwerks
Es ist bekannt, dass für das Auspumpen eines unter Wasser lie¬ genden Tanks Energie benötigt wird und durch Wiedereinfüllen von Wasser Energie in elektrischen Strom zurückgewandelt werden kann. Diese Tatsache ist beispielsweise unter
htt : / /www . hubspeieher . de/hubspeicherkraftwerke . htm detail¬ liert beschrieben. Ein auf diesem Prinzip basierendes Tankspeicherkraftwerk ist in der DE 10 2011 012 261 beschrieben.
Nachteilig an den aus dem Stand der Technik bekannten Tank- Speicherkraftwerken ist jedoch, dass für ihren Einsatz ein druckfester Tank benötigt wird, dessen Herstellung mit hohen Kosten verbunden ist.
Die Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, ein Tankspei- cherkraftwerk bereitzustellen, das einfach und kostengünstig herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Tankspeicherkraftwerk mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren zur Her- Stellung eines Tankspeicherkraftwerks mit den Merkmalen des Patentanspruchs 12 oder 14. Vorteilhafte Weiterentwicklungen des Tankspeicherkraftwerks bzw. des Verfahrens sind Gegenstand der jeweiligen abhängigen Ansprüche. Das erfindungsgemäße Tankspeicherkraftwerk umfasst einen in einem Flüssigkeitsreservoir angeordneten Behälter, ein
Entlüftungsrohr , dessen eines Ende mit dem Behälter verbunden ist und dessen anderes Ende über die Flüssigkeitsoberfläche des Flüssigkeitsreservoirs hinausragt, wenn dieses maximal be¬ füllt ist, und ein Verbindungsrohr, das das Innere des Behäl¬ ters mit einer Pumpe verbindet, so dass Flüssigkeit aus dem Inneren des Behälters hinausgepumpt werden kann und, wenn sie durch das Verbindungsrohr wieder in den Behälter einströmt, über eine Turbine einen Generator antreiben kann.
Anzumerken ist hierbei insbesondere, dass Pumpe, Turbine und Generator nicht zwingend separate Bauteile sein müssen, s on- dern dass das Förderwerk der Pumpe auch die Turbine und deren (Elektro- ) Motor den Generator bilden kann.
Als Flüssigkeitsreservoir können insbesondere auch natürliche Flüssigkeitsreservoire, wie Flüsse, Seen oder Meere dienen.
Erfindungswesentlich ist, dass das Innere des Behälters mit einem Schüttmaterial, wie z.B. Schotter, Kies oder Muschel¬ schalen gefüllt ist, so dass Flüssigkeit im Behälter in Zwi¬ schenräumen zwischen Schüttmaterialteilchen lagerbar ist, wo- bei die Dichte des Schüttmaterials größer ist als die Dichte der Flüssigkeit.
Dabei ist mit der Dichte des Schüttmaterials die Schüttdichte gemeint, also nicht die Dichte eines einzelnen Schüttmaterial- teilchens (also z.B. eines Kiesels) sondern einer Vielzahl aufgeschütteter Schüttmaterialteilchen mit den zwischen ihnen befindlichen Zwischenräumen.
Im Sinne dieser Offenbarung ist ein Behälter auch dann als mit Schüttmaterial gefüllt anzusehen, wenn zwischen Behälterwand und Schüttmaterial eine Schicht eines anderen Materials ange¬ ordnet ist, insbesondere wenn diese dünn im Vergleich zur Aus¬ dehnung des Behälters ist. Wesentliches Kriterium für das Vor- liegen einer Füllung mit Schüttmaterial ist, dass das inner¬ halb des Behälters mit Flüssigkeit befüllbare Leervolumen im Wesentlichen zwischen den Schüttmaterialteilchen angeordnet ist .
Bevorzugt ist dabei die Verwendung von Schüttmaterial mit ei¬ nem möglichst großen Anteil von Leerräumen zwischen den einzelnen Schüttmaterialteilchen, weil dadurch das in einem Behälter gegebenen Volumens speicherbare Flüssigkeitsvolumen ma- ximiert wird.
Durch die Füllung des Behälterinneren mit Schüttmaterial, das die oben erwähnte Dichtebedingung erfüllt, wird nicht nur si¬ chergestellt, dass der Behälter hinreichend beschwert ist, so dass er auch ohne Fixierung im Flüssigkeitsreservoir verbleibt, sondern gleichzeitig die notwendige Druckresistenz des Behälters sichergestellt. Flüssigkeitsdruck, der auf eine Be¬ hälterwand wirkt, wird von den Schüttmaterialteilchen aufgenommen und an die jeweils benachbarten Schüttmaterialteilchen abgegeben. Dementsprechend ist ein Eindrücken der Behälterwand durch den Flüssigkeitsdruck bedingt durch die Schüttmaterialfüllung nicht mehr möglich, ohne dass mit hohem Aufwand ein druckfester Behälter erstellt werden muss. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Wände des Behälters durch eine flüssigkeitsdichte Plane oder durch ein Metallblech bzw. eine Metallwand gebildet werden. Dabei handelt es sich jeweils um besonders kostengüns¬ tige und relativ leicht bearbeitbare Materialien, wodurch die Herstellungskosten weiter reduziert werden.
Besonders bevorzugt ist es, wenn der Behälter am Grund des Flüssigkeitsreservoirs gelagert ist. Insbesondere bietet sich der Grund eines natürliche Flüssigkeitsreservoirs an. Aller¬ dings ist es insbesondere bei dieser Wahl des Flüssigkeitsre¬ servoirs wichtig, die Wandflächen vor Beschädigung durch den Grund auch dann sicher zu schützen, wenn dieser steinig oder scharfkantig ist. Dies kann dadurch erreicht werden, dass der Behälter auf einer Sandschicht gelagert ist.
Grundsätzlich ist auch vorstellbar, dass eine Beschädigung einer Behälterwand durch das Schüttmaterial erfolgen könnte. Dem kann dadurch vorgebeutgt werden, dass zumindest auf der dem
Grund des Flüssigkeitsreservoirs zugewandten Seite des Behäl¬ ters zwischen der Wand des Behälters und dem Schüttmaterial eine Schutzschicht angeordnet ist, die bevorzugt aus Sand und/oder aus einem Metallgewebe besteht.
Die Installationskosten für das Tankspeicherkraftwerk können weiter reduziert werden, wenn die Pumpe sowie Generator und Turbine an der Oberfläche der im Reservoir enthaltenen Flüssigkeit auf einem Schiff oder Floß angeordnet sind, da so auf- wändige Unterwasserinstallationen auf ein Minimum reduziert werden können.
Bei der Verwendung eines Schüttmaterials in einer verschmutzten, insbesondere schwebeteilchenreichen Umgebung besteht die Gefahr, dass es mit zunehmender Betriebsdauer zu einer zunehmenden Verstopfung der Zwischenräume zwischen den einzelnen Schüttmaterialteilchen kommt. Dem kann dadurch entgegengewirkt werden, dass in den Behälter einströmende Flüssigkeit durch einen Filter gereinigt wird.
Alternativ oder kumulativ dazu kann diesem Problem dadurch entgegengewirkt werden, dass das Tankspeicherkraftwerk hinsicht¬ lich der Flüssigkeit als geschlossenes System betrieben wird. Dies geschieht beispielsweise dadurch, dass der Behälter über das Verbindungsrohr, die Pumpe und ein drittes Rohr mit einem flexiblen Behälter verbunden ist, der mit Flüssigkeit aufgepumpt wird, wenn die Pumpe arbeitet und durch den Flüssig¬ keitsdruck im Flüssigkeitsreservoir wieder zusammengedrückt werden kann.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass im Schüttmaterial ein senkrecht stehendes Rohr zur Füllstandmessung eingebaut ist.
Besonders zweckmäßig ist es, wenn am Boden der Schüttgutfül¬ lung mehrere Entwässerungsrohre eingefügt sind, da so insbe¬ sondere das Entleeren der Zwischenräume zwischen den Schüttma¬ terialteilchen erleichtert wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Tankspei¬ cherkraftwerks umfasst zumindest die Schritte
a) Auswahl einer ebenen Fläche auf dem Grund eines Flüssig¬ keitsreservoirs ,
b) Auslegen einer flüssigkeitsdichten und reißfesten Plane auf dieser Fläche,
c) Schütten von Schüttmaterial auf die Plane
d) Hochziehen von Abschnitten der Plane an ihren Rändern und Ausbreiten der hochgezogenen Abschnitte auf dem Schüttgut, so dass das Schüttmaterial vollständig von der Plane bedeckt ist und die Ränder der ausgebreiteten Abschnitte überlappen,
e) Anordnen einer ersten Durchführung und einer zweiten
Durchführung in der Plane und Verbinden der ersten Durchführung mit dem Verbindungsrohr und der zweiten Durchführung mit dem Entlüftungsrohr , f) Verkleben oder Vernähen der überlappenden Abschnitte der Plane, so dass ein mit der Plane verschlossenes Volumen vorliegt, das einen mit Schüttmaterial gefüllten Behälter darstellt, der nur über das Entlüftungsrohr Kontakt zur Atmosphäre und über das Verbindungsrohr Kontakt zur Pumpe hat, und
g) Verbinden des Verbindungsrohrs mit Pumpe, Generator und Turbine . Insbesondere die Schritte e) , f ) und g) können dabei auch in anderer Reihenfolge als angegeben durchgeführt werden.
Die Schritte gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zeichnen sich dadurch aus, dass sie zu einem großen Teil von der Was- seroberfläche aus unter Einsatz von (Spezial-) Schiffen durchführbar sind und nur wenig Unterwasserarbeiten durch Taucher oder Roboter erfordern, was zu einem sehr kostengünstigen Verfahren führt. Dies gilt speziell dann, wenn der Behälter vorgefertigt wird, beispielsweise durch Verarbeiten einer Plane zu einem Sack, der mit Schüttmaterial befüllt und anschließend auf den Grund des Flüssigkeitsreservoirs abgesenkt wird. Zweckmäßiger Weise können auch vor dem Befüllen, insbesondere aber auch vor dem Absenken des Behälters, die erforderlichen Anschlüsse, Rohre, oder erforderlichenfalls auch Pumpe und/oder Ausgleichsbehäl¬ ter angebracht werden, so dass der größte Teil der Arbeiten zur Herstellung des Tankspeicherkraftwerks über Wasser erfol¬ gen kann.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Figuren näher erläu¬ tert. Es zeigen: eine Prinzipdarstellung des Aufbaus eines erfindungsgemäßen Tankspeieherkraftwerks , den Aufbau eines Ausführungsbeispiels eines erfin dungsgemäßen Behälters,
Figur 3: eine Herstellungsmöglichkeit eines mit Schüttmateri¬ al befüllten Behälters. Das Tankspeicherkraftwerk 100 besteht aus einem Behälter 4, der am Meeres oder Seegrund 1 auf einer Sandschicht 11 liegt. Dieser Behälter 4 hat ein Entlüftungsrohr 3 zur Wasseroberfläche 2. Dieses Entlüftungsrohr ist wasserdicht an den Behälter 4 angeflanscht. Aus dem Behälter 4 geht ein Verbindungsrohr 7 zu einer Pumpe 6, die über eine Stromleitung 10 mit einer
Stromquelle, beispielsweise einer Windturbine oder einem Wel¬ lenkraftwerk, und dem Stromnetz verbunden ist. Die Pumpe kann das Wasser aus dem Behälter 4 in einen optionalen flexiblen Behälter 5 umpumpen. Der Behälter 4 ist, wie in Figur 2 im De- tail dargestellt ist, vollständig mit einem Schüttmaterial 13, etwa Kies, Muschelschalen oder ähnlichem gefüllt. Unterhalb des Schüttmaterials kann aus Schutzgründen eine Sandschicht 12 im Behälter liegen. Pumpt die Pumpe 6 Wasser aus dem Behälter 4, so strömt durch das Entlüftungsrohr 3 Luft in den Behälter nach. Der Pumpvorgang kann beendet werden, wenn die Stromquelle 9 keinen weite¬ ren Strom liefert. Der Pumpvorgang muss beendet werden, wenn das gesamte Wasser aus dem Behälter 4 abgepumpt ist.
Wenn Strombedarf auftritt, kann das Wasser aus dem flexiblen Behälter 5 über das Rohr 7b die Pumpe 6, die dann als Turbine und arbeitet, und das Rohr 7 wieder in den Behälter 4 zurück- strömen. Dabei entweicht die Luft aus den Zwischenräumen im Schüttmaterial 13 über das Entlüftungsrohr 3 an die Atmosphä¬ re. Durch die Leistung der Turbine angetrieben arbeitet dann der Motor der Pumpe 6 als Generator und erzeugt Strom. Die ge- speicherte potentielle Energie wird somit an das Netz abgeben, indem der erzeugte Strom in die Stromleitung eingespeist wird.
Bei der Konstruktion bzw. dem Aufbau des Systems wird - insbe¬ sondere wie in Figur 3 dargestellt - zuerst eine geeignete, möglichst ebene Fläche auf dem Meeresgrund ausgewählt. Diese Fläche kann mit Sand 11 bedeckt werden, damit keine spitzen Felsen oder andere Gegenstände aus dem Boden herausragen. Auf dieser Fläche wird eine wasserdichte und hinreichend reißfeste Plane 20 ausgelegt. Auf diese Plane 20 wird im mittleren Be- reich wiederum Sand 12 aufgebracht, damit die Plane gut vor spitzen Steinen geschützt ist. Auf den Sand wird ein Entwässe¬ rungsrohr 7c ausgelegt. Im Nächsten Arbeitsschritt wird
Schüttgut 13, bevorzugt Kies mit einem festem mittlerem Radius der Steine, auf das Sandbett und das Entwässerungsrohr ge- schüttet.
Danach wird die Plane über die Schlaufen 21 mit Seilen hochgezogen und über dem Kies ausgebreitet, so dass der Kies voll¬ ständig von der Plane bedeckt ist. Dabei wird das Entwässe- rungsrohr 7c an die Durchführung 22 angeschlossen und direkt mit dem Rohr 7 verbunden. An die Durchführung 23 wird das Ent- lüftungsrohr 3 angeschlossen. Die jetzt überlappende Plane wird mit einem Klebstoff verbunden und oder vernäht. Danach liegt ein mit der Plane 20 verschlossenes Volumen vor, das den Behälter 4 darstellt. Dieser Behälter hat nur über das Entlüf- tungsrohr 3 Kontakt zur Atmosphäre und über das Verbindungs¬ rohr 7 Kontakt zur Pumpe. Zusätzliche Durchführungen für Sensoren sind nicht dargestellt, jedoch möglich. Abschließend kann über die Plane noch eine Sandschicht als Schutz vor Ver¬ letzungen der Plane aufgeschüttet werden.
Alternativ ist es auch möglich, die Plane 20 zunächst an Land oder an Bord eines geeigneten Spezialschiffs auszulegen und dort die vorstehen näher beschriebenen Verfahrensschritte, insbesondere das Befüllen mit Schüttgut 13 und das abschlie¬ ßende Vernähen oder Verkleben zu einem verschlossenen Behälter über Wasser durchzuführen. Je nach Anlagenkonfiguration kann eine weitgehend vollständige Vorfertigung über Wasser und an¬ schließend ein Absenken auf den Grund des Flüssigkeitsreservoirs erfolgen. Die verbleibenden Arbeiten unter Wasser können hierdurch minimiert werden, wodurch sich erhebliche Kostenvorteile ergeben. Je nach Größe, Volumen und/oder Gewicht der un- ter Wasser zu positionierenden Bauteile oder Baugruppen des Tankspeicherkraftwerks kann es zweckmäßig oder erforderlich sein, die Bauteile oder Baugruppen einzeln oder in Module aufgeteilt über Wasser vorzufertigen und diese dann unter Wasser zusammen zu fügen. So ist es beispielsweise möglich, an Stelle eines einzelnen Behälters mehrere kleine Behälter vorzusehen, die miteinander zu einem gemeinsam wirkenden Behälter zusammengefügt werden. Hierdurch können sehr große Volumina reali¬ siert werden. Der flexible Behälter 5 ist ebenfalls aus einer reißfesten
Plane hergestellt. Er kann an Land gefertigt werden und wird im Wasser versenkt. Er dient zur Aufnahme des Wassers beim Leerpumpen von Behälter 4. Der flexible Behälter 5 kann auch entfallen, da er nur zur Reinhaltung der Anlage dient. Es soll vermieden werden, dass Lebewesen oder Schwebstoffe aus dem Wasser in den Behälter 4 gelangen, da dieser sonst sein Arbeitsvolumen längerfristig verliert. Es folgt eine Abschätzung der Leistungsfähigkeit des Systems. Befindet sich der Behälter 4 in einer Tiefe von 1000m und ist mit zwei Million Kubikmeter Schotter gefüllt, so befindet sich zwischen den Schottersteinen eine Million Kubikmeter Was- ser. Wird dieses Wasser herausgepumpt, ist dazu eine Arbeit von E=m*g*h nötig. Mithin
E= 1.000.000.000kg* 9,81N/kg* 1000m (Gl.l)
E = 9.810.000.000.000J (Gl.2)
E ~ 10*E12J (Gl. 3)
E~ 2,7GWh =2.700.000kWh (Gl. 4)
Das Tankspeicherkraftwerk 100 kann somit 2,7 GWh Strom speichern. Dies entspricht der Energie von einem Windkraftwerkpark mit 22 Windkraftwerken mit jeweils 5MW, die einen Tag laufen. Die Baukosten sind proportional zur Menge des Schotters. Die Plane an der Oberfläche des Behälters geht genähert mit der zweiten Potenz des Systemradius ein und ist daher gegenüber der Schottermenge, die in dritter Potenz mit dem Systemradius wächst, bei großen Systemen zu vernachlässigen. Bei einem
Schotterpreis von 5€ pro Tonne, entstehen Baukosten von weniger als 5 € pro kWh, was um mehrere Größenordnungen unterhalb von Akkumulatoren liegt.
Bezugs zeichenliste
1 Meeresgrund
2 Wasseroberfläche
3 Entlüftungsrohr
4 Behälter
5 flexibler Behälter
6 Pumpe
7 Verbindungsrohr
7b Rohr
7c Entwässerungsrohr
10 Stromleitung
11 Sand
12 Sandschicht
13 Schüttmaterial
20 Plane
21 Schlaufe
22,23 Durchführung
100 Tankspeieherkraftwerk

Claims

Patentansprüche
Tankspeicherkraftwerk (100) mit einem in einem Flüssigkeitsreservoir angeordneten Behälter (4),
mit einem Entlüftungsrohr (3), dessen eines Ende mit dem Behälter (4) verbunden ist und dessen anderes Ende über die Flüssigkeitsoberfläche des Flüssigkeitsreservoirs hin¬ ausragt, wenn dieses maximal befüllt ist, und mit einem Verbindungsrohr (7), das das Innere des Behälters (4) mit einer Pumpe (6) verbindet, so dass Flüssigkeit aus dem In¬ neren des Behälters ( 4 ) hinausgepumpt werden kann und, wenn sie durch das Verbindungsrohr (7) wieder in den Behälter (4) einströmt, über eine Turbine einen Generator antreiben kann,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das In¬ nere des Behälters (4) mit einem Schüttmaterial (13) ge¬ füllt ist, so dass Flüssigkeit im Behälter (4) in Zwi¬ schenräumen zwischen Schüttmaterialteilchen lagerbar ist, wobei die Dichte des Schüttmaterials (13) größer ist als die Dichte der Flüssigkeit.
Tankspeicherkraftwerk (100) nach Anspruch 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Wän¬ de des Behälter (4) durch eine flüssigkeitsdichte Plane oder durch ein Metallblech gebildet werden.
Tankspeicherkraftwerk (100) nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Be¬ hälter (4) am Grund des Flüssigkeitsreservoirs gelagert ist . Tankspeicherkraftwerk (100) nach Anspruch 3,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Be¬ hälter (4) auf einer Sandschicht gelagert ist.
Tankspeicherkraftwerk (100) nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass zumin¬ dest auf der dem Grund des Flüssigkeitsreservoirs zuge¬ wandten Seite des Behälters (4) zwischen der Wand des Be¬ hälters (4) und dem Schüttmaterial (13) eine Schutz¬ schicht angeordnet ist.
Tankspeicherkraftwerk (100) nach Anspruch 5,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Schutzschicht aus Sand oder aus einem Metallgewebe be¬ steht .
Tankspeicherkraftwerk (100) nach einem vorstehenden Anspruch,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Pum¬ pe (6) sowie Generator und Turbine an der Oberfläche der Flüssigkeit auf einem Schiff oder Floß angeordnet sind.
Tankspeicherkraftwerk (100) nach einem vorstehenden Anspruch,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass in den Behälter (4) einströmende Flüssigkeit durch einen Filter gereinigt wird.
Tankspeicherkraftwerk (100) nach einem vorstehenden Anspruch,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Be¬ hälter (4) über das Verbindungsrohr (7), die Pumpe (6) und ein drittes Rohr (7b) mit einem flexiblen Behälter (5) verbunden ist.
Tankspeicherkraftwerk (100) nach einem vorstehenden Anspruch,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass im
Schüttmaterial (13) ein senkrecht stehendes Rohr zur Füll¬ standmessung eingebaut ist.
Tankspeicherkraftwerk (100) nach einem vorstehenden Anspruch,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass am Boden der Schüttgutfüllung mehrere Entwässerungsrohre eingefügt sind .
Verfahren zur Herstellung eines Tankspeicherkraftwerks (100), insbesondere gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, mit den Schritten
a) Auswahl einer ebenen Fläche auf dem Grund eines
Flüssigkeitsreservoirs ,
b) Auslegen einer flüssigkeitsdichten und reißfesten Plane (20) auf dieser Fläche,
c) Schütten von Schüttmaterial (13) auf die Plane (20) d) Hochziehen von Abschnitten der Plane (20) an ihren Rändern und Ausbreiten der hochgezogenen Abschnitte auf dem Schüttmaterial (13), so dass das Schüttma¬ terial (13) vollständig von der Plane (20) bedeckt ist und die Ränder der ausgebreiteten Abschnitte überlappen
e) Anordnen einer ersten Durchführung (22) und einer zweiten Durchführung (23) in der Plane (20) und Verbinden der ersten Durchführung (22) mit einem Verbindungsrohr ( 7 ) und der zweiten Durchführung (23) mit einem Entlüftungsrohr (3),
f) Verkleben oder Vernähen der überlappenden Abschnitte der Plane (20), so dass ein mit der Plane (20) verschlossenes Volumen vorliegt, das einen mit Schüttmaterial (13) gefüllten Behälter (4) darstellt, der nur über das Entlüftungsrohr (3) Kontakt zur Atmosphäre und über das Verbindungsrohr (7) Kontakt zur Pumpe (6) hat, und
g) Verbinden des Verbindungsrohrs (7) mit Pumpe (6), Generator und Turbine.
Verfahren nach Anspruch 12,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass wenigstens die Schritte b) , c) , d) , e) und f ) an
Land oder an Bord eines Schiffes durchgeführt werden.
Verfahren zur Herstellung eines Tankspeicherkraftwerks (100), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 11, mit den Schritten
a) Bereitstellen eines Behälters (4) aus einer flüs¬ sigkeitsdichten und reißfesten Plane (20) mit einer ersten Durchführung (22) für ein Verbindungsrohr (7) und mit einer zweiten Durchführung (23) für ein Entlüftungsrohr (3),
b) Befüllen des Behälters (4) mit Schüttmaterial (13), c) Verschließen des Behälters (4),
d) Absenken des Behälters (4) auf den Grund (1) eines Flüssigkeitsreservoirs ,
e) Verbinden des Verbindungsrohrs (7) mit Pumpe (6), Generator und Turbine.
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