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Title:
CYLINDER-PISTON ARRANGEMENT FOR A DEVICE FOR STORING ENERGY, AND DEVICE FOR STORING ENERGY
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2017/174082
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a cylinder-piston arrangement for a device for storing energy, comprising a substantially vertical cylinder (2) and a piston (1) constituting a mass to be lifted, a receiving region (5) for a liquid being formed beneath a cylinder base (4), and said cylinder base (4) having a plurality of openings (6) such that liquid can be conducted from the receiving region (5) into the cylinder (2) beneath the piston (1) in order to increase the potential energy of the piston mass by raising the piston (1). The invention also relates to a corresponding device for storing energy.

Inventors:
PONGRATZ, Stefan (Eisvogelweg 6, Dingolfing, 84130, DE)
Application Number:
DE2017/200030
Publication Date:
October 12, 2017
Filing Date:
April 03, 2017
Export Citation:
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Assignee:
DELTA ENERGY GMBH & CO. KG 1 (Sofienstraße 27, Heidelberg, 69115, DE)
International Classes:
F03B17/00; F03B13/06; F03G3/00; F15B1/04; H02J15/00
Foreign References:
US5499889A1996-03-19
DE102005028281A12006-11-09
CN102705141A2012-10-03
GB2259117A1993-03-03
DE102010034757A12012-02-23
FR2386709A11978-11-03
US20140084597A12014-03-27
FR372435A1907-04-06
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
ULLRICH & NAUMANN (Schneidmühlstraße 21, Heidelberg, 69115, DE)
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Claims:
A n s p r ü c h e

1. Zylinder-Kolben-Anordnung für eine Vorrichtung zum Speichern von Energie, mit einem im Wesentlichen vertikal angeordneten Zylinder (2) und einem eine zu hebende Masse darstellenden Kolben (1 ), wobei unterhalb eines Zylinderbodens (4) ein Aufnahmebereich (5) für eine Flüssigkeit ausgebildet ist und wobei der Zylinderboden (4) mehrere Durchgänge (6) aufweist, so dass Flüssigkeit von dem Aufnahmebereich (5) in den Zylinder (2) unterhalb des Kolbens (1 ) förderbar ist, um die potentielle Energie der Kolbenmasse durch ein Anheben des Kolben (1 ) zu erhöhen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass 60 % bis 80 %, insbesondere 65 % bis 75 %, vorzugsweise 70 %, der Fläche des Zylinderbodens (4) mit Durchgängen (6) versehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmebereich (5) schalenförmig ausgebildet ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein sich von dem Zylinderboden (4) zu dem Aufnahmebereich (5) erstreckendes Stützelement (21 ) angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützelement (21 ) als Stützwand (22) und/oder Stützstrebe realisiert ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützelement (21 ) wenigstens einen, insbesondere kreisförmigen, ellipsenförmigen und/oder bogenförmigen, Durchgang (23) aufweist. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Zylinderboden (4) und/oder an dem Aufnahmebereich (5) eine Heizeinrichtung, insbesondere ein Wärmetauscher, ausgebildet ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Zylinderboden (4) und/oder an dem Aufnahmebereich (5) eine verschließbare Revisionsöffnung, insbesondere ein Mannloch, ausgebildet ist. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinderboden (4) und der Aufnahmebereich (5) aus Metall oder einer Metalllegierung, insbesondere aus Stahl, hergestellt sind.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Aufnahmebereich (5) ein Zulauf (7) und ein Ablauf (13) ausgestaltet sind.

1 1. Vorrichtung zum Speichern von Energie mit einer Zylinder-Kolben-Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei von einer Pumpeinrichtung (9) Flüssig- keit in den Aufnahmebereich (5) förderbar ist, um die potentielle Energie der Kolbenmasse durch Anheben des Kolbens (1 ) zu erhöhen, wobei eine Wandlereinrichtung (1 1 ) angeordnet ist und wobei der Wandlereinrichtung (1 1 ) bei einem Absenken des Kolbens (1 ) die im Zylinder (2) befindliche Flüssigkeit zuführbar ist, um zumindest einen Teil der potentiellen Energie der Kolbenmasse in elektrische Energie umzuwandeln.

Description:
ZYLINDER-KOLBEN-ANORDNUNG FÜR EINE VORRICHTUNG ZUM SPEICHERN VON ENERGIE SOWIE EINE VORRICHTUNG ZUM

SPEICHERN VON ENERGIE

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zylinder-Kolben-Anordnung für eine Vorrichtung zum Speichern von Energie sowie eine solche Vorrichtung.

Aus der Praxis sind sogenannte Pumpspeicherkraftwerke seit Jahren bekannt. Diese dienen zur Zwischenspeicherung von elektrischer Energie, bspw. wenn aufgrund einer zu geringen Nachfrage ein Überangebot an elektrischer Leistung im Stromnetz besteht. Die durch das Pumpspeicherkraftwerk gespeicherte Energie kann in Zeiten erhöhter Nachfrage in das Stromnetz zurück gespeist werden, um somit Nachfragespitzen abzufangen.

Die Funktion eines Pumpspeicherkraftwerks beruht auf der Umwandlung von elektrischer Energie in potentielle Energie von Wasser, indem das Wasser von einem Tiefbecken in ein höher liegendes Speicherbecken herauf gepumpt und somit die potentielle Energie des Wassers erhöht wird. Zur Umwandlung der potentiellen Energie des Wassers in elektrische Energie wird das Wasser von dem Speicherbecken in das tiefer gelegene Tiefbecken abgelassen und treibt dabei eine Turbine an, mittels welcher elektrische Leistung erzeugbar ist. Der Wirkungsgrad eines Pumpspeicherkraftwerks liegt bei ca. 75% bis 80%. Bei den bekannten Vorrichtungen zur Speicherung von Energie ist problematisch, dass diese mit einem erheblichen Eingriff in die Umwelt einhergehen. Dies liegt insbesondere daran, dass eine große Menge Wasser zur Speicherung von ausreichend potentieller Energie notwendig ist, so dass die hierzu benötigten Speicherbecken entsprechend groß dimensioniert sein müssen. Auch sind die Speicherbecken in der Regel betoniert, so dass die Ausbildung eines natürlichen Bewuchses und somit eines Biotops nicht möglich ist. Des Weiteren ist problematisch, dass Pumpspeicherkraftwerke nur in Gebieten errichtet werden können, welche die benötigte Topologie, nämlich ein entsprechendes Gefälle zwischen Tiefbecken und Speicherbecken aufweisen. Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung anzugeben, bei der mit konstruktiv einfachen Mitteln die potentielle Energie einer Masse veränderbar ist. Des Weiteren soll eine entsprechende Vorrichtung zum Speichern von Energie angegeben werden.

Erfindungsgemäß wird die voranstehende Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Damit ist eine Zylinder-Kolben-Anordnung für eine Vorrichtung zum Speichern von Energie, mit einem im Wesentlichen vertikal angeordneten Zylinder und einem eine zu hebende Masse darstellenden Kolben, angegeben, wobei unterhalb eines Zylinderbodens ein Aufnahmebereich für eine Flüssigkeit ausgebildet ist und wobei der Zylinderboden mehrere Durchgänge aufweist, so dass Flüssigkeit von dem Aufnahmebereich in den Zylinder unterhalb des Kolbens förderbar ist, um die potentielle Energie der Kolbenmasse durch ein Anheben des Kolben zu erhöhen.

In erfindungsgemäßer Weise ist dabei erkannt worden, dass die zugrundeliegende Aufgabe durch eine geschickte Ausgestaltung einer Zylinder-Kolben-Anordnung in überraschend einfacher Weise gelöst werden kann. Dazu ist ein vorzugsweise vertikal angeordneter Zylinder vorgesehen, in dem ein Kolben angeordnet ist, der die zu hebende Masse darstellt. Unterhalb des Zylinderbodens ist ein Aufnahmebereich für Flüssigkeit vorgesehen. Die Flüssigkeit ist von dem Aufnahmebereich über die in dem Zylinderboden angeordnete Durchgänge in den Zylinder unterhalb des Kolbens förderbar, um den Kolben zur Erhöhung der potentiellen Energie anzuheben. Aufgrund der Durchgänge in dem Zylinderboden ist mit konstruktiv ein- fachen Mitteln ein Strömungspfad definiert, der gewährleistet, dass eine ausreichende Menge von Flüssigkeit in einem definierten Zeitraum und unter einem definierten Druck in den Zylinder einbringbar ist.

Insbesondere ist denkbar, dass der Kolben in seiner Grundposition auf dem Zylinderboden aufliegt. Dabei bieten die Durchgänge der Flüssigkeit eine große Fläche, um auf den Kolben einzuwirken, so dass ein relativ geringer Druck ausreicht, um den Kolben aus der Grundposition heraus anzuheben. Somit werden Druckspitzen, welche beim Anheben des Kolbens bei einer solchen Grundposition auftreten, effektiv vermindert. In vorteilhafter Weise kann 60% bis 80%, insbesondere 65% bis 75%, vorzugsweise 70%, der Fläche des Zylinderbodens mit Durchgängen versehen sein. Dadurch ist ein optimaler Strömungspfad für die Flüssigkeit definiert. In weiter vorteilhafte Weise kann der Aufnahmebereich schalenförmig, insbesondere als Abschnitt bzw. Kappe eines Ellipsoids oder einer Hohlkugel, ausgebildet sein. Bei einer solchen Ausgestaltung definieren der Aufnahmebereich und der Zylinderboden ein Druckgehäuse, wobei der Zylinderboden als Gehäusedeckel wirkt. Somit ist zunächst der schalenförmige Bereich mit Flüssig- keit befüllbar, wobei die Durchgänge des Zylinderbodens in idealer Weise einen Strömungspfad zwischen dem Aufnahmebereich und dem Zylinder definieren.

Zur Realisierung einer ausreichend stabilen Konstruktion kann zumindest ein sich von dem Aufnahmebereich zu dem Zylinderboden erstreckendes Stützelement angeordnet sein. Weiterhin ist denkbar, dass mehrere Stützelemente vorgesehen sind. Im Konkreten kann das Stützelement bzw. können die Stützelemente als Stützwand und/oder Stützstrebe realisiert sein.

Um zu gewährleisten, dass der insbesondere schalenförmig ausgebildete Auf- nahmebereich insgesamt mit Flüssigkeit befüllbar ist, kann an dem Stützelement bzw. an den Stützelementen zumindest jeweils ein Durchgang ausgebildet sein. Der Durchgang kann dabei kreisförmig, ellipsenförmig und/oder bogenförmig realisiert sein. Eine bogenförmige Ausgestaltung der Durchgänge hat den Vorteil, dass die Stützelemente äußerst Stabil realisiert sind.

Damit nicht ausschließlich potentielle Energie, sondern auch thermischer Energie speicherbar ist, kann an dem Aufnahmebereich und/oder an dem Zylinderboden eine Heizeinrichtung ausgebildet sein. Bei der Heizeinrichtung kann es sich um einen Wärmetauscher handeln, beispielsweise um eine Leitung, die mit einer er- wärmten Flüssigkeit beaufschlagbar ist. Des Weiteren ist denkbar, dass die Heizeinrichtung als Heizwendel ausgestaltet ist. Zur Vereinfachung der Wartungsarbeiten kann an dem Aufnahmebereich und/oder an dem Zylinderboden eine verschließbare Revisionsöffnung ausgebildet sein. Die Revisionsöffnung kann beispielsweise als Mannloch realisiert sein. In vorteilhafter Weise sind der Aufnahmebereich und der Zylinderboden aus Metall oder einer Metalllegierung, beispielsweise aus Stahl, hergestellt. Dadurch ist die Vorrichtung einfach zu fertigen und weist eine hohe Stabilität auf. Auch können der Aufnahmebereich und der Zylinderboden einteilig ausgebildet sein. Des Weiteren ist denkbar, dass an dem Aufnahmebereich ein einzelner Zu-/Ablauf für Flüssigkeit vorgesehen ist. Alternativ können ein separater Zulauf und ein separater Ablauf vorgesehen sein, so dass eine entsprechend realisierte Anordnung nach dem Prinzip des hydraulischen Kurzschlusses betreibbar ist. Erfindungsgemäß wird die zugrundeliegende Aufgabe des Weiteren durch die Merkmale des nebengeordneten Anspruches 1 1 gelöst. Danach umfasst eine Vorrichtung zum Speichern von Energie eine Zylinder-Kolben-Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei von einer Pumpeinrichtung Flüssigkeit in den Aufnahmebereich förderbar ist, um die potentielle Energie der Kolbenmasse durch Anheben des Kolbens zu erhöhen, wobei eine Wandlereinrichtung angeordnet ist und wobei der Wandlereinrichtung bei einem Absenken des Kolbens die im Zylinder befindliche Flüssigkeit zuführbar ist, um zumindest einen Teil der potentiellen Energie der Kolbenmasse in elektrische Energie umzuwandeln. Dabei kann die Zylinder-Kolben-Anordnung voranstehend beschriebenen Merkmale und Vorteile aufweisen.

In erfindungsgemäßer Weise ist zunächst erkannt worden, dass die zugrundeliegende Aufgabe durch die geschickte Ausgestaltung einer vorzugsweise vertikal angeordneten Zylinder-Kolben-Anordnung in verblüffend einfacher Weise gelöst werden kann. Dabei ist von einer Pumpeinrichtung eine Flüssigkeit - bspw. Wasser oder ein Öl - unterhalb des Kolbens in den Zylinder einbringbar, wobei der Kolben die zu hebende Masse darstellt. Durch das Anheben des Kolbens erhöht sich die potentielle Energie der Kolbenmasse, was zur Energiespeicherung ge- nutzt wird. Folglich wird in raffinierter Weise die Kolbenmasse genutzt, um die elektrische Energie als potentielle Energie zu speichern. In weiter erfindungsgemäßer Weise ist dabei erkannt worden, dass die gesamte Vorrichtung extrem klein baut, wenn der Kolben aus einem Material mit einer hohen Dichte hergestellt ist, da nämlich die potentielle Energie proportional zu der angehobenen Masse ist, so dass bereits bei einem relativ geringer Höhenunterschied ausreichend potentielle Energie der Kolbenmasse vorliegt. Es ist somit insbesondere möglich, zumindest den Zylinder unterirdisch anzuordnen, um Eingriffe in die Landschaft auf ein Mindestmaß zu reduzieren. Des Weiteren ist die benötigte Flüssigkeitsmenge ge- ring, so dass das Flüssigkeitsreservoir relativ klein dimensioniert sein kann.

In vorteilhafter Weise besteht der Kolben zumindest teilweise aus einem Abfallstoff bzw. Recyclingstoff. Der Abfallstoff kann dabei mit einem Bindemittel versetzt sein. In idealer Weise kann es sich bei dem Abfallstoff um Schlacke, insbesondere um Stahlschlacke, handeln. Diese kann mit einem Bindemittel versetzt werden und weist sodann eine Dichte von ca. 5000 kg/m 3 auf, was in etwa dem Fünffachen der Dichte von Wasser (ca. 1.000 kg/m 3 ) entspricht. Neben der hohen Dichte hat die Schlacke den weiteren Vorteil, dass diese als Abfallstoff preiswert ist und somit die gesamte Vorrichtung günstig in der Herstellung ist.

Um die Konstruktion und somit den Aufbau der Vorrichtung möglichst einfach auszugestalten, kann der Kolben mehrere übereinander angeordnete Segmente aufweisen. Die Segmente können scheibenförmig, insbesondere rund, viereckig, fünfeckig, sechseckig etc., ausgebildet sein. Beispielsweise können die Segmente auch die Form eines Kreisausschnittes, insbesondere eines Halbkreises, aufweisen. In vorteilhafter Weise sind die Segmente voneinander abnehmbar. Dabei ist denkbar, dass die Segmente miteinander korrespondierende Ausnehmungen und Erhebungen aufweisen, so dass die Segmente definiert und sicher aufeinander stapelbar sind. Im Konkreten können die Segmente einen Radius von 5 m bis 25 m, vorzugsweise von 10 m, und/oder jeweils ein Gewicht von 40 t bis 60 t, vorzugsweise von 50 t, aufweisen. Durch die segmentierte Ausgestaltung der Kolbenmasse kann die Vorrichtung mit relativ geringem Aufwand errichtet und gewartet werden. Um die Handhabung der Segmente zu vereinfachen, können Kopplungsmittel für eine Abhebeeinrichtung - bspw. für einen Kran - ausgebildet sein. Die Kopplungsmittel können insbesondere als mit einem Zapfen versehene kugelförmige Elemente realisiert sein. In vorteilhafter Weise sind an einem Segment mehrere Kopplungsmittel vorgesehen, bspw. mittig sowie in Umfangsrichtung in gleichen Abständen versetzt zueinander im Randbereich der Segmente.

In besonders vorteilhafter Weise können die Segmente in einer Aufnahmeeinrichtung angeordnet sein. Die Aufnahmeeinrichtung kann aus Metall oder einer Metalllegierung, insbesondere aus Stahl, hergestellt sein und/oder als Hohlzylinder realisiert sein, wobei eine Grundfläche des Hohlzylinders geschlossen ausgebildet sein kann. Weiterhin können in und/oder an der Aufnahmeeinrichtung Führungselemente vorgesehen sein, wobei die Führungselemente in korrespondierende Materialausnehmungen der Segmente eingreifen. Dadurch ist ein Verrutschen der Segmente innerhalt der Aufnahmeeinrichtung in effektiver Weise vermieden.

Des Weiteren ist denkbar, dass zwischen dem Zylinder und der Pumpeinrichtung eine erste Leitung realisiert ist und dass zwischen Zylinder und Wandlereinrichtung eine zweite Leitung angeordnet ist. In bevorzugter Weise können die separaten Leitungen miteinander - mittelbar oder unmittelbar - kommunizieren, so dass die Vorrichtung nach dem Prinzip des hydraulischen Kurzschlusses betreibbar ist. Des Weiteren ist denkbar, dass die Pumpeinrichtung und die Wandlereinrichtung über die gleiche Leitung mit dem Zylinder verbunden sind. Bei den voranstehend genannten Leitungen kann es sich bspw. um Druckrohrleitungen handeln.

Alternativ oder zusätzlich zur Einspeisung von elektrischer Energie über ein Stromnetz kann zumindest eine Anlage zur Energiegewinnung angeordnet sein, um die Pumpeinrichtung mit Energie zu versorgen. Dabei kann es sich insbesondere um ein Blockheizkraftwerk, eine Solarstromanlage und/oder eine Windkraftanlage handeln. Die Anordnung eines Blockheizkraftwerks hat den weiteren Vorteil, dass die Flüssigkeit über die Abwärme des Blockheizkraftwerks erwärmbar ist, so dass neben der potentiellen Energie der Kolbenmasse auch die thermische Energie der Flüssigkeit als „Energiespeicher" verwendbar ist. Insbesondere ist denkbar, dass die Flüssigkeit bspw. über einen Wärmetauscher erhitzbar sein kann. Eine besonders einfache Realisierung des Zylinders ist möglich, wenn dieser aus Metall oder einer Metalllegierung besteht. Dabei kann es sich in bevorzugter Weise um Stahl handeln. Zur Gewährleistung der benötigten Stabilität der Konstruktion kann der Metallzylinder zumindest teilweise mit Beton ummantelt sein. In idealer Weise kann der Metallzylinder über seine gesamte Länge hinweg mit Be- ton ummantelt sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Betonummantelung am unteren Ende des Zylinders in eine zumindest nahezu horizontal verlaufende Be- tonplatte übergehen, insbesondere einteilig mit dieser ausgestaltet sein.

In weiter vorteilhafter Weise kann ein System aus mehreren erfindungsgemäßen Vorrichtungen realisiert sein. Insbesondere kann ein redundantes Mehrfachsystem realisiert werden, so dass bei einer Wartung oder einem Defekt an einem der Bestandteile einer der Vorrichtungen die übrigen Vorrichtungen den Ausfall kompensieren. Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die dem Anspruch 1 nachgeordneten Ansprüche und andererseits auf die nachfolgende Erläuterung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung werden auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In der Zeichnung zeigen

Fig. 1 in einer schematischen, perspektivischen Darstellung ein

Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 2 in einer schematischen, geschnittenen Darstellung einen vergrößerten Ausschnitt des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 1 , Fig. 3 in einer schematischen, geschnittenen Darstellung einen vergrößerten Ausschnitt des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 1 ,

Fig. 4 in einer schematischen, perspektivischen Darstellung einen Zylinder einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 5 in einer schematischen, perspektivischen Darstellung einen Kolben einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 6 in einer schematischen, geschnittenen Darstellung den Kolben gemäß Fig. 5,

Fig. 7 in einer schematischen, geschnittenen Darstellung die Aufnahmeeinrichtung des Kolbens gemäß Fig. 5,

Fig. 8 in einer schematischen, perspektivischen Darstellung ein Segment des Kolbens einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 9 in einer schematischen, perspektivischen Darstellung den Zylinderboden einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 10 in einer schematischen, geschnittenen Darstellung den Zylinderboden gemäß Fig. 10 und

Fig. 1 1 in einer weiteren schematischen, geschnittenen Darstellung den

Zylinderboden gemäß Fig. 10.

An dieser Stelle sei zunächst darauf hingewiesen, dass zur besseren Darstellung in einzelnen Figuren mehrfach vorhandene Elemente - bspw. Segmente, Durchgänge etc. - teilweise nicht mit einem Bezugszeichen versehen sind.

Die Figuren 1 bis 3 zeigen in verschiedenen, schematischen Darstellungen ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Speichern von Energie. Die Vorrichtung umfasst einen Kolben 1 , der innerhalb eines vertikal angeordneten Zylinders 2 vorgesehen ist. Der Zylinder 2 ist in diesem Ausführungsbeispiel unterhalb der Erdoberfläche 3 realisiert und weist einen Zylinderboden 4 auf. Unterhalb des Zylinderbodens 4 ist ein Aufnahmebereich 5 vorgesehen. Des Weiteren sind in dem Zylinderboden 4 mehrere Durchgänge 6 ausgebildet, so dass eine Flüssigkeit von dem Aufnahmebereich 5 über die Durchgänge 6 in den Zylinder 2 unterhalb des Kolbens 1 förderbar ist. Somit ist der Kolben 1 anhebbar, nämlich zur Erhöhung der potentiellen Energie der Kolbenmasse. Im hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Aufnahmebereich 5 schalenförmig ausgebildet und wirkt der Zylinderboden 4 als Deckel für den Aufnahmebereich 5.

An dem Aufnahmebereich 5 ist weiterhin ein Zulauf 7 vorgesehen, der über eine erste Leitung 8 mit einer Pumpeinrichtung 9 verbunden ist. Die erste Leitung 8 bzw. der Zulauf 7 sind über ein nicht dargestelltes Ventil verschließbar. Über die Pumpeinrichtung 9 kann dem Aufnahmebereich 5 und somit auch dem Zylinder 2 aus einem Reservoir 10 eine Flüssigkeit - bspw. Wasser oder ein Öl - zugeführt werden.

Des Weiteren ist eine Wandlereinrichtung 1 1 über eine zweite Leitung 12 mit einem Ablauf 13 des Aufnahmebereichs 5 verbunden. Die zweite Leitung 12 kann ebenfalls über ein nicht dargestelltes Ventil verschlossen werden. Um elektrische Energie zu speichern wird der Pumpeinrichtung 9 die zu speichernden elektrische Energie zur Verfügung gestellt und somit Flüssigkeit aus dem Reservoir 10 über die erste Leitung 8 in den Aufnahmebereich 5 eingebracht. Von dem Aufnahmebereich 5 strömt die Flüssigkeit über die Durchgänge 6 unterhalb des Kolbens 1 in den Zylinder 2. Die zweite Leitung 12 ist dabei ver- schlössen, so dass der Kolben 1 durch die einströmende Flüssigkeit angehoben wird und sich die potentielle Energie der Kolbenmasse proportional zu der Höhendifferenz erhöht. Sobald der Kolben 1 die gewünschte Höhe erreicht hat, kann die erste Leitung 8 mittels eines Ventils verschlossen werden. Um die potentielle Energie der Kolbenmasse wieder in elektrische Energie zu überführen, wird die zweite Leitung 12 geöffnet, so dass sich der Kolben 1 absenkt und die Flüssigkeit über die zweite Leitung 12 zu der Wandlereinrichtung 1 1 - beispielsweise eine Turbine - presst. Über die Flüssigkeit wird die Wandlereinrichtung 1 1 angetrieben und erzeugt elektrische Energie, die dem Netz oder einem Verbraucher zur Ver- fügung gestellt werden kann.

Figur 4 zeigt in einer schematischen, perspektivischen Darstellung einen Zylinder 2 einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Der Zylinder 2 ist insbesondere aus Stahl hergestellt und über seine gesamte Länge hinweg mit einer Betonummantelung 14 versehen. Am unteren Ende des Zylinders 2 geht die Betonummantelung 14 in eine (Beton-)Platte 15 über, so dass der Zylinder 2 sicher fixiert ist. Des Weiteren läuft die Betonummantelung 14 unterhalb des Zylinders 2 konisch zu, um nämlich den schalenförmigen Aufnahmebereich 5 aufzunehmen.

Die Figuren 5 bis 7 zeigen den Kolben 1 einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in verschiedenen Ansichten. Dabei ist deutlich zu erkennen, dass der Kolben 1 aus mehreren, übereinander bzw. nebeneinander angeordneten Segmenten 16 aufgebaut ist, die innerhalb einer Aufnahmeeinheit 17 angeordnet sind. Die Segmente 16 sind dabei halbkreisförmig ausgebildet, so dass jeweils zwei Segmente 16 innerhalb der Aufnahmeeinrichtung 17 nebeneinander angeordnet sind und einen Kreis bilden. In besonders vorteilhafter Weise können die Aufnahmeeinheit 17 und der Zylinder 2 aus Stahl hergestellt sein. Die Aufnahmeeinheit 17 ist als Hohlzylinder ausgebildet, wobei das untere Ende der Aufnahmeeinheit 17 geschlossen ist. Des Weiteren sind an der Aufnahmeeinheit 17 Führungselemente 18 ausgebildet, die in korrespondierende Materialausnehmungen 19 der Segmente 16 eingreifen. Die Segmente 16 sind aus einem mit Bindemittel versetzten Abfallstoff, vorzugsweise aus Stahlschlacke, hergestellt.

Insbesondere aus den Figuren 5 und 6 geht deutlich hervor, dass die Segmente 16 insgesamt vier Kopplungsmittel 20 für eine Abhebeeinrichtung, bspw. einen Kran, aufweisen. Die Kopplungsmittel 20 sind in dieser Ausführungsform als Kugelzapfen realisiert. Figur 8 zeigt in einer schematischen Darstellung ein Segment 16 des Kolbens 1 einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Dabei ist nochmals dargestellt, dass das Segment 16 als im Wesentlichen halbkreisförmige Scheibe realisiert ist. Des Weiteren sind die Kopplungsmittel 20 sowie die Materialausnehmungen 19 ge- zeigt. Das Segment 16 zeichnet sich dadurch aus, dass es aus einem Material mit sehr hoher Dichte hergestellt ist, insbesondere aus mit Bindemittel versetzter Stahlschlacke.

Die Figuren 9 bis 1 1 zeigen den Zylinderboden 4 einer erfindungsgemäßen Vor- richtung. Dabei ist deutlich zu erkennen, dass in dem Zylinderboden 4 mehrere Durchgänge 6 vorgesehen sind. In besonders bevorzugter Weise sind 70% der Fläche des Zylinderbodens 4 mit Durchgängen 6 versehen. Der Aufnahmebereich 5 ist schalenförmig ausgebildet und umfasst den Zulauf 7 und den Ablauf 13. Zwischen dem Aufnahmebereich 5 und dem Zylinderboden 4 erstrecken sich Stützelemente 21 , die als Stützwände 22 ausgebildet sind. In den Stützwänden 22 sind kreisförmige und bogenförmige Durchgänge 23 angeordnet, so dass die Flüssigkeit in die gesamte Begrenzungseinrichtung 3 eindringen kann. Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf den allgemeinen Teil der Beschreibung sowie auf die beigefügten Ansprüche verwiesen.

Schließlich sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die voranstehend be- schriebenen Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung lediglich zur Erörterung der beanspruchten Lehre dienen, diese jedoch nicht auf die Ausführungsbeispiele einschränken.

Bezugszeichenliste

1 Kolben

2 Zylinder

3 Erdoberfläche

4 Zylinderboden

5 Aufnahmebereich

6 Durchgang (Zylinderboden)

7 Zulauf

8 erste Leitung

9 Pumpeinrichtung

10 Reservoir

11 Wandlereinrichtung

12 zweite Leitung

13 Ablauf

14 Betonummantelung

15 Platte

16 Segment

17 Aufnahmeeinheit

18 Führungselement

19 Materialausnehmung

20 Kopplungsmittel

21 Stützelement

22 Stützwand

23 Durchgang (Stützelement)