AT6970U2 | 2004-06-25 | |||
FR2371585A1 | 1978-06-16 | |||
DE102019121603A1 | 2020-02-13 | |||
DE102011052873A1 | 2012-10-25 | |||
DE102019121603A1 | 2020-02-13 | |||
DE202020001013U1 | 2020-11-13 |
Ansprüche 1) Ein nach dem hydraulischen System arbeitendes, regeneratives Pump - Speicher - Stadt - Kraftwerk, welches als Synchronmaschine, kombiniert mit einer Kaltwasser- Hoch und Tief - Speicher - Einheit, volatilen Strom aus Wind - Solar - und Biogas Anlagen , durch physikalische Umwandlung in Regeienergie umsetzt, umfassend aus eine Sondereinheit bestehend mit Bivalenz - Strom - Pumpen mit Wasserdüsen, Wasserturbine und Generator , als wesentliches Merkmal. 2) Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrisch betriebene Antrieb der Bivalenten Strompumpe von einer Speichereinheit aus Hoch und Tief - Speicher versorgt wird mit Speicherwasser als Betriebsstoff ,mit einer rechnerisch festzulegenden geodätischen Höhe des Hochspeichers. 3) Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet, dass die Bivalente Strompumpe .allumfassend, zum Antrieb elektrischen Strom mengenmäßig entnimmt a) aus dem allgemeinen Netz oder b) aus einem Wind bzw. aus einem Pv. Park. Immer im Verhältnis zur geodätischen Höhe des Wasserstandes im Hochspeicher. 4) Anspruch 1 bis 3 , dadurch gekennzeichnet ,dass die Bivalente Strompumpe, allumfassend, an ihrem Austritt einen konstanten Wasser Druck erzeugt, der mit der erforderlichen Antriebsleistung des Wasserturbinenrades übereinstimmt. 5) Kennzeichnende Merkmale der Ansprüche 1 bis 4, entstehen aus der mathematischen Pumpenformel zur Auslegung der Bivalenten Strompumpe, allumfassend, bezogen auf die erforderliche Antriebsleistung des Wasserturbinenrades. Sowie die Gesetze über das Verhalten von Kreiselpumpen, bei der sich die Förderhöhe und die Leistung quadratisch, bzw. mit der 3. Potenz ändern. 6) Anspruch 1 bis 4 , dadurch gekennzeichnet, dass das Wasserturbinenrad unabhängig seiner erforderlichen Größe und Festigkeit , mit einer zusätzlichen , in die Festigkeitsrechnung einzubeziehende Masse versehen werden kann, sollte das für eine stabile Drehfrequenz im Sinne des geforderten Sollwertes der Netzstromfrequenz erforderlich sein. 7) Anspruch 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass die Sondereinheit vervielfacht , allumfassend, Anwendung findet um die Leistung des regenerativen Pump - Speicher - Stadt - Kraftwerk den Bedürfnissen des Netzstrom Betreibers, als auch des Netzstrom Abnehmers gerecht zu werden. |
Stand der Technik
Die Energiewende verändert die Stromversorgung in Deutschland und Europa grundlegend. Marktteilnehmer und Netzbetreiber müssen neuen Anforderungen gerecht werden, um die sogenannten Systemdienstleistungen für einen stabilen Betrieb des Stromversorgungssystems zu erbringen. Systemdienstleistungen dienen zur Frequenzhaltung, Spannungshaltung, Versorgungswideraufbau und Betriebsführung. Ein wichtiges Produkt zur Frequenzhaltung, ist die Regelleistung. Die Regeileistung benötigt ein Elektrizitätsnetz, um Ungleichgewichte zwischen ein- und Ausspeisungen auszugleichen. Sie bringt die Netzfrequenz wieder auf ihren Sollwert. Eine wichtige Maßnahme zur Spannungshaltung ist die Bereitstellung von Blindleistung. Traditionell wurden diese zentralen Systemdienstleistungen durch konventionelle Kraftwerke bereitgestellt. Da diese konventionellen Kraftwerke nach und nach wegfallen, entfällt auch ein entscheidender Faktor weg, der die beiden Systeme konventionell- und regenerativ unterscheidet. Die konventionellen Kraftwerke bewegen große Massenkräfte, wie Turbinen und Generatoren. Mit diesen Schwungmassen, lässt sich die Stromfrequenz von 50 Hz in Deutschland gut regeln auf ihren Sollwert. Anders ist es bei den dezentralen, regenerativen Energien, die wenige bis gar keine Massenkräfte aufweisen und dadurch einen volatilen Strom erzeugen. Dies gilt im Übertragungsnetz ebenso wie im Verteilernetz. Es müssen daher verstärkt alternative Quellen wie dezentrale Erzeugungsanlagen oder alternative Konzepte, beispielsweise Regelenergie und Blindleistung genutzt werden. Offenbarung der Erfindung
Ein Konzept, dass Regeienergie gut bereit halten kann zeigt die Offenlegungsschrift DE 10 2019 121 603 A1, mit der Bezeichnung Turbine - Generator - Pump - Stadt - Kraftwerk. Die hier vorgelegte Gebrauchsmuster Anmeldung Nr. 202020001 013, beschreibt dazu eine, in sich operierende Sonderfunktion der zuvor benannten Offenlegungsschrift, das mit frequenzgeregelten Hochdruck - Wasser -Turbinen - Pumpen , im Folgenden als Bivalent - Strom - Pumpen bezeichnet (bivalent current pump), mit auf das Wasserrad gerichteten Wasserdüsen und Wasserturbinen allumfassend, vornehmlich als Pelton Rad konzipiert, mit einem gekoppelten Generator , diese Sonderfunktion bilden. Die Sonderfunktion ersetzt praktisch die Maschinenteile, die in obiger Offenlegungsschrift die Wasserturbinen mit natürlichem Wassergefälle antreiben. Dazu kommt eine ausgeprägte , zusätzliche Schwungmasse am Peltonrad, zu einer noch besseren Absicherung der Systemleistungen für einen stabilen Betrieb des zukünftigen Stromversorgungssystems. Traditionell wurden diese zentralen Systemdienstleistungen vor allem durch konventionelle Kraftwerke bereitgestellt, weil diese konventionellen Kraftwerke genug Massenmomente besitzen, um die Netzfrequenz von 50 Hz zu Garantieren. Wind und Pv - Anlagen besitzen wenig, bzw. keine Massenmomente, sodass die Regelleistung nicht mehr gewährleistet ist bei fortschreitender Umstellung auf regenerativer Energie. Integriert wird diese Sonderfunktion in einem „Pump - Speicher - Stadt - Kraftwerk", welches an jedem Ort, unabhängig jeglicher geologischer Vorkommen, aufgestellt werden kann. Es besteht aus einem mit Wasser gefüllten Tiefspeicher und einem gestützten Hochspeicher. Mit einer einmaligen Wasserfüllung im System, wird das Wasser durch Hochdruck Wasser Turbinen Pumpen vom Tiefspeicher zum Hochspeicher gepumpt als offener oder geschlossener Kreislauf entsprechend der obigen Offenlegungsschrift. Die bivalend - Strom - Pumpen mit Wasserdüsen, allumfassend, zum Antrieb des Wasser - Turbinen - Rades, werden mit dem Wasser aus dem Hochspeicher (geodätische Höhe) versorgt, andererseits mit elektrischen Strom aus dem öffentlichen Netz. Der Motorstrom Antrieb und die geodätische Höhe des Wasserfalls aus dem Hochspeicher ergänzen sich zum optimalen Antrieb für Wasser - Turbinen ~ Räder, durch die Bivalenz der Strompumpe, in einer als Sonderfunktion deklarierten Erfindung. Dabei spielen die mathematischen Gesetze über das Verhalten von Kreiselpumpen eine entscheidende Rolle. Die Förderhöhe, geodätische Höhe genannt und die E- Motorleistung ändern sich quadratisch bzw. mit der 3. Potenz der Drehzahl. Unabhängig dieser als Sonderfunktion deklarierten Erfindung, regulieren weitere Hochdruck - Wasser _ Turbinen - Pumpen den geodätischen Wasserstand im Hochbehälter, der als Speicher in der obigen Offenlegungsschrift beschrieben ist. Forteilhafte Wirkungen ergeben sich durch die bivalente Strom - Pumpe in sofern, dass damit auf eine natürliche Wasser- Gefällehöhe verzichtet werden kann, da die „bivalent current pump", den nötigen Wasserdruck erzeugt auf die Wasserturbine. Damit wird die geologische Vorbedingung die bisher für ein Pump - Speicher - Kraftwerk Voraussetzung war, legalisiert. Das heißt auch, dass der Weg frei ist für eine umfangreiche Speicherung von regenerativ erzeugten Strom im ganzen Land , an jedem Ort. Der Hochbehälter als physikalischer Speicher , verbunden mit der als Sonderfunktion deklarierten Erfindung erreicht eine Kapazität, mit der man eine Stadt oder sonstige Objekte, rund um die Uhr ,24 Stunden mit 100 % regenerativer Energie ais Regelleistung, versorgen kann.
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