Instalación para el almacenamiento de energía potencial y procedimiento para la producción de una instalación de este tipo.

Instalación (10) para el almacenamiento de energía potencial con un cilindro (2) hidráulico,

una masa (1) que debe elevarse y con un anillo (33) de estanqueidad en el borde de la masa (1) que debe elevarse, caracterizada porque la masa (1) que debe elevarse es una masa de piedra, que se representa mediante una piedra cortada, porque el cilindro (2) hidráulico está formado por el hueco entre la roca circundante y la piedra cortada y porque el hueco está sellado por el anillo (33) de estanqueidad con respecto a la roca circundante.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2011/003933.

Solicitante: Heindl Energy GmbH.

Inventor/es: HEINDL,EDUARD.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • F03B17/00 SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA.F03 MAQUINAS O MOTORES DE LIQUIDOS; MOTORES DE VIENTO, DE RESORTES, O DE PESOS; PRODUCCION DE ENERGIA MECANICA O DE EMPUJE PROPULSIVO O POR REACCION, NO PREVISTA EN OTRO LUGAR.F03B MAQUINAS O MOTORES DE LIQUIDOS (máquinas o motores de líquidos y fluidos compresibles F01; motores de líquidos, de desplazamiento positivo F03C; máquinas de líquidos de desplazamiento positivo F04). › Otras máquinas o motores.
  • F03G3/00 F03 […] › F03G MOTORES DE RESORTES, DE PESOS, DE INERCIA O ANALOGOS; DISPOSITIVOS O MECANISMOS QUE PRODUCEN UNA POTENCIA MECANICA, NO PREVISTOS EN OTRO LUGAR O QUE UTILIZAN UNA FUENTE DE ENERGIA NO PREVISTA EN OTRO LUGAR (disposiciones relativas a la alimentación de energía obtenida a partir de fuerzas de la naturaleza en los vehículos B60K 16/00; propulsión eléctrica de los vehículos por fuente de energía obtenida a partir de fuerzas de la naturaleza B60L 8/00). › Otros motores, p. ej. motores de gravedad o de inercia.
  • H02J15/00 SECCION H — ELECTRICIDAD.H02 PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA ELECTRICA.H02J CIRCUITOS O SISTEMAS PARA LA ALIMENTACION O DISTRIBUCION DE ENERGIA ELECTRICA; SISTEMAS PARA LA ACUMULACION DE ENERGIA ELECTRICA (circuitos de alimentación de energía paralos aparatos de medida de rayos X, rayos gamma, radiaciones corpusculares o de las radiaciones cósmicas G01T 1/175; circuitos de alimentación de energía eléctrica especialmente adaptados para su uso en relojes electrónicos sin partes móviles G04G 19/00; para computadores digitales G06F 1/18; para los tubos de descargar H01J 37/248; circuitos o aparatos para la conversión de la potencia eléctrica, disposiciones para su control o regulación H02M; control de una combinación máquina motriz-generador, control interrelacionado de varios motores H02P; control de energía a alta frecuencia H03L; utilización complementaria de línea o red de energía para transmisión de información H04B). › Sistemas de acumulación de energía eléctrica (sistemas mecánicos F01 - F04; bajo forma química H01M).

PDF original: ES-2533209_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Instalación para el almacenamiento de energía potencial y procedimiento para la producción de una instalación de este tipo

Se conoce que puede almacenarse energía mediante la elevación de masas. El procedimiento más conocido son las centrales de acumulación por bombeo, en las que se bombea agua desde un depósito hasta un nivel más alto. En caso necesario, la energía puede volver a transformarse en energía eléctrica dejando salir el agua con una turbina dispuesta de manera Intermedia. Este procedimiento tiene la desventaja de que se requiere un depósito acumulador situado a un nivel elevado, lo que requiere una cantidad de superficie considerable, y de que sólo en las montañas existen ubicaciones adecuadas. La página de Internet http://de.wlklpedla.org/wlkl/Pumpspelcherkraftwerk ofrece una buena visión general de esta técnica.

Una alternativa es la elevación de edificios con un sistema hidráulico, tal como se describe en la patente Potential Energy Storage System, patente n.°: US 6.996.937 B2. La desventaja es una elevada complejidad técnica en el edificio y la cantidad de energía comparativamente reducida que puede almacenarse en relación con la complejidad. Propuestas comparables de elevar masas con grúas, tal como se describe en la solicitud de patente DE 1 27 57 323 A1, o desplazarlas a través de vías a puntos más altos, conllevan altos costes por unidad de energía almacenada y un elevado desgaste de los sistemas.

El documento WO 2 4 2 897 da a conocer otro ejemplo del estado de la técnica.

La Invención se basa en el problema de proporcionar una instalación para el almacenamiento de energía potencial y un procedimiento para la producción de una Instalación de este tipo, que sean adecuados para un almacenamiento de grandes cantidades de energía de hasta el orden de magnitud de la demanda diaria de un pais como Alemania y conlleven costes reducidos por unidad de energía almacenada y un desgaste reducido del sistema.

Este problema se soluciona mediante una Instalación para el almacenamiento de energía potencial según la reivindicación 1 y un procedimiento para la producción de una instalación de este tipo con las características de la reivindicación 6. Configuraciones ventajosas de la invención son objeto de las reivindicaciones en cada caso dependientes.

Una instalación según la invención para el almacenamiento de energía potencial presenta un cilindro hidráulico, una masa que debe elevarse y un anillo de estanqueidad en el borde de la masa que debe elevarse, de modo que se garantiza que en al menos un punto el espacio intermedio entre la masa que debe elevarse y la pared interna del cilindro hidráulico orientada hacia la misma está sellada frente a un paso de líquido hidráulico, en este caso en particular agua. Por tanto, la masa que debe elevarse forma un émbolo, que se guía en el cilindro hidráulico. Se indica de manera complementaria que el cilindro hidráulico también puede tener una sección transversal, que difiere de la forma circular. Sin embargo, es conveniente una sección transversal constante vista a lo largo de la longitud del cilindro hidráulico en la dirección entre la superficie terrestre y el centro de la Tierra, para evitar en la medida de lo posible un bloqueo de una masa que debe elevarse en el cilindro hidráulico.

Desde el punto de vista de la invención es esencial que la masa que debe elevarse sea una masa de piedra, representada por una piedra cortada, que el cilindro hidráulico esté formado por el hueco entre la roca circundante y la piedra cortada y que el hueco esté sellado por el anillo de estanqueidad con respecto a la roca circundante. A diferencia de las instalaciones conocidas para el almacenamiento de energía potencial se produce por tanto una situación, en la que la masa que debe elevarse y el cilindro hidráulico están mecanizados de una pieza.

Cuando a continuación se usen los términos arriba y abajo en relación con el cilindro hidráulico y/o la masa que debe elevarse, con abajo quiere decirse el lado orientado hacia el centro de la Tierra y con arriba el lado opuesto a este lado.

En una forma de realización especialmente ventajosa de la invención, las posibles fluctuaciones de densidad del material dentro del volumen de la masa que debe elevarse, que son concebibles en el caso de piedras naturales, se compensan mediante la disposición de medios de lastre, que están dispuestos en el lado frontal de la masa que debe elevarse, que está orientado hacia la atmósfera, es decir el lado superior, que originariamente ha formado parte de la superficie terrestre. En particular, como medios de lastre pueden usarse tanques de agua. De esta manera puede evitarse un ladeo de la masa que debe elevarse en el cilindro hidráulico, lo que podría dificultar el movimiento del cilindro.

Se consigue un sellado especialmente bueno en una Instalación para el almacenamiento de energía potencial, en la que el anillo de estanqueidad está formado por un cono que rodea el perímetro de la masa que debe elevarse, en el que está insertada una articulación cilindrica, que soporta una hoja dotada de un aro de estanqueidad. Por consiguiente, mediante la presión de un líquido hidráulico se presiona el aro de estanqueidad contra la superficie de la pared del cilindro hidráulico y se consigue así un sellado. A este respecto, debido a un sellado especialmente

bueno a presiones elevadas, se prefiere especialmente una forma de realización, en la que en el lado inferior de la hoja está colocado un material flexible denso, que termina a nivel con el aro de estanqueidad y la masa que debe elevarse.

La elevación y el descenso de la masa que debe elevarse pueden tener lugar especialmente sin fricción, cuando el anillo de estanqueidad está dispuesto a la mitad de la altura de trabajo, de modo que se trata de un anillo de estanqueidad rodante.

El procedimiento según la invención para la producción de una instalación para el almacenamiento de energía potencial presenta al menos las siguientes etapas:

a) Excavar un pozo, que tiene al menos una profundidad H, bajo la superficie terrestre. A este respecto, la profundidad H corresponde aproximadamente a la extensión longitudinal de la masa que debe elevarse en la dirección de trabajo, es decir en la dirección entre la superficie terrestre y el centro de la Tierra. En particular, este pozo, que se pretende que sirva como pozo de suministro y de transporte para los trabajos posteriores, se encontrará por regla general convenientemente fuera de la zona que formará posteriormente la masa que debe elevarse. No es necesario alcanzar la profundidad H obligatoriamente en una única etapa de excavación, sino que también es concebible que tras excavar una parte antes de excavar o al mismo tiempo que se excava una parte adicional se realicen etapas de procedimiento adicionales. Naturalmente también pueden excavarse varios pozos de este tipo, por ejemplo para reducir los trayectos de transporte.

b) Abrir al menos una primera galería horizontal en la profundidad H hasta el punto en el que debe encontrarse la pared de un cilindro hidráulico.

c) Realizar un primer túnel, que en sí mismo está cerrado, es decir cuyo principio y final pasan de uno a otro, en la montaña partiendo del punto de la primera galería horizontal, en el que debe encontrarse la pared del cilindro hidráulico. Este primer túnel preestablece convenientemente la posterior línea perimetral del cilindro hidráulico.

d) Excavar al menos una perforación desde la superficie terrestre hasta la profundidad H, estando posicionadas las perforaciones de tal manera que discurren en cada caso en perpendicular al primer túnel desde la superficie terrestre hasta el primer túnel. Estas perforaciones pueden usarse en las siguientes etapas como puntos de partida para recortar la masa que debe elevarse y la creación que lo acompaña al mismo tiempo del cilindro hidráulico y de su superficie de pared.

e) Introducir al menos una sierra de roca en las perforaciones.

f) Cortar al menos un fragmento de la pared del cilindro hidráulico entre la superficie terrestre y el túnel con la sierra de roca. Las etapas d) a f) sirven por tanto para crear las superficies laterales del cilindro hidráulico y de la masa que debe elevarse.

g) Llevar agujeros de perforación horizontales partiendo del túnel hacia el centro del cilindro hidráulico.

h) Fragmentar la roca en la base del cilindro hidráulico, de modo que ya no existe una unión mecánica firme entre la base del cilindro y el émbolo elevador. Con las etapas g) y h) se crea la superficie de base (es decir el lado inferior) del cilindro hidráulico y de la masa que debe elevarse.

i) Abrir un segmento de túnel entre... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Instalación (1) para el almacenamiento de energía potencial con un cilindro (2) hidráulico, una masa (1) que debe elevarse y con un anillo (33) de estanqueidad en el borde de la masa (1) que debe elevarse, caracterizada porque la masa (1) que debe elevarse es una masa de piedra, que se representa mediante una piedra cortada, porque el cilindro (2) hidráulico está formado por el hueco entre la roca circundante y la piedra cortada y porque el hueco está sellado por el anillo (33) de estanqueidad con respecto a la roca circundante.

2. Instalación (1) para el almacenamiento de energía potencial según la reivindicación 1, caracterizada porque en el lado superior de la masa (1) que debe elevarse están dispuestos uno o varios medios de lastre.

3. Instalación (1) para el almacenamiento de energía potencial según una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizada porque el anillo (33) de estanqueidad presenta un cono (52) que rodea el perímetro de la masa que debe elevarse, en el que está insertada una articulación (53) cilindrica, que soporta una hoja (54) dotada de un aro (55) de estanqueidad, de modo que mediante la presión de un líquido hidráulico se presiona el aro (55) de estanqueidad contra la superficie (57) de la pared del cilindro (2) hidráulico y se consigue así un sellado.

4. Instalación (1) para el almacenamiento de energía potencial según la reivindicación 3, caracterizada porque en el lado Inferior de la hoja (54) está colocado un material (56) flexible denso, que termina a nivel con el aro (55) de estanqueidad y la masa (51) que debe elevarse.

5. Instalación (1) para el almacenamiento de energía potencial según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el anillo (33) de estanqueidad está dispuesto a la mitad de la altura de trabajo (H/2), de modo que se trata de un anillo de estanqueidad rodante.

6. Procedimiento para la producción de una instalación para el almacenamiento de energía potencial con una masa que debe elevarse con las etapas de:

a) excavar un pozo (3) bajo la superficie terrestre, que tiene al menos una profundidad H;

b) abrir al menos una primera galería (32) horizontal en la profundidad H hasta el punto en el que debe encontrarse la pared de un cilindro (2) hidráulico;

c) realizar un primer túnel (36), que en sí mismo está cerrado, en la montaña, partiendo del punto de la primera galería (32) horizontal, en el que debe encontrarse la pared del cilindro (2) hidráulico;

d) excavar al menos una perforación (41) desde la superficie (3) terrestre hasta la profundidad H, estando posicionadas las perforaciones (41) de tal manera que discurren en cada caso en perpendicular al primer túnel (36) desde la superficie (3) terrestre hasta el primer túnel (36);

e) introducir al menos una sierra de roca en las perforaciones (41);

f) cortar al menos un fragmento para formar la pared del cilindro (2) hidráulico entre la superficie (3) terrestre y el

túnel (36) con la sierra de roca;

g) llevar agujeros de perforación horizontales partiendo del túnel (36) hacia el centro del cilindro (2) hidráulico que va

a formarse;

h) fragmentar la roca en la base del cilindro (2) hidráulico, de modo que ya no existe una unión mecánica firme entre la base del cilindro (2) hidráulico y la masa (1) que debe elevarse,

i) abrir un segmento (4, 5) de túnel entre un depósito de líquido y la base del cilindro (2) hidráulico, de modo que puede suministrarse líquido al interior del cilindro (2) hidráulico;

j) fijar un anillo (33) de estanqueidad a la masa (1) que debe elevarse; y

k) cerrar de manera estanca al agua la primera galería (32) horizontal.

7. Procedimiento según la reivindicación 6, caracterizado porque se abre al menos una galería (31) horizontal adicional en una profundidad, que es menor que H, hasta el punto en el que debe encontrarse la pared del cilindro (2) hidráulico, porque se realiza en la montaña al menos un túnel (35) adicional, que en sí mismo está cerrado, partiendo del punto de la galería (31) horizontal adicional, en el que debe encontrarse la pared del cilindro (2) hidráulico, y porque las galerías (31) horizontales adicionales se cierran de manera estanca al agua.

8. Procedimiento según la reivindicación 6 ó 7, caracterizado porque al realizar las etapas e) y f) se usan al mismo tiempo varias sierras de roca en diferentes agujeros (41) de perforación.

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones 6 a 8, caracterizado porque la ejecución de la etapa h) tiene 5 lugar mediante una voladura.

1. Procedimiento según una de las reivindicaciones 6 a 9, caracterizado porque tiene lugar una medición de la superficie de la masa (1) que debe elevarse con un gravímetro.


 

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