DE102015222983A1 - Energy storage system - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Energiespeichersystem (1) zum Zwischenspeichern von elektrischer Energie mit einer elektrischen Maschine (4), die antriebsmäßig mit einer hydraulischen Maschine (5) verbunden ist, und mit einer pneumatisch-hydraulischen Kolbenzylinderanordnung (10), die unter Zwischenschaltung von Ventileinrichtungen zwischen der hydraulischen Maschine (5) und eine Gasspeichereinrichtung (8) angeordnet ist. Um das Speichern von elektrischer Energie mit einer elektrischen Maschine zu optimieren, umfasst die pneumatisch-hydraulische Kolbenzylinderanordnung (10) mindestens eine Gaskolbenpumpe (12), die zwei Pneumatikanschlüsse (33, 34) und zwei Hydraulikanschlüssse (23, 24) aufweist, die unter Zwischenschaltung einer Hydraulikventileinrichtung (26) mit der hydraulischen Maschine (5) verbindbar beziehungsweise verbunden sind.The invention relates to an energy storage system (1) for temporarily storing electrical energy with an electric machine (4), which is drivingly connected to a hydraulic machine (5), and with a pneumatic-hydraulic piston-cylinder arrangement (10), with the interposition of valve devices between the hydraulic machine (5) and a gas storage device (8) is arranged. In order to optimize the storage of electrical energy with an electric machine, the pneumatic-hydraulic piston-cylinder arrangement (10) comprises at least one gas piston pump (12) which has two pneumatic ports (33, 34) and two hydraulic ports (23, 24), with interposition a hydraulic valve device (26) with the hydraulic machine (5) can be connected or connected.

Description

Die Erfindung betrifft ein Energiespeichersystem zum Zwischenspeichern von elektrischer Energie mit einer elektrischen Maschine, die antriebsmäßig mit einer hydraulischen Maschine verbunden ist, und mit einer pneumatisch-hydraulischen Kolbenzylinderanordnung, die unter Zwischenschaltung von Ventileinrichtungen zwischen der hydraulischen Maschine und einer Gasspeichereinrichtung angeordnet ist. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen Energiespeichersystems. Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine Anlage zum Zwischenspeichern von elektrischer Energie mit einem derartigen Energiespeichersystem. The invention relates to an energy storage system for temporarily storing electrical energy with an electric machine drivingly connected to a hydraulic machine, and a pneumatic-hydraulic piston-cylinder arrangement arranged with the interposition of valve means between the hydraulic machine and a gas storage device. The invention further relates to a method for operating such an energy storage system. The invention also relates to a system for buffering electrical energy with such an energy storage system.

Stand der TechnikState of the art

Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2013 105 186 A1 ist ein Druckluft-Energiespeichersystem mit einem Druckluftspeicher, einer Verdichteranordnung zum Zuführen von komprimierter Luft zum Druckluftspeicher, und mit einer pneumatisch-hydraulischen Vorrichtung mit zumindest einer pneumatisch-hydraulischen Kolbenzylinderanordnung zum Erzeugen eines hydraulischen Drucks bekannt, der einer hydraulischen Maschine zum Antrieb einer Last zuführbar ist, wobei die zumindest eine pneumatisch-hydraulische Kolbenzylinderanordnung zumindest zwei Zylinder mit jeweils einer pneumatischen Kammer zum Entspannen von Druckluft aufweist, wobei die pneumatischen Kammern in Reihe mit einem Auslass des Druckluftspeichers verbunden sind. Aus dem US-Patent US 7,832,207 B2 sind ein Verfahren und ein System zum Speichern und Zurückgewinnen von Energie bekannt, wobei hydraulisch-pneumatische Akkumulatoren für offene Luft zusammen mit Verstärkeranordnungen verwendet werden, in denen mindestens ein Akkumulator und mindestens ein Verstärker mit einem Hochdruck-Gasspeicherreservoir in Verbindung steht, wobei eine fluidische Maschine auf einer Fluidseite mit einer elektrischen Maschine gekoppelt ist. From the German patent application DE 10 2013 105 186 A1 is a compressed air energy storage system with a compressed air reservoir, a compressor arrangement for supplying compressed air to the compressed air reservoir, and with a pneumatic-hydraulic device having at least one pneumatic-hydraulic piston-cylinder arrangement for generating a hydraulic pressure which can be fed to a hydraulic machine for driving a load wherein the at least one pneumatic-hydraulic piston-cylinder arrangement comprises at least two cylinders, each with a pneumatic chamber for relaxing compressed air, wherein the pneumatic chambers are connected in series with an outlet of the compressed-air reservoir. From the US patent US 7,832,207 B2 For example, there are known a method and system for storing and recovering energy using hydraulic-pneumatic open air accumulators together with amplifier assemblies in which at least one accumulator and at least one amplifier communicate with a high pressure gas reservoir, a fluidic machine coupled on a fluid side with an electric machine.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es, das Speichern von elektrischer Energie mit einer elektrischen Maschine, die antriebsmäßig mit einer hydraulischen Maschine verbunden ist, und mit einer pneumatisch-hydraulischen Kolbenzylinderanordnung, die unter Zwischenschaltung von Ventileinrichtungen zwischen der hydraulischen Maschine und einer Gasspeichereinrichtung angeordnet ist, insbesondere im Hinblick auf den Platzbedarf, den Wirkungsgrad und/oder im Hinblick auf thermodynamische Verluste, zu optimieren. The object of the invention is the storage of electrical energy with an electric machine, which is drivingly connected to a hydraulic machine, and with a pneumatic-hydraulic piston-cylinder arrangement, which is arranged with the interposition of valve means between the hydraulic machine and a gas storage device, in particular In terms of space requirements, efficiency and / or in terms of thermodynamic losses to optimize.

Die Aufgabe ist bei einem Energiespeichersystem zum Zwischenspeichern von elektrischer Energie mit einer elektrischen Maschine, die antriebsmäßig mit einer hydraulischen Maschine verbunden ist, und mit einer pneumatisch-hydraulischen Kolbenzylinderanordnung, die unter Zwischenschaltung von Ventileinrichtungen zwischen der hydraulischen Maschine und einer Gasspeichereinrichtung angeordnet ist, dadurch gelöst, dass die pneumatisch-hydraulische Kolbenzylinderanordnung mindestens eine Gaskolbenpumpe umfasst, die zwei Pneumatikanschlüsse und zwei Hydraulikanschlüsse aufweist, die unter Zwischenschaltung einer Hydraulikventileinrichtung mit der hydraulischen Maschine verbindbar beziehungsweise verbunden sind. Die elektrische Maschine kann als Elektromotor oder als Generator betrieben werden. Die hydraulische Maschine kann als Hydraulikpumpe oder als Hydraulikmotor betrieben werden. Mit Hilfe der mindestens einen Gaskolbenpumpe kann auf einfache Art und Weise eine sehr effiziente Druckluft-Speicheranlage für elektrische Energie bereitgestellt werden. Mit dem Energiespeichersystem kann durch Verdichtung von Gas, insbesondere von Umgebungsluft, pneumatische Energie in einer Größenordnung von hundert bis siebenhundert bar in der Gasspeichereinrichtung gespeichert werden. Zur Energieerzeugung wird die gespeicherte pneumatische Energie, insbesondere die gespeicherte Luft beziehungsweise Druckluft, in die Umgebung entspannt und treibt die als Hydraulikmotor betriebene Hydraulikmaschine sowie die daran angeschlossene als Generator arbeitende elektrische Maschine an. Der Generator gibt die dabei erzeugte Elektroenergie an einen Verbraucher zurück. Die mindestens eine Gaskolbenpumpe stellt einen Luftverdichter dar, der durch hydraulischen Druck, insbesondere hydraulischen Öldruck, angetrieben wird, der wiederum von der als Hydraulikpumpe arbeitenden hydraulischen Maschine bereitgestellt wird. Während dabei auf einer Seite der Gaskolbenpumpe das Gas, insbesondere die Luft, verdichtet und in die Gasspeichereinrichtung gefördert wird, wird auf der anderen, insbesondere entgegengesetzten oder gegenüberliegenden, Seite der Gaskolbenpumpe Gas, insbesondere Luft, aus der Umgebung angesaugt. Durch eine geeignete Umsteuerung von Ventileinrichtungen, die den Pneumatikanschlüssen beziehungsweise den Hydraulikanschlüssen zugeordnet sind, können Förder- und Saugbereiche der Gaskolbenpumpe im Wechsel von einer zur anderen Seite der Gaskolbenpumpe betrieben werden. Zur Rückgewinnung der gespeicherten pneumatischen Energie wird das unter Druck stehende Gas, insbesondere die unter Druck stehende Luft, aus der Gasspeichereinrichtung über die Gaskolbenpumpe abgelassen. Bei einer Verdichtung des Hydraulikmediums, insbesondere einer Hydraulikflüssigkeit, in einem Doppelkolben der Gaskolbenpumpe kann dann auf einfache Art und Weise die als Hydraulikmotor arbeitende Hydraulikmaschine angetrieben werden. Durch die Kopplung mit der Elektromaschine kann die gespeicherte Pneumatikenergie über die als Elektrogenerator arbeitende elektrische Maschine in Form von elektrischer Energie zurück an den Verbraucher gegeben werden. Das Steuern beziehungsweise Umsteuern erfolgt durch geeignete hydraulische und pneumatische Schaltventile.The object is achieved in an energy storage system for temporarily storing electrical energy with an electric machine, which is drivingly connected to a hydraulic machine, and with a pneumatic-hydraulic piston-cylinder arrangement, which is arranged with the interposition of valve means between the hydraulic machine and a gas storage device, thereby achieved in that the pneumatic-hydraulic piston-cylinder arrangement comprises at least one gas-piston pump which has two pneumatic connections and two hydraulic connections which can be connected or connected to the hydraulic machine with the interposition of a hydraulic valve device. The electric machine can be operated as an electric motor or as a generator. The hydraulic machine can be operated as a hydraulic pump or as a hydraulic motor. With the help of the at least one gas piston pump can be provided in a simple manner, a very efficient compressed air storage system for electrical energy. With the energy storage system can be stored in the gas storage device by compressing gas, in particular ambient air, pneumatic energy in the order of one hundred to seven hundred. For energy generation, the stored pneumatic energy, in particular the stored air or compressed air, relaxed in the environment and drives the hydraulic machine operated as a hydraulic motor and connected thereto as a generator operating electric machine. The generator returns the generated electrical energy to a consumer. The at least one gas piston pump is an air compressor, which is driven by hydraulic pressure, in particular hydraulic oil pressure, which in turn is provided by the working as a hydraulic pump hydraulic machine. While the gas, in particular the air, is compressed and conveyed into the gas storage device on one side of the gas piston pump, gas, in particular air, is drawn in from the environment on the other, in particular opposite or opposite, side of the gas piston pump. By a suitable reversal of valve devices, which are assigned to the pneumatic connections or the hydraulic connections, conveying and suction areas of the gas piston pump can be operated alternately from one side to the other of the gas piston pump. To recover the stored pneumatic energy, the pressurized gas, in particular the pressurized air, is discharged from the gas storage device via the gas piston pump. In a compression of the hydraulic medium, in particular a hydraulic fluid in a double piston of the gas piston pump can then be driven in a simple manner operating as a hydraulic motor hydraulic machine. By coupling with the electric machine, the stored pneumatic energy over the as Electric generator working electrical machine in the form of electrical energy can be given back to the consumer. The control or reversing takes place by means of suitable hydraulic and pneumatic switching valves.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Energiespeichersystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die Gaskolbenpumpe zwei durch ein Trennelement voneinander getrennte innere Hydraulikzylinderräume umfasst, die durch zwei Kolben von äußeren Pneumatikzylinderräumen getrennt sind, die unter Zwischenschaltung von Pneumatikventileinrichtungen mit der Gasspeichereinrichtung oder einer Umgebung verbindbar beziehungsweise verbunden sind. Dadurch wird auf einfache Art und Weise eine gekoppelte Zwangsrückstellung der Kolben der Gaskolbenpumpe ermöglicht. Das Energiespeichersystem mit der hydraulischen Maschine und der Gaskolbenpumpe ist hydraulisch in sich abgedichtet. Durch die Anordnung der Hydraulikzylinderräume und der Pneumatikzylinderräume in Kombination mit den beiden Kolben und dem Trennelement in der Gaskolbenpumpe wird ein einfacher Systemaufbau ermöglicht. Darüber hinaus wird eine besonders kompakte Bauweise mit relativ wenig Ansteuerventilen ermöglicht. Durch eine gezielte Ansteuerung der Steuerventile können unerwünschte Energieverluste im thermodynamischen Gasprozess gering gehalten werden. A preferred embodiment of the energy storage system is characterized in that the gas piston pump comprises two separated by a separating inner hydraulic cylinder chambers, which are separated by two pistons of outer pneumatic cylinder spaces, which are connected or connected with the interposition of pneumatic valve devices with the gas storage device or an environment. This allows a simple forced return of the piston of the gas piston pump in a simple manner. The energy storage system with the hydraulic machine and the gas piston pump is hydraulically sealed in itself. The arrangement of the hydraulic cylinder chambers and the pneumatic cylinder chambers in combination with the two pistons and the separating element in the gas piston pump enables a simple system structure. In addition, a particularly compact design with relatively few control valves is possible. By targeted control of the control valves unwanted energy losses in the thermodynamic gas process can be kept low.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Energiespeichersystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kolben durch eine Kolbenstange, die sich durch das Trennelement hindurch erstreckt, so miteinander gekoppelt sind, dass sich im Betrieb der Gaskolbenpumpe eine Zwangsrückstellung der Kolben ergibt. Das Trennelement ist zum Beispiel als Trennwand in einem Zylinder ausgeführt, in welchem die durch die Kolbenstange miteinander gekoppelten Kolben hin und her bewegbar geführt sind. Die Kolben begrenzen mit einander zugewandten Kolbenflächen die Hydraulikzylinderräume, die durch das Trennelement voneinander getrennt sind. Mit ihren voneinander abgewandten Kolbenflächen begrenzen die Kolben die Pneumatikzylinderräume. Der Zylinder der Gaskolbenpumpe hat zum Beispiel im Wesentlichen die Gestalt eines geraden, geschlossenen Hohlzylinders.A further preferred exemplary embodiment of the energy storage system is characterized in that the two pistons are coupled to one another by a piston rod which extends through the separating element such that a forced return of the pistons results during operation of the gas piston pump. The separating element is designed, for example, as a partition in a cylinder in which the pistons coupled to one another by the piston rod are guided to and fro. The pistons define with mutually facing piston surfaces the hydraulic cylinder spaces, which are separated by the separating element. With their piston surfaces facing away from each other, the pistons limit the pneumatic cylinder chambers. The cylinder of the gas piston pump has, for example, substantially the shape of a straight, closed hollow cylinder.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Energiespeichersystems ist dadurch gekennzeichnet, dass Drosselrückschlagventile zwischen die pneumatisch-hydraulische Kolbenzylinderanordnung und die der Umgebung zugeordneten Pneumatikventileinrichtungen geschaltet sind. Die Drosselrückschlagventile dienen vorteilhaft dazu, die unerwünschten Energieverluste im Speicherprozess weiter zu reduzieren. Die Drosselrückschlagventile können geregelt oder ungeregelt ausgeführt sein. Durch die Verwendung der Drosselrückschlagventile kann besonders vorteilhaft auf eine wechselseitige Ansteuerung der Pneumatikventileinrichtungen verzichtet werden. Die Drosselrückschlagventile liefern den Vorteil, dass die Pneumatikventileinrichtungen während eines Entspannungsprozesses geöffnet bleiben können. A further preferred embodiment of the energy storage system is characterized in that throttle check valves are connected between the pneumatic-hydraulic piston-cylinder arrangement and the pneumatic valve devices associated with the environment. The throttle check valves are advantageously used to further reduce the unwanted energy losses in the storage process. The throttle check valves can be carried out regulated or unregulated. By using the throttle check valves can be particularly advantageous to dispense with a mutual control of the pneumatic valve devices. The throttle check valves provide the advantage that the pneumatic valve devices can remain open during a relaxation process.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Energiespeichersystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die Gasspeichereinrichtung einen Gasspeicher umfasst, der von einem Temperaturspeichersystem umgeben ist. Der Gasspeicher, insbesondere Luftspeicher, befindet sich vorteilhaft in einem Temperaturspeichersystem aus einem flüssigen oder festen Werkstoff. Das Temperaturspeichersystem dient vorteilhaft dazu, Verdichtungswärme zwischenzuspeichern. Das Temperaturspeichersystem gibt die gespeicherte Wärme bedarfsabhängig gesteuert oder ungesteuert wieder an den Gasspeicher, insbesondere Luftspeicher, zurück, um das gespeicherte Gas, insbesondere die gespeicherte Luft, vor ihrer Entspannung zu erwärmen. Dadurch können die Energieverluste im Betrieb des Energiespeichersystems weiter reduziert werden. A further preferred embodiment of the energy storage system is characterized in that the gas storage device comprises a gas storage, which is surrounded by a temperature storage system. The gas storage, in particular air storage, is advantageously located in a temperature storage system of a liquid or solid material. The temperature storage system is advantageously used to buffer compression heat. The temperature storage system returns the stored heat controlled demand or uncontrolled back to the gas storage, in particular air storage, back to heat the stored gas, in particular the stored air before their relaxation. As a result, the energy losses during operation of the energy storage system can be further reduced.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Energiespeichersystems ist dadurch gekennzeichnet, dass der Gasspeichereinrichtung mindestens ein Wärmetauscher zugeordnet ist. Durch den mindestens einen Wärmetauscher können die unerwünschten Energieverluste im Betrieb des Energiespeichersystems weiter reduziert werden. Der mindestens eine Wärmetauscher ist zum Beispiel in oder an der Gasspeichereinrichtung installiert. In einem Verdichtungsprozess übernimmt der mindestens eine Wärmetauscher vorteilhaft die entstehende Kompressionswärme und transportiert diese zum Beispiel zu einem weiteren Wärmetauscher in der Umgebung. Dort kühlt sich ein Transportmedium des Wärmetauschers ab und wird zurück zu der Gasspeichereinrichtung geführt. Im Entspannungsprozess der Gasspeichereinrichtung wird dann vorteilhaft Wärme aus der Umgebung in Richtung der Gasspeichereinrichtung transportiert. Dadurch kann das sich entspannende Gas, insbesondere die sich entspannende Luft, auf einfache Art und Weise erwärmt werden. Der vorab beschriebene Prozess kann vorteilhaft durch einen aktiven Lüfter am Wärmetauscher der Umgebung unterstützt werden. A further preferred embodiment of the energy storage system is characterized in that the gas storage device is associated with at least one heat exchanger. By the at least one heat exchanger, the unwanted energy losses during operation of the energy storage system can be further reduced. The at least one heat exchanger is installed in or on the gas storage device, for example. In a compression process, the at least one heat exchanger advantageously takes over the resulting heat of compression and transports it, for example, to another heat exchanger in the environment. There, a transport medium of the heat exchanger cools and is guided back to the gas storage device. In the relaxation process of the gas storage device, heat is then advantageously transported from the environment in the direction of the gas storage device. As a result, the relaxing gas, in particular the relaxing air, can be heated in a simple manner. The process described above can be advantageously supported by an active fan on the heat exchanger environment.

Bei einem Verfahren zum Betreiben eines vorab beschriebenen Energiespeichersystems ist die oben angegebene Aufgabe alternativ oder zusätzlich dadurch gelöst, dass in einem der Pneumatikzylinderräume der pneumatisch-hydraulischen Kolbenzylinderanordnung Gas, insbesondere Luft, verdichtet wird, während in den anderen Pneumatikzylinderraum der pneumatisch-hydraulischen Kolbenzylinderanordnung Gas, insbesondere Luft, aus der Umgebung angesaugt wird. Das verdichtete Gas wird in die Gasspeichereinrichtung gefördert. Durch die Zwischenspeicherung können die unerwünschten Energieverluste im Betrieb des Energiespeichersystems vorteilhaft reduziert werden. In a method for operating a previously described energy storage system, the above-mentioned object is alternatively or additionally achieved by compressing gas, in particular air, in one of the pneumatic cylinder chambers of the pneumatic-hydraulic piston-cylinder arrangement, while in the other pneumatic cylinder space of the pneumatic-hydraulic piston-cylinder arrangement, especially air, is sucked from the environment. The compressed gas is conveyed into the gas storage device. Due to the intermediate storage, the unwanted energy losses during operation of the energy storage system can be advantageously reduced.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die den Pneumatikzylinderräumen der pneumatisch-hydraulischen Kolbenzylinderanordnung zugeordneten Pneumatikventileinrichtungen wechselseitig so zu-/abgeschaltet werden, dass Gas aus der Gasspeichereinrichtung langsam entspannt wird. Dadurch wird verhindert, dass das Gas, insbesondere die Luft, im Entspannungsprozess zu stark abkühlt. Dadurch können die unerwünschten Energieverluste im Betrieb des Energiespeichersystems weiter reduziert werden. A preferred embodiment of the method is characterized in that the pneumatic cylinder chambers associated with the pneumatic cylinder chambers of the pneumatic-hydraulic piston-cylinder arrangement are mutually switched on / off so that gas is slowly released from the gas storage device. This prevents the gas, especially the air, from cooling too much during the expansion process. As a result, the undesirable energy losses during operation of the energy storage system can be further reduced.

Bei einer Anlage zum Zwischenspeichern von elektrischer Energie mit einem vorab beschriebenen Energiespeichersystem ist die oben angegebene Aufgabe alternativ oder zusätzlich dadurch gelöst, dass die Anlage mindestens zwei Gaskolbenpumpen und als Gasspeichereinrichtung Gasflaschen in einem Anlagenschrank umfasst, in welchem auch die elektrische Maschine und die hydraulische Maschine untergebracht sind. Bei den Gasflaschen handelt es sich besonders vorteilhaft um herkömmliche Gasflaschen. Die elektrische Maschine und die hydraulische Maschine sind vorteilhaft in einem unteren Bereich des Anlagenschranks untergebracht. In a system for temporary storage of electrical energy with an energy storage system described above, the above object is alternatively or additionally achieved in that the system comprises at least two gas piston pump and gas storage gas cylinders in a system cabinet, in which accommodated also the electric machine and the hydraulic machine are. The gas cylinders are particularly advantageous for conventional gas cylinders. The electric machine and the hydraulic machine are advantageously housed in a lower portion of the plant cabinet.

Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Gaskolbenpumpe, eine hydraulische Maschine und/oder eine elektrische Maschine für ein vorab beschriebenes Energiespeichersystem, insbesondere für eine vorab beschriebene Anlage zum Zwischenspeichern von elektrischer Energie. The invention further relates to a gas piston pump, a hydraulic machine and / or an electric machine for a previously described energy storage system, in particular for a previously described system for temporary storage of electrical energy.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description in which, with reference to the drawings, various embodiments are described in detail.

Kurze Beschreibung der ZeichnungShort description of the drawing

Es zeigen: Show it:

1 eine Darstellung des Energiespeichersystems mit einer Gaskolbenpumpe und einer Gasspeichereinrichtung in Form eines Hydraulikschaltplans; 1 a representation of the energy storage system with a gas piston pump and a gas storage device in the form of a hydraulic circuit diagram;

2 ein pV-Diagramm zu dem Energiespeichersystem aus 1; 2 a pV diagram to the energy storage system 1 ;

3 einen Ausschnitt aus 1 mit einer zusätzlichen Drosselregelung; 3 a section from 1 with an additional throttle control;

4 ein pV-Diagramm zu dem Energiespeichersystem aus 3; 4 a pV diagram to the energy storage system 3 ;

5 einen Ausschnitt des Energiespeichersystems aus 1 mit einem Temperaturspeichersystem, das der Gasspeichereinrichtung zugeordnet ist; 5 a section of the energy storage system 1 a temperature storage system associated with the gas storage device;

6 ein pV-Diagramm zu dem Energiespeichersystem aus 5; 6 a pV diagram to the energy storage system 5 ;

7 einen Ausschni8tt des Energiespeichersystems aus 1 mit einem zusätzlichen Wärmetauscher, welcher der Gasspeichereinrichtung zugeordnet ist; 7 a Ausschni8tt the energy storage system 1 with an additional heat exchanger associated with the gas storage device;

8 ein pV-Diagramm zu dem Energiespeichersystem aus 7; 8th a pV diagram to the energy storage system 7 ;

9 einen Anlagenschrank mit einem Energiespeichersystem, wie es in 1 dargestellt ist, und 9 a system cabinet with an energy storage system, as in 1 is shown, and

10 eine Sicht in den Anlagenschrank aus 9 zur Darstellung einer Anordnung von Gasflaschen und Gaskolbenpumpen. 10 a view into the plant cabinet 9 to illustrate an arrangement of gas cylinders and gas piston pumps.

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments

In 1 ist ein Energiespeichersystem 1 mit einer elektrischen Maschine 4 und einer hydraulischen Maschine 5 in Form eines Hydraulikschaltplans dargestellt. Durch ein Plussymbol und ein Minussymbol ist in 1 angedeutet, dass die elektrische Maschine 4 an eine elektrische Versorgungseinrichtung angeschlossen ist. Die elektrische Maschine 4 kann sowohl als Elektromotor als auch als Generator betrieben werden. In 1 is an energy storage system 1 with an electric machine 4 and a hydraulic machine 5 represented in the form of a hydraulic circuit diagram. By a plus symbol and a minus symbol is in 1 indicated that the electric machine 4 is connected to an electrical supply device. The electric machine 4 can be operated both as an electric motor and as a generator.

Die hydraulische Maschine 5 ist antriebsmäßig mit der elektrischen Maschine 4 verbunden und kann als Hydraulikmotor oder als Hydraulikpumpe betrieben werden, wie symbolisch durch Pfeilspitzen in 1 angedeutet ist. Wenn die elektrische Maschine 4 als Elektromotor arbeitet, dann kann die als Hydraulikpumpe arbeitende hydraulische Maschine 5 mit der elektrischen Maschine 4 angetrieben werden. Wenn die hydraulische Maschine 5 als Hydraulikmotor arbeitet, dann kann mit ihr die als Generator arbeitende elektrische Maschine 4 angetrieben werden. The hydraulic machine 5 is driving with the electric machine 4 connected and can be operated as a hydraulic motor or as a hydraulic pump, as symbolically by arrowheads in 1 is indicated. When the electric machine 4 works as an electric motor, then working as a hydraulic pump hydraulic machine 5 with the electric machine 4 are driven. When the hydraulic machine 5 works as a hydraulic motor, then it can with her working as a generator electric machine 4 are driven.

Das Energiespeichersystem 1 umfasst des Weiteren eine Gasspeichereinrichtung 8, mit der Gas, insbesondere Luft, unter Druck gespeichert werden kann. Eine pneumatisch-hydraulische Kolbenzylinderanordnung 10 ist zwischen die hydraulische Maschine 5 und die Gasspeichereinrichtung 8 geschaltet. The energy storage system 1 further comprises a gas storage device 8th , with which gas, in particular air, can be stored under pressure. A pneumatic-hydraulic piston-cylinder arrangement 10 is between the hydraulic machine 5 and the gas storage device 8th connected.

Die pneumatisch-hydraulische Kolbenzylinderanordnung 10 umfasst eine Gaskolbenpumpe 12 mit einem Zylinder 14. In dem Zylinder 14 der Gaskolbenpumpe 12 sind zwei Kolben 15, 16 hin und her bewegbar, das heißt in 1 nach oben und nach unten bewegbar, angeordnet. Die beiden Kolben 15, 16 sind durch eine Kolbenstange 18 miteinander gekoppelt, das heißt im Fall der Gaskolbenpumpe 12 starr miteinander verbunden. The pneumatic-hydraulic piston-cylinder arrangement 10 includes a gas piston pump 12 with a cylinder 14 , In the cylinder 14 the gas piston pump 12 are two pistons 15 . 16 movable back and forth, that is in 1 movable up and down, arranged. The two pistons 15 . 16 are by a piston rod 18 coupled together, that is in the case of the gas piston pump 12 rigidly connected.

Die Kolbenstange 18 ist durch ein Trennelement 19 hindurch geführt. Durch das Trennelement 19 ist der Zylinder 14 im Inneren in zwei Hälften unterteilt. Durch das Trennelement 19 ist ein erster innerer Hydraulikzylinderraum 21 von einem zweiten inneren Hydraulikzylinderraum 22 getrennt. Der erste innere Hydraulikzylinderraum 21 wird in 1 nach oben von dem Kolben 15 begrenzt. Der zweite innere Hydraulikzylinderraum 22 wird in 1 nach unten von dem Kolben 16 begrenzt. The piston rod 18 is through a separator 19 passed through. Through the separator 19 is the cylinder 14 divided into two halves inside. Through the separator 19 is a first inner hydraulic cylinder space 21 from a second inner hydraulic cylinder space 22 separated. The first inner hydraulic cylinder space 21 is in 1 up from the piston 15 limited. The second inner hydraulic cylinder space 22 is in 1 down from the piston 16 limited.

Der erste innere Hydraulikzylinderraum 21 der Glaskolbenpumpe 12 ist über einen Hydraulikanschluss 23 an eine Hydraulikventileinrichtung 26 angeschlossen. Der zweite innere Hydraulikzylinderraum 22 ist über einen Hydraulikanschluss 24 an die Hydraulikventileinrichtung 26 angeschlossen. The first inner hydraulic cylinder space 21 the glass piston pump 12 is via a hydraulic connection 23 to a hydraulic valve device 26 connected. The second inner hydraulic cylinder space 22 is via a hydraulic connection 24 to the hydraulic valve device 26 connected.

Die Hydraulikventileinrichtung 26 ist als 4/3-Wegeventil mit vier Anschlüssen und drei Schaltstellungen ausgeführt. Durch symbolisch angedeutete Federn ist die Hydraulikventileinrichtung 26 in ihre dargestellte Mittelstellung vorgespannt. Die Hydraulikventileinrichtung 26 ist elektromagnetisch betätigbar. The hydraulic valve device 26 is designed as a 4/3-way valve with four connections and three switching positions. By symbolically indicated springs is the hydraulic valve device 26 biased into their illustrated middle position. The hydraulic valve device 26 is electromagnetically actuated.

An die in 1 rechte Seite der Hydraulikventileinrichtung 26 sind die beiden Hydraulikanschlüsse 23, 24 der Gaskolbenpumpe 12 angeschlossen. An die in 1 linke Seite der Hydraulikventileinrichtung 26 sind die hydraulische Maschine 5 und ein Hydraulikmediumreservoir 28 angeschlossen. To the in 1 right side of the hydraulic valve device 26 are the two hydraulic connections 23 . 24 the gas piston pump 12 connected. To the in 1 left side of the hydraulic valve device 26 are the hydraulic machine 5 and a hydraulic medium reservoir 28 connected.

Die Gaskolbenpumpe 12 umfasst in dem Zylinder 14 einen ersten äußeren Pneumatikzylinderraum 31 und einen zweiten äußeren Pneumatikzylinderraum 32. Der erste äußere Pneumatikzylinderraum 31 wird von der dem Trennelement 19 abgewandten Kolbenfläche des Kolbens 15 begrenzt. Der zweite äußere Pneumatikzylinderraum 32 wird von der dem Trennelement 19 abgewandten Kolbenfläche des Kolbens 16 begrenzt. The gas piston pump 12 includes in the cylinder 14 a first outer pneumatic cylinder space 31 and a second outer pneumatic cylinder space 32 , The first outer pneumatic cylinder space 31 is from the the separator 19 facing away from the piston surface of the piston 15 limited. The second outer pneumatic cylinder space 32 is from the the separator 19 facing away from the piston surface of the piston 16 limited.

Dem ersten Pneumatikzylinderraum 31 ist ein Pneumatikanschluss 33 zugeordnet. Dem zweiten Pneumatikzylinderraum 32 ist ein Pneumatikanschluss 34 zugeordnet. Der Pneumatikanschluss 33 steht mit einer pneumatischen Verzweigung 35 in Verbindung. Der Pneumatikanschluss 34 steht mit einer pneumatischen Verzweigung 36 in Verbindung. The first pneumatic cylinder room 31 is a pneumatic connection 33 assigned. The second pneumatic cylinder space 32 is a pneumatic connection 34 assigned. The pneumatic connection 33 stands with a pneumatic branch 35 in connection. The pneumatic connection 34 stands with a pneumatic branch 36 in connection.

An die pneumatische Verzweigung 35 sind zwei Pneumatikventileinrichtungen 41, 42 angeschlossen. An die pneumatische Verzweigung 36 sind zwei Pneumatikventileinrichtungen 43, 44 angeschlossen. Die Pneumatikventileinrichtungen 41 bis 44 sind als 2/2-Wegeventile mit einer Rückschlagventilstellung und einer Öffnungsventilstellung ausgeführt. Durch symbolisch angedeutete Federn sind die Pneumatikventileinrichtungen 41 bis 44 alle in ihre Rückschlagventilstellung vorgespannt. To the pneumatic branch 35 are two pneumatic valve devices 41 . 42 connected. To the pneumatic branch 36 are two pneumatic valve devices 43 . 44 connected. The pneumatic valve devices 41 to 44 are designed as 2/2-way valves with a check valve position and an opening valve position. By symbolically indicated springs are the pneumatic valve devices 41 to 44 all biased into their check valve position.

Die Pneumatikventileinrichtungen 41 und 43 sind zwischen die jeweils zugehörige pneumatische Verzweigung 35, 36 und eine Umgebung der Gaskolbenpumpe 12 geschaltet. In der Rückschlagventilstellung der Pneumatikventileinrichtungen 41 und 43 ist eine Verbindung zur Umgebung unterbrochen. The pneumatic valve devices 41 and 43 are between each associated pneumatic branch 35 . 36 and an environment of the gas piston pump 12 connected. In the check valve position of the pneumatic valve devices 41 and 43 is a connection to the environment interrupted.

Die Pneumatikventileinrichtungen 42, 44 sind zwischen die jeweils zugehörige Verzweigung 35, 36 und eine pneumatische Verzweigung 48 geschaltet. Die Gasspeichereinrichtung 8 ist an die pneumatische Verzweigung 48 angeschlossen. In der dargestellten Rückschlagventilstellung der Pneumatikventileinrichtungen 42, 44 wird ein Entweichen von Gas aus der Gasspeichereinrichtung 8 unterbrochen beziehungsweise verhindert. The pneumatic valve devices 42 . 44 are between each associated branch 35 . 36 and a pneumatic branch 48 connected. The gas storage facility 8th is at the pneumatic branch 48 connected. In the illustrated check valve position of the pneumatic valve devices 42 . 44 is an escape of gas from the gas storage facility 8th interrupted or prevented.

In 2 ist ein pV-Diagramm zu dem Energiespeichersystem 1 aus 1 dargestellt. Auf einer x-Achse ist ein Verdichtungsvolumen V in einer geeigneten Volumeneinheit aufgetragen. Mit Vs ist ein Startvolumen bezeichnet. Mit VE ist ein Endvolumen bezeichnet. Mit pS/E sind ein Startdruck und ein Enddruck angedeutet, die gleich sind und dem Startvolumen Vs und dem Endvolumen VE zugeordnet sind. Mit pS ist ein Speicherdruck bezeichnet. Mit pV ist ein Verdichtungsdruck bezeichnet. In 2 is a pV diagram to the energy storage system 1 out 1 shown. On an x-axis, a compression volume V is plotted in a suitable volume unit. With V s a start volume is designated. V E denotes a final volume. With p S / E , a starting pressure and a final pressure are indicated, which are the same and the start volume V s and the final volume V E are assigned. With p S is called a memory pressure. With p V a compression pressure is designated.

Durch einen gestrichelten gekrümmten Pfeil 51 ist ein Entspannungsprozess angedeutet. Durch einen gestrichelten gekrümmten Pfeil 52 ist ein Verdichtungsprozess angedeutet. Durch eine Kurve 53 ist ein isothermer Verdichtungsprozess angedeutet. Bedingt durch eine Temperaturerhöhung bei der Verdichtung und eine Abkühlung nach der Verdichtung bei der Entspannung ergeben sich Energieverluste 54 im realen Speicherprozess. Die Speicherverluste ergeben sich aus der Differenz zwischen pV minus pS sowie aus der Differenz VS minus Ve. Through a dashed curved arrow 51 is a relaxation process indicated. Through a dashed curved arrow 52 is a compression process indicated. Through a bend 53 is an isothermal compression process indicated. Due to an increase in temperature during compression and cooling after compression during the expansion, energy losses result 54 in the real storage process. The memory losses result from the difference between p V minus p S and from the difference V S minus V e .

Bei dem in 1 dargestellten Energiespeichersystem 1 erfolgt durch ein wechselseitiges Zu- und Abschalten der Pneumatikventileinrichtungen 41 bis 44 eine langsame Entspannung der Luft aus dem Gasspeicher 8, der auch als Luftspeicher bezeichnet wird. Durch die langsame Entspannung wird verhindert, dass die Luft im Entspannungsprozess zu stark abkühlt und der damit verbundene Energieverlust den Wirkungsgrad des Energiespeicherdsystems 1 unerwünscht reduziert. At the in 1 illustrated energy storage system 1 takes place by a mutual switching on and off of the pneumatic valve devices 41 to 44 a slow release of air from the gas storage 8th , which is also referred to as air storage. The slow relaxation prevents the air in the relaxation process from cooling too much and the associated Energy loss the efficiency of the energy storage system 1 undesirably reduced.

Im Verdichtungsprozess wird durch einen langsamen hydraulischen Druckaufbau im entsprechenden Hydraulikzylinderraum 21, 22 der Gaskolbenpumpe 12 verhindert, dass die Temperatur im Luftspeicher 8 zu stark ansteigt. In the compression process is due to a slow hydraulic pressure build-up in the corresponding hydraulic cylinder space 21 . 22 the gas piston pump 12 prevents the temperature in the air reservoir 8th increases too much.

Um einen hocheffizienten thermodynamischen Gasprozess zu bekommen, ist bei der Auslegung des Energiespeichersystems 1 darauf zu achten, dass die pneumatischen Komponenten des Energiespeichersystems 1 einen schnellen Temperaturausgleich in die Umgebung zulassen. Dabei können die Gaskolbenpumpe 12, die zugehörigen Rohrleitungen, die Pneumatikeinrichtungen 41 bis 44 und die Gasspeichereinrichtung 8 mit speziellen Konstruktionselementen, wie zum Beispiel Kühlrippen, zur Vergrößerung der Oberfläche ausgestattet werden. To get a highly efficient thermodynamic gas process is in the design of the energy storage system 1 Make sure that the pneumatic components of the energy storage system 1 Allow a quick temperature compensation in the environment. This can be the gas piston pump 12 , the associated piping, the pneumatic equipment 41 to 44 and the gas storage device 8th equipped with special construction elements, such as cooling fins, to increase the surface area.

In 3 ist ein Ausschnitt aus 1 mit der Gaskolbenpumpe 12 und der Gasspeichereinrichtung 8 sowie den Pneumatikventileinrichtungen 41 bis 44 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel des Energiespeichersystems dargestellt. In 3 ist zwischen die Verzweigungen 35, 36 und die Pneumatikventileinrichtungen 41, 43 jeweils eine Drosselrückschlagventileinrichtung 61, 62 geschaltet. In 3 is a section of 1 with the gas piston pump 12 and the gas storage device 8th and the pneumatic valve devices 41 to 44 illustrated according to another embodiment of the energy storage system. In 3 is between the branches 35 . 36 and the pneumatic valve devices 41 . 43 in each case a throttle check valve device 61 . 62 connected.

Die Drosselrückschlagventile 61, 62 sind in ihrer dargestellten Ausführungsform geregelt, können aber auch ungeregelt ausgeführt sein. Mit den Drosselrückschlagventilen 61, 62 ist eine wechselseitige Ansteuerung der Pneumatikventileinrichtungen 41, 43 nicht mehr erforderlich. Beide Pneumatikventileinrichtungen 41, 43 können während des Entspannungsprozesses geöffnet bleiben. Abhängig von der eingestellten Drosselung wird der Entspannungsprozess automatisch verlangsamt. The throttle check valves 61 . 62 are regulated in their illustrated embodiment, but can also be carried out unregulated. With the throttle check valves 61 . 62 is a mutual control of the pneumatic valve devices 41 . 43 not necessary anymore. Both pneumatic valve devices 41 . 43 can stay open during the relaxation process. Depending on the set throttling, the relaxation process is automatically slowed down.

In 4 ist das zugehörige pV-Diagramm dargestellt. Durch einen Pfeil 65 ist angedeutet, dass der Punkt VE im thermodynamischen Gasprozess durch die vorab beschriebene Verlangsamung des Entspannungsprozesses weiter in Richtung VS verschoben wird. Dadurch kann der Energieverlust im Speicherprozess weiter reduziert werden. In 4 the corresponding pV diagram is shown. By an arrow 65 is indicated that the point V E is moved further in the thermodynamic gas process by the previously described slowing down of the relaxation process in the direction of V s . As a result, the energy loss in the storage process can be further reduced.

In 5 ist der gleiche Ausschnitt aus 1 wie in 3 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel dargestellt. In 5 ist der Gasspeichereinrichtung 8 zu einer weiteren Reduzierung der Speicherenergieverluste ein Temperaturspeichersystem 74 zugeordnet. Das Temperaturspeichersystem 74 ist zum Beispiel aus flüssigen oder festen Werkstoffen gebildet und umgibt einen Gasspeicher 70 der Gasspeichereinrichtung 8. In 5 is the same section 1 as in 3 illustrated according to another embodiment. In 5 is the gas storage facility 8th to further reduce the storage energy losses a temperature storage system 74 assigned. The temperature storage system 74 is formed for example of liquid or solid materials and surrounds a gas storage 70 the gas storage facility 8th ,

Das Temperaturspeichersystem 74 hat die Aufgabe, Verdichtungswärme zwischenzuspeichern. Bei Bedarf kann die gespeicherte Wärme gesteuert oder ungesteuert wieder in den Gasspeicher 70 zurückgegeben werden, um die in dem Gasspeicher 70 gespeicherte Luft vor ihrer Entspannung zu erwärmen. The temperature storage system 74 has the task of buffering heat of compression. If necessary, the stored heat can be controlled or uncontrolled back into the gas storage 70 to be returned to the gas store 70 to heat stored air before it relaxes.

In 6 ist durch eine Kurve 53 ein isothermer Verdichtungsprozess angedeutet. Im thermodynamischen Gasprozess ergibt sich durch den Temperatureintrag mit Hilfe des Temperaturspeichersystems 74 nach der Verdichtung eine Beibehaltung des Drucks in dem Gasspeicher oder Luftspeicher 70 (pV = pS). Durch die Zwischenspeicherung ergibt sich eine weitere Reduzierung des Speicherenergieverlustes 76. Durch einen Pfeil 78 wird eine weitere Verschiebung von VE nach VS angedeutet. In 6 is through a bend 53 an isothermal compression process indicated. In the thermodynamic gas process results from the temperature entry using the temperature storage system 74 after compression, a maintenance of the pressure in the gas storage or air storage 70 (p V = p S ). The intermediate storage results in a further reduction of the storage energy loss 76 , By an arrow 78 a further shift from V E to V S is indicated.

In 7 ist der gleiche Ausschnitt des Energiespeichersystems 1 aus 1 wie in den 3 und 5 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel dargestellt. In 7 ist ein Wärmetauscher 82 in der Gasspeichereinrichtung 8 angeordnet. Der Wärmetauscher 82 in der Gasspeichereinrichtung 8 ist mit einem Wärmetauscher 81 in der Umgebung verbunden. In 7 is the same section of the energy storage system 1 out 1 like in the 3 and 5 illustrated according to another embodiment. In 7 is a heat exchanger 82 in the gas storage facility 8th arranged. The heat exchanger 82 in the gas storage facility 8th is with a heat exchanger 81 connected in the area.

Dem Wärmetauscher 81 in der Umgebung ist ein Lüfter 84 zugeordnet. Der Wärmetauscher 82 übernimmt im Verdichtungsprozess entstehende Kompressionswärme und transportiert diese zu dem Wärmetauscher 81 in der Umgebung. Dort kühlt sich das Transportmedium ab und wird zurück zu dem Wärmetauscher 82 in der Gasspeichereinrichtung 8 geführt. The heat exchanger 81 there is a fan in the area 84 assigned. The heat exchanger 82 takes over compression heat generated in the compression process and transports it to the heat exchanger 81 in the neighborhood. There, the transport medium cools down and is returned to the heat exchanger 82 in the gas storage facility 8th guided.

Im Entspannungsprozess der Gasspeichereinrichtung 8 wird Wärme aus der Umgebung in Richtung der Gasspeichereinrichtung 8 transportiert. Dadurch wird die sich in der Gasspeichereinrichtung 8 entspannte Luft erwärmt. Durch den Lüfter 84 wird dieser Prozess unterstützt. In the process of relaxing the gas storage device 8th Heat from the environment in the direction of the gas storage device 8th transported. This turns into the gas storage facility 8th heated relaxed air. Through the fan 84 this process is supported.

In 8 ist durch eine Kurve 53 ein isothermer Verdichtungsprozess dargestellt. Durch Pfeile 88, 89 ist in 8 angedeutet, dass die Kennlinien vom Verdichtungs- und Entspannungsprozess dem isothermen Verdichtungsprozess 86 angenähert werden. Daraus ergibt sich ein reduzierter Speicherenergieverlust 87. In 8th is through a bend 53 an isothermal compression process is shown. By arrows 88 . 89 is in 8th indicated that the characteristics of the compression and expansion process the isothermal compression process 86 be approximated. This results in a reduced storage energy loss 87 ,

In 9 ist eine Anlage 100 für das Energiespeichersystem 1 aus 1 exemplarisch dargestellt. Die Anlage 100 umfasst einen Anlagenschrank 102 mit Standfüßen 104, 105. Die Anlage hat zum Beispiel eine Höhe von knapp zwei Metern und eine Breite von etwa sechzig Zentimetern. Oben an dem Anlagenschrank 102 ist ein Luftanschlussstutzen 108 vorgesehen. In 9 is a plant 100 for the energy storage system 1 out 1 exemplified. The attachment 100 includes a plant cabinet 102 with feet 104 . 105 , For example, the plant has a height of almost two meters and a width of about sixty centimeters. At the top of the system cabinet 102 is an air connection pipe 108 intended.

In einem unteren Bereich des Anlagenschranks 102 sind eine elektrische Maschine 114 und eine hydraulische Maschine 115 angeordnet. Oberhalb der beiden Maschinen 114, 115 ist ein Hydraulikmediumreservoir 116 angeordnet. Eine Gasspeichereinrichtung 118 nimmt einen Großteil eines Innenraums des Anlagenschranks 102 ein. Die Gasspeichereinrichtung 118 umfasst insgesamt sechs Gasflaschen 121 bis 126. Die Gasflaschen 121 bis 126 sind mit zwei Gaskolbenpumpen 131, 132 kombiniert. In a lower area of the plant cabinet 102 are an electrical machine 114 and a hydraulic machine 115 arranged. Above the two machines 114 . 115 is a hydraulic medium reservoir 116 arranged. A gas storage facility 118 takes up much of an interior of the equipment cabinet 102 one. The gas storage facility 118 includes a total of six gas cylinders 121 to 126 , The gas bottles 121 to 126 are with two gas piston pumps 131 . 132 combined.

In 10 ist ein Querschnitt des Anlagenschranks 102 aus 1 dargestellt. In dem Querschnitt sieht man, wie die insgesamt sechs Gasflaschen 121 bis 126 zusammen mit den beiden Gaskolbenpumpen 131, 132 besonders platzsparend in dem Anlagenschrank 102 angeordnet sind. In 10 is a cross section of the plant cabinet 102 out 1 shown. In the cross-section one sees, like the altogether six gas bottles 121 to 126 together with the two gas piston pumps 131 . 132 particularly space-saving in the system cabinet 102 are arranged.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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  • DE 102013105186 A1 [0002] DE 102013105186 A1 [0002]
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Claims (10)

Energiespeichersystem (1) zum Zwischenspeichern von elektrischer Energie mit einer elektrischen Maschine (4; 114), die antriebsmäßig mit einer hydraulischen Maschine (5; 115) verbunden ist, und mit einer pneumatisch-hydraulischen Kolbenzylinderanordnung (10), die unter Zwischenschaltung von Ventileinrichtungen zwischen der hydraulischen Maschine (5; 115) und einer Gasspeichereinrichtung (8; 118) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die pneumatisch-hydraulische Kolbenzylinderanordnung (10) mindestens eine Gaskolbenpumpe (12; 131, 132) umfasst, die zwei Pneumatikanschlüsse (33, 34) und zwei Hydraulikanschlüsse (23, 24) aufweist, die unter Zwischenschaltung einer Hydraulikventileinrichtung (26) mit der hydraulischen Maschine (5; 115) verbindbar beziehungsweise verbunden sind. Energy storage system ( 1 ) for temporarily storing electrical energy with an electric machine ( 4 ; 114 ) drivingly powered by a hydraulic machine ( 5 ; 115 ), and with a pneumatic-hydraulic piston-cylinder arrangement ( 10 ), with the interposition of valve devices between the hydraulic machine ( 5 ; 115 ) and a gas storage device ( 8th ; 118 ), characterized in that the pneumatic-hydraulic piston-cylinder arrangement ( 10 ) at least one gas piston pump ( 12 ; 131 . 132 ), the two pneumatic connections ( 33 . 34 ) and two hydraulic connections ( 23 . 24 ), which with the interposition of a hydraulic valve device ( 26 ) with the hydraulic machine ( 5 ; 115 ) are connectable or connected. Energiespeichersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gaskolbenpumpe (12; 131, 132) zwei durch ein Trennelement (19) voneinander getrennte innere Hydraulikzylinderräume (21, 22) umfasst, die durch zwei Kolben (15, 16) von äußeren Pneumatikzylinderräumen (31, 32) getrennt sind, die unter Zwischenschaltung von Pneumatikventileinrichtungen (41–44) mit der Gasspeichereinrichtung (8; 118) oder einer Umgebung verbindbar beziehungsweise verbunden sind. Energy storage system according to claim 1, characterized in that the gas piston pump ( 12 ; 131 . 132 ) two by a separating element ( 19 ) separate inner hydraulic cylinder spaces ( 21 . 22 ) by two pistons ( 15 . 16 ) of outer pneumatic cylinder spaces ( 31 . 32 ), with the interposition of pneumatic valve devices ( 41 - 44 ) with the gas storage device ( 8th ; 118 ) or an environment connectable or connected. Energiespeichersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kolben (15, 16) durch eine Kolbenstange (18), die sich durch das Trennelement (19) hindurch erstreckt, so miteinander gekoppelt sind, dass sich im Betrieb der Gaskolbenpumpe (12; 131, 132) eine Zwangsrückstellung der Kolben (15, 16) ergibt. Energy storage system according to claim 2, characterized in that the two pistons ( 15 . 16 ) by a piston rod ( 18 ) extending through the separating element ( 19 ), are coupled together so that in operation of the gas piston pump ( 12 ; 131 . 132 ) a forced return of the piston ( 15 . 16 ). Energiespeichersystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass Drosselrückschlagventile (61, 62) zwischen die pneumatisch-hydraulische Kolbenzylinderanordnung (10) und die der Umgebung zugeordneten Pneumatikventileinrichtungen (41, 43) geschaltet sind. Energy storage system according to claim 2 or 3, characterized in that throttle check valves ( 61 . 62 ) between the pneumatic-hydraulic piston-cylinder arrangement ( 10 ) and the associated with the environment pneumatic valve devices ( 41 . 43 ) are switched. Energiespeichersystem nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasspeichereinrichtung (8; 118) einen Gasspeicher (70) umfasst, der von einem Temperaturspeichersystem (74) umgeben ist. Energy storage system according to one of claims 2 to 4, characterized in that the gas storage device ( 8th ; 118 ) a gas storage ( 70 ) obtained from a temperature storage system ( 74 ) is surrounded. Energiespeichersystem nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasspeichereinrichtung (8; 118) mindestens ein Wärmetauscher (81, 82) zugeordnet ist. Energy storage system according to one of claims 2 to 5, characterized in that the gas storage device ( 8th ; 118 ) at least one heat exchanger ( 81 . 82 ) assigned. Verfahren zum Betreiben eines Energiespeichersystems (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem der Pneumatikzylinderräume (31, 32) der pneumatisch-hydraulischen Kolbenzylinderanordnung (10) Gas, insbesondere Luft, verdichtet wird, während in den anderen Pneumatikzylinderraum der pneumatisch-hydraulischen Kolbenzylinderanordnung (10) Gas, insbesondere Luft, aus der Umgebung angesaugt wird. Method for operating an energy storage system ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that in one of the pneumatic cylinder chambers ( 31 . 32 ) of the pneumatic-hydraulic piston-cylinder arrangement ( 10 ) Gas, in particular air, is compressed while in the other pneumatic cylinder space of the pneumatic-hydraulic piston-cylinder arrangement ( 10 ) Gas, in particular air, is sucked from the environment. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die den Pneumatikzylinderräumen (41–44) der pneumatisch-hydraulischen Kolbenzylinderanordnung (10) zugeordneten Pneumatikventileinrichtungen (41–44) wechselseitig so zu-/abgeschaltet werden, dass Gas aus der Gasspeichereinrichtung (8; 118) langsam entspannt wird. A method according to claim 7, characterized in that the pneumatic cylinder chambers ( 41 - 44 ) of the pneumatic-hydraulic piston-cylinder arrangement ( 10 ) associated pneumatic valve devices ( 41 - 44 ) are mutually switched on / off so that gas from the gas storage device ( 8th ; 118 ) is slowly relaxed. Anlage (100) zum Zwischenspeichern von elektrischer Energie mit einem Energiespeichersystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage (100) mindestens zwei Gaskolbenpumpen (12; 131, 132) und als Gasspeichereinrichtung (8; 118) Gasflaschen (121–126) in einem Anlagenschrank (102) umfasst, in welchem auch die elektrische Maschine (114) und die hydraulische Maschine (115) untergebracht sind. Investment ( 100 ) for temporarily storing electrical energy with an energy storage system ( 1 ) according to one of claims 1 to 6, characterized in that the plant ( 100 ) at least two gas piston pumps ( 12 ; 131 . 132 ) and as a gas storage device ( 8th ; 118 ) Gas cylinders ( 121 - 126 ) in a plant cabinet ( 102 ), in which also the electrical machine ( 114 ) and the hydraulic machine ( 115 ) are housed. Gaskolbenpumpe (12; 131, 132), hydraulische Maschine (5; 115) und/oder elektrische Maschine (4; 114) für ein Energiespeichersystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, insbesondere für eine Anlage (100) zum Zwischenspeichern von elektrischer Energie nach Anspruch 9. Gas piston pump ( 12 ; 131 . 132 ), hydraulic machine ( 5 ; 115 ) and / or electrical machine ( 4 ; 114 ) for an energy storage system ( 1 ) according to one of claims 1 to 6, in particular for a plant ( 100 ) for temporarily storing electrical energy according to claim 9.
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