AT504692B1 - Anlage zur nutzung von aufwind und verfahren zum betreiben einer solchen anlage - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Nutzung von Aufwind, umfassend einen einen Höhenunterschied aufweisenden rohrartigen Aufwindkamin und ein transluzentes Kollektordach, welches sich an den Aufwindkamin anschließend und zumindest teilweise umgebend flächig erstreckt und einen mit dem Aufwindkamin zusammenhängenden Luftraum festlegt, sowie die Verwendung einer solchen Anlage zur Erzeugung von Energie, zur Erzeugung von Regen, zur Entsalzung von Meerwasser und Gewinnung von Salz und zum Sammeln von Regenwasser.

Aufwindanlagen sind in vielfältigen Formen seit langem bekannt. Beispielsweise geht aus der DE 29 31 349 A1 ein solarthermisches Kraftwerk hervor, welches ein transparentes Kollektorvordach, einen Aufwindkamin und eine Vertikalwindausnutzung aufweist. Der unter dem Vordach befindliche Erdboden kann dabei selbst als Absorber benutzt werden, der beispielsweise nachts seine Wärme wieder an das Arbeitsmedium abgibt.

Aus der DE 40 36 658 A1 geht ein Verfahren und eine Anlage der eingangs beschriebenen Art zur Gewinnung von Trinkwasser aus Salzwasser mittels einer Solar-Aufwind-Anlage hervor, welche aus einem Kaminrohr und einem großflächigen Sonnenkollektor besteht. Dem Aufwind wird dabei Feuchtigkeit in Form von verdunsteten und/oder versprühten Meerwasser zugeführt.

Nachteilig an der DE 40 36 658 A1 ist dabei insbesondere, dass die Erhöhung der Luftfeuchtigkeit des Aufwinds durch den Kamin weitgehend den äußeren Wetterbedingungen überlassen bleibt, ohne gezielt beeinflusst zu werden. Dies geht auf Kosten des Wirkungsgrades und dementsprechend der Wirtschaftlichkeit der Anlage.

Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, eine Anlage anzugeben, welche die Nachteile der bekannten Anlagen eliminiert und eine effizientere Durchströmung des Aufwindkamins sowie einen verbesserten Wirkungsgrad der Anlage auch bei verminderter Sonneneinstrahlung, ungünstigen Windverhältnissen, wechselndem Luftdruck etc. erzielt.

Die Aufgabe wird durch eine Anlage der eingangs beschriebenen Art gelöst, indem auf dem das Kollektordach umgebenden Untergrund eine einen Wärmeübergang in den Untergrund herabsetzende Isolierschicht vorgesehen ist, und wobei weiterhin im Luftstrom in dem Luftraum angeordnete Sensoren zur Messung des Feuchtigkeitsgehalts der Luft vorgesehen sind.

Die Isolierschicht sorgt dabei für eine besonders effiziente Aufheizung der darüberstreichenden und in den Luftraum unter dem Kollektordach eintretenden Luft, wodurch der Wirkungsgrad der Anlage erhöht wird. Die Sensoren messen den Feuchtigkeitsgehalt der Luft im Luftraum unter dem Kollektordach und geben so Aufschluss über die Bedingungen, unter welchen die Anlage optimiert betreibbar ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterentwicklungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt darin, eine Anlage zur Nutzung von Aufwind anzugeben, welche einen einen Höhenunterschied aufweisenden rohrartigen Aufwindkamin umfasst und wobei auf dem den Aufwindkamin umgebenden Untergrund eine einen Wärmeübergang in den Untergrund herabsetzende Isolierschicht vorgesehen ist, wobei die untere Öffnung des Aufwindkamins unmittelbar an die freie Umgebung anschließt, und wobei vorzugsweise Sensoren zur Messung des Feuchtigkeitsgehalts der Luft im Luftstrom im Bereich des Aufwindkamins vorgesehen sind.

Die Anlage dient dabei vorzugsweise der Erzeugung von Niederschlägen. Vorteilhafterweise kann dabei die Errichtung eines den Aufwindkamin umgebenden Kollektordaches vermieden werden, was einerseits den hohen Platzbedarf eines solchen und andererseits die Kosten für die Errichtung einer derartigen Anlage reduziert. 3 AT 504 692 B1

Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt darin, eine Anlage zur Nutzung von Aufwind anzugeben, welche ein transluzentes Kollektordach umfasst, welches sich flächig erstreckt und einen Luftraum festlegt. Auf dem das Kollektordach umgebenden Untergrund ist eine einen Wärmeübergang in den Untergrund herabsetzende Isolierschicht vorgesehen, wobei im Kollektordach eine ins Freie mündende Öffnung zur Luftableitung vorgesehen ist, und wobei vorzugsweise Sensoren zur Messung des Feuchtigkeitsgehalts der Luft im Luftstrom in dem Luftraum vorgesehen sind.

Vorteilhafterweise kann dabei die Errichtung eines Aufwindkamins an oder in dem Kollektordach vermieden werden, was einerseits die Anfälligkeit des Bauwerks gegenüber Wind und andererseits die Kosten für die Errichtung einer derartigen Anlage reduziert.

Eine weitere Aufgabe der erfindungsgemäßen Anlage liegt in der Verwendung einer solchen Anlage zur Erzeugung von elektrischer Energie, indem der unter dem Aufwindkanal angeordnete Generator von der durch den Aufwind angetriebenen Turbine angetrieben wird.

Weiterhin ist die erfindungsgemäß ausgestaltete Anlage zur Erzeugung von Regen geeignet, indem durch Zerstäubung von Wasser in der Nähe der Anlage und/oder am Kopf des Aufwindkamins die Luftfeuchtigkeit des Aufwindes erhöht wird.

Eine weitere Aufgabe der erfindungsgemäß ausgestalteten Anlage liegt in der Entsalzung von Meerwasser und/oder der Gewinnung von Salz durch Verdunstung von Salzwasser an den Leitblechen, dem Untergrund und/oder von einer Isolierschicht.

Die Anlage kann weiterhin vorteilhafterweise zum Sammeln von Regenwasser durch Sammeln und Ableiten von Regenwasser vom Kollektordach mittels einer Regenrinne oder durch Sammeln und Ableiten von Regenwasser von einer Isolierschicht in Zisternen im Bereich von einer Isolierschicht verwendet werden.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren näher dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In den Figuren zeigen:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäß ausgestalteten Anlage in einer schematischen seitlichen, teilweise geschnittenen Darstellung,

Fig. 2 einen Schnitt durch die Anlage gemäß Fig. 1 entlang der in Fig. 1 mit A-A bezeich-neten Schnittführung,

Fig. 3 eine Aufsicht auf das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1,

Fig. 4 eine Aufsicht auf ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäß ausgestal teten Anlage,

Fig. 5 eine seitliche teilweise geschnittene Ansicht eines dritten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäß ausgestalteten Anlage an einem Berghang,

Fig. 6 eine seitliche teilgeschnittene Ansicht eines vierten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäß ausgestalteten Anlage mit einem zusätzlichen Abwindkamin,

Fig. 7 eine seitliche teilgeschnittene Ansicht eines fünften Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäß ausgestalteten Anlage mit einem zusätzlichen Abwindkamin,

Fig. 8 einen Schnitt durch das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 7 entlang der in Fig. 7 mit B - B bezeichneten Schnittführung,

Fig. 9 eine seitliche Ansicht eines sechsten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäß ausgestalteten Anlage mit einem abschließbaren Aufwindkamin,

Fig. 10 eine Aufsicht auf ein siebentes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäß ausgestalteten Anlage,

Fig. 11 einen Schnitt durch das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 10 entlang der in Fig. 10 mit C - C bezeichneten Schnittführung,

Fig. 12 eine schematische seitliche Ansicht einer Kollektordachkonstruktion für erfindungsgemäß ausgestaltete Anlagen entlang der in Fig. 2 mit D - D bezeichneten Linie, 4

Fig. 13 Fig. 14 Fig. 15 Fig. 16 Fig. 17 Fig. 18 Fig. 19 Fig. 20 Fig. 21 d) Lu 22 Fig. 23 Fig. 24 Fig. 25 Fig. 24 Fig. 26 Fig. 27 Die Fu AT 504 692 B1 eine schematische Ansicht eines mit einer erfindungsgemäß ausgestalteten Anlage zusammenarbeitenden Salzwasserthermenbeckens, eine Aufsicht auf ein achtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäß ausgestalteten Anlage, einen Schnitt durch das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 14 entlang der in Fig. 14 mit E - E bezeichneten Schnittführung, eine Aufsicht auf ein neuntes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäß ausgestalteten Anlage, eine schematische seitliche Ansicht einer Kollektordachkonstruktion für erfindungsgemäß ausgestaltete Anlagen zum Sammeln von Regenwasser entlang der in Fig. 16 mit F - F bezeichneten Linie, eine Aufsicht auf ein zehntes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäß ausgestalteten Anlage, einen Schnitt durch das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 18 entlang der in Fig. 18 mit G - G bezeichneten Schnittführung, eine Aufsicht auf ein elftes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäß ausgestalteten Anlage, einen Schnitt durch das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 20 entlang der in Fig. 20 mit Η - H bezeichneten Schnittführung, eine Aufsicht auf ein zwölftes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäß ausgestalteten Anlage, einen Schnitt durch das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 22 entlang der in Fig. 22 mit J - J bezeichneten Schnittführung, eine schematische perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäß ausgestalteten Anlage in einer Auslegung zur Erzeugung von Regen mit einem Gebläse, einen Schnitt durch das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 24 entlang der in mit K - K bezeichneten Schnittführung, einen Schnitt durch das Gebläse des Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäß ausgestalteten Anlage gemäß Fig. 24 und 25 entlang der in Fig. 25 mit L - L bezeichneten Schnittführung, und in gleicher Ansicht wie Fig. 26 einen Schnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Gebläses.

Bezugnahme auf Fig. 1 prinzipiell erläutert, ehe im Detail auf die speziellen Merkmale der einzelnen Ausführungsbeispiele eingegangen wird.

Die Funktionsweise einer Aufwindanlage ist an sich bekannt. Die Sonne erwärmt die Umgebungsluft sowie Wasser, welches unter einem großen, am Rand offenen, transluzenten Kollektordach 1 versprüht wird. Das Kollektordach 1 kann dabei teilweise oder ganz wärmegedämmt sein.

Auf Grund des dabei entstehenden Dichteunterschiedes zwischen der warmen feuchten Luft unter dem Kollektordach 1 und der kälteren Luft in der Umgebung strömt die warme feuchte Luft in einen Aufwindkamin 4, welcher ebenfalls teilweise oder ganz wärmegedämmt sein kann, und steigt in diesem hoch. Die Luftfeuchtigkeit wird dabei das Verdunsten des versprühten Wassers erhöht. Im Aufwindkamin 4 ist mindestens eine Turbine 3 angeordnet, die durch die Luftströmung angetrieben werden, und mit mindestens einem Generator 2 gekoppelt. Dabei wird elektrische Energie zur Versorgung der Aggregate bereitgestellt und eventuell in ein Stromnetz 20 eingespeist. Im Aufwindkamin 4 ist mindestens ein Kondensator 8 installiert. Der Kondensator 8 kühlt die warme feuchte Luft ab, dabei scheidet sich destilliertes Wasser ab, das in einem Kondenswassersammelbehälter 7 aufgefangen wird und zur weiteren Nutzung zur Verfügung steht. Mit einer Turbine 16 kann die potentielle Energie des Kondenswassers 7 genutzt werden. Die Turbine 16 treibt dabei einen Generator 18 an, welcher elektrischen Strom 5 AT 504 692 B1 19 zur Verfügung stellt.

In einem Kühlkreislauf 28 des Kondensators 8 ist normales Wasser vorhanden. Es kann aber auch jedes andere einsatzfähige Medium statt normalem Wasser verwendet werden. Das im vorliegend beschriebenen Fall verwendete Wasser wird durch eine Umwälzpumpe 27 umgewälzt. Der Kühlkreislauf 28 sorgt dabei für eine Erhöhung der Luftfeuchtigkeit des Aufwindes. Die Kühlung von mindestens einem in Kühlkreislauf 28 angeordneten Wärmetauschers 24 erfolgt bevorzugt durch kaltes Salzwasser. Der Wärmetauscher 24 kann aus Reinigungs- und Wartungsgründen mindestens doppelt vorgesehen sein, wobei die Aggregate parallel zueinander geschaltet sein können.

Das Meerwasser, salzige Brunnen- oder Brackwasser, welches aus einem Reservoir 21 entnommen wird und zur Kühlung des Wärmetauschers 24 bzw. des Kondensators 8 dient, wird mit einer Pumpe 23 angesaugt, durch den Wärmetauscher 24 geleitet und über eine Rohrleitung 26 wieder dem Reservoir 21 bzw. dem Meer, Brunnen oder Brackwasser zurückgeführt. Aus Umwelt- und/oder Energienutzungsgründen kann das Salzwasser der Rohrleitung 26 auch für die Salzgewinnung, Energiegewinnung, wie z.B. mittels einer Wärmepumpe, eines Stirling-motors etc. oder für eine Salzwassertherme 108 genutzt werden.

Durch mindestens einen Sonnenkollektor 25 kann die Salzwassertemperatur in der Rohrleitung 26 noch erhöht werden. Zumindest ein Sonnenkollektor 25 kann aus Reinigungs- und Wartungsgründen doppelt vorgesehen sein, wobei die Aggregate parallel zueinander geschaltet sein können.

Das zu versprühende Salzwasser wird mit einer Pumpe 11 angesaugt, durch mindestens einen Sonnenkollektor 12 erhitzt und durch Wasserzerstäuber 6 auf Leitbleche 5, welche beispielsweise schwarz sein können, sowie den Untergrund 31, welcher ebenfalls schwarz und zusätzlich teilweise oder ganz wärmegedämmt sein kann, versprüht. Dabei sind gerade so viele Wasserzerstäuber 6 vorgesehen, dass die Luft nach dem Verlassen des Kollektordachs 1 mit ungefähr 100 % Feuchtigkeit gesättigt ist. Der mindestens eine Sonnenkollektor 12 kann aus Reinigungs- und Wartungsgründen doppelt vorgesehen sein, wobei die Aggregate parallel zueinander geschaltet sein können.

Die Wasserzerstäuber 6 arbeiten vorzugsweise in einem Betriebsbereich, welcher einen realistischen Mittelwert zwischen Betriebsdauer und Reinigungsintervallen abdeckt.

Da die zu gewinnende Kondenswassermenge proportional mit der Kaminlufttemperatur zunimmt, da warme Luft proportional mehr Wasser beinhalten kann als kalte, ist es dementsprechend erwünscht, die Kaminlufttemperatur so hoch wie möglich zu halten, z.B. bei 99 bis 100 % relativer Luftfeuchtigkeit. Dies wird durch mindestens einen Lufttemperatur-, Luftfeuchtigkeitsund Luftgeschwindigkeitssensor 9, der sich am Ausgang des Kollektordachs 1 bzw. am Fuße des Aufwindkamins 4 befindet, gemessen und durch die mindestens eine Pumpe 11, mindestens ein Ventil 37 und die Wasserzerstäuber 6 geregelt. Misst der Lufttemperatur- und Luftfeuchtigkeitssensoren 9 eine schnelle Zunahme der relativen Luftfeuchtigkeit gegen 100 %, so wird die Menge an versprühtem Wasser geregelt bzw. verringert. Wird mehr Wasser versprüht als verdunsten kann, senkt sich die Kaminlufttemperatur, was wiederum die Kondenswasser-gewinnung verringert.

Die Wasserzerstäuber 6 werden durch die Ventile 37 geregelt und über eine Steuerung 38 und mindestens einen Lufttemperatur-, Luftfeuchtigkeits- und Wassertropfenbildungssensor 36 gesteuert. Der Wassertropfenbildungssensor 36 funktioniert dabei beispielsweise wie bei bekannten Sensoren einer Kfz-Scheibenwischeranlage.

Die Steuerung 38 ist mit der je mindestens einer Pumpe 11, Ventil 37, Lufttemperatur-, Luftfeuchtigkeits- und Wassertropfenbildungssensor 36 und Lufttemperatur-, Luftfeuchtigkeits- und 6 AT 504 692 B1

Luftgeschwindigkeitssensor 9 über Leitungen 62, 60, 61 und 10 verbunden. Die mindestens eine Pumpe 11 wird durch die Steuerung 38 gesteuert und geregelt.

Die Wasserzerstäuber 6 sind so eingestellt, dass sie die Unterseite des Kollektordachs 1 nicht oder fast nicht besprühen. Bei Bedarf kann die Unterseite des Kollektordachs 1 gereinigt werden.

Um eine optimale Wassertropfenverteilung am Untergrund 31 und an den Leitblechen 5 zu erreichen, kann man die Wasserzerstäuber 6 und das versprühte Wasser gegenpolig zum Untergrund 31 und den Leitblechen 5 aufladen. Aus diesen Grund können der Untergrund 31 und die Leitbleche 5 aus elektrisch leitenden Materialien wie z.B. rostfreiem und elektrisch leitenden Metall, aus Textilien und Bodenbeläge mit Drahtgewebeeinlagen etc., hergestellt sein.

Alle Komponenten, welche mit salzhaltigem Wasser betrieben werden oder damit in Berührung kommen, werden kontinuierlich gereinigt bzw. ausgetauscht.

Eine Regelung 39 regelt die Pumpen 11 und 23, einen Kompressor 46 und Ventile 40, 41, 42, 43, 44, 45, 48, 49, 51 und 52. Die Steuerung 38 und die Regelung 39 sind miteinander verbunden und programmierbar.

Um die Belagbildung bei allen mit Salz- oder Brackwasser in Berührung kommenden Komponenten so gering wie möglich zu halten, werden sie zu bestimmten Zeiten mit einem Spülmedium 47 wie beispielsweise superionisiertes Kondenswasser, belebtes Wasser etc. gespült und anschließend mit einem Druckluftkompressor 46 durchgeblasen. Um eine Bakterienbildung zu verhindern, können dem zu versprühenden Wasser Wasserbelebungsmittel, wie z.B. superionisiertes Wasser etc. oder chemische Mittel zugefügt werden.

Um eine Bakterien- und Belagsbildung bei allen salz- und kondenswasserrelevanten Komponenten zu verhindern, können diese jeweils mit einen Frequenzgenerator ausgestattet sein, welcher die betreffenden Komponenten in eine Resonanzfrequenz versetzt, damit sich keine Bakterien und kein Belag bildet.

Das Verfahren kann auch zur Salzgewinnung für die chemische Industrie verwendet werden. Dabei wird dem zu versprühenden Salzwasser 32 soviel Anti-Fouling- und Anti-Scaling-Mittel (Additive) zugeführt, dass die salzwasserrelevanten Teile 96, 13, 40, 11, 12, 37 und 6 nicht mehr so oft gereinigt und gewartet werden müssen. Das Anti-Fouling- und Anti-Scaling-Mittel ist dem gewonnenen Salz beigemengt und wird dann von der chemischen Industrie, wie alle anderen Chemikalien, wieder aufbereitet und genutzt.

Durch strömungsgünstige Kanäle 30, ähnlich Dachregenrinnen, kann das Kondenswasser, welches sich an einer Innenwand des Aufwindkamins 4 niederschlägt, gesammelt und in Behälter geleitet werden. Die Kanäle 30 können zudem als Drallvorrichtung genutzt werden, um dem den Aufwindkamin 4 durchströmenden Aufwind einen Drall mitzuteilen und somit einen Aufstieg der Luft in höhere Luftschichten zu ermöglichen.

Durch kondensationsverbessernde Maßnahmen kann die Kondenswassergewinnung erhöht werden. Eine dieser Maßnahmen wäre beispielsweise, die Kaminluft vor dem Kondensator 8 durch eine Metallkonstruktion 33 elektrisch gegenpolig zum Kondensator 8 aufzuladen, falls die aufsteigende Luft durch das Aufladen des versprühten Wassers noch nicht genug aufgeladen ist.

Damit die Wasserversorgung bei Regen aufrecht erhalten werden kann, kann das auf das Kollektordach 1 fallende Regenwasser durch mindestens einer Regenrinne 14, welche sich umfänglich um das Kollektordach 1 erstreckt, aufgefangen und in Behältern gesammelt werden. 7 AT 504 692 B1

Da sich bei der Verdunstung von Salzwasser das Salz sich auf dem Untergrund 31 und an Leitblechen 5 ansammelt, muss es von Zeit zu Zeit ab- und zusammengekehrt werden. Dies geschieht vorzugsweise in der Nacht mit speziellen Salzkehrfahrzeugen 105, wenn alles getrocknet ist. Die Salzkehrfahrzeuge 105 können insbesondere automatisiert sein und somit schnell und ohne personellen Aufwand zu erfordern die Anlage von Salz reinigen, welches dann weiterverwertet werden kann. Die Leitbleche 5 sind so angeordnet, dass die Salzkehrfahrzeuge 105 zwischen diesen passieren können.

Bei wenig Sonnenstrahlung bzw. wenig Aufwindgeschwindigkeit im Aufwindkamin 4 kann die Turbine 3, angetrieben durch den Generator 2, welcher den Strom aus dem Stromnetz bezieht, oder durch Fremdenergie, auch als Gebläse wirken. Dadurch wird die Aufwindgeschwindigkeit im Aufwindkamin 4 und somit die Kondenswassergewinnung 7 erhöht. Der Kondenswasser-sammelbehälter 7 kann im übrigen auch als Wasserturm genutzt werden.

Ohne Turbine 3 und Generator 2 könnten die Aggregate auch mit Fremdenergie angetrieben werden. Dabei verringert sich der Luftwiderstand, folglich erhöht sich die Aufwindgeschwindigkeit im Aufwindkamin 4 und damit auch die Kondenswassergewinnung.

Dadurch, dass das Versprühen des Salzwassers so gesteuert wird, dass sich Tropfen nur auf den Untergrund 31 und den Leitblechen 5 niederschlagen, kann man die Anlage auch in einer Schräg- bzw. Hanglage anordnen. Dies ist von Vorteil, weil dadurch der Wirkungsgrad erhöht wird, da die Sonne im Sonnenhöchststand normal zum Untergrund 31 steht.

Der Aufwindkamin 4 kann auch an einen Berghang angebracht sein oder als Bergschacht ausgebildet sein. Der Kondensator 8 und der Kondenswassersammelbehälter 66 sind dann am Berg 67 angebracht. Ein dem Kondensator 8 nachgeordneter Diffusor 68 erhöht den Wirkungsgrad.

Der Kondenswassersammelbehälter 66 am Berg 67 kann auch als Wasserturm und/oder als Nachtstromspeicher verwendet werden. Nachts kann der Generator 18, durch die Turbine 16 angetrieben, elektrischen Strom in ein Stromnetz 19 liefern. Die Turbine 16 wird durch das tagsüber gesammelten Kondenswassers 66 angetrieben.

Der Kondensator 8 kann auch direkt durch Salzwasser, eine Kompressor- oder Absorber-Kältemittelanlage gekühlt werden. Dabei ist der Kondensator 8 der Kältemittel-Verdampfer. Die Abwärme des Kältemittel-Kondensators 8 kann ebenfalls genutzt werden.

Filteranlagen 96, wie z. B. Zyklonfilter oder ähnliche, welche sich im oder außerhalb des Reservoirs 21 befinden können, filtern bis zu einer bestimmten Korngröße Verunreinigungen aus dem Wasser heraus. Das angesaugte Wasser wird ständig auf Schadstoffe untersucht, so dass nur sauberes Wasser verwendet wird. Dadurch ist es nicht mehr notwendig, das gewonnene Salz zu reinigen. Es kann somit sofort zur weiteren Verarbeitung verwendet werden. Es ist jedoch ebenso möglich, das Verfahren für das Gewinnen von Industrie- und Streusalz zu verwenden. Dann muss das angesaugte Salzwasser nicht oder nur wenig vorgereinigt werden.

Die Anlage kann weiterhin auch zum Bewirken von Regen eingesetzt werden und ist somit insbesondere für Gegenden geeignet, in denen sich zu beregnende Dürregebiete in Meeresnähe befinden. Solche Gebiete, wo einander einerseits trockenes und warmes Land und andererseits eine unerschöpfliche Reserve an Meerwasser einander gegenüberstehen, gibt es sehr viele. Dies ist in weiten Teilen im nördlichen und südlichen Afrika der Fall, im Nahen und Mittleren Osten, in Indien und Australien sowie auch auf dem amerikanischen Kontinent.

Die Anlage sollte in Küstennähe stehen und ist wie vorher beschrieben in Betrieb. Es ist sinnvoll, eine meteorologische Untersuchung vor dem Bau zu erstellen, um abschätzen zu können, wie groß die Anlage sein muss, um zur Beregnung des Hinterlandes eingesetzt zu werden. 8 AT 504 692 B1

Die Anlage kann so aufgebaut sein wie vorstehend beschrieben. Im Betrieb ändern sich dabei folgende Funktionsmerkmale: der Kondensator 8 wird ausgeschaltet, d.h., die Pumpe 27 und der Wärmetauscher 24 sind durch geschlossene Ventile 48 und 49 abgeschaltet. Der Salzwasserabfluss wird über ein Ventil 51 geschlossen oder verringert. Dadurch wird der Aufwind im Aufwindkamin 4 nicht abgekühlt, sondern bleibt mit 100 % relativer Luftfeuchtigkeit heiß und steigt somit rasch in kühlere Luftschichten auf, wo sich durch Kondensation Wolken bilden und Niederschlag, d.h. Regen entstehen kann. Unterstützt wird das Aufsteigen der Luft von der über dem durch starke Sonneneinstrahlung heißen, meist sandigen, Boden vorhandene Thermik. Der verstärkt örtliche Aufwind entwickelt eine Sogwirkung.

Reicht das noch nicht aus, kann die Wirkung wie nachfolgend beschrieben weiter verstärkt werden. In der Nähe der Aufwindanlage wird eine vorzugsweise schwarze Isolierschicht 58 großflächig auf den Untergrund 31 zur Isolierung gegenüber diesem aufgebracht, um die Wärmeleitung in den Untergrund 31 zu verringern und die Heizleistung zu erhöhen. Die Isolierschicht 58 ist vorzugsweise als Absorberschicht ausgebildet, kann teilweise oder auch vollständig gedämmt sein und in form einer Folie, eines Blechs oder einer Asphaltschicht ausgeführt sein. Auf oder neben der Isolierschicht 58 und auch am Kopf des Aufwindkamins 4 kann man mit zumindest je einem Wasserzerstäuber 54 Salzwasser zerstäuben. Der Wasserzerstäuber 54 ist mittels einer Halterung 59 am Aufwindkamin 4 fixiert. Der Wasserzerstäuber 55 ist beispielsweise auf einem Stativ 56 fixiert. Dabei pumpt die Pumpe 23, angetrieben durch Strom aus dem Aufwindgenerator 20, durch Solarstrom oder durch Fremdenergie, Meerwasser aus dem Reservoir 21 unter hohen Druck durch eine Rohrleitung 50 und den Sonnenkollektor 25 zu den Wasserzerstäubern 54 und 55. Der Sonnenkollektor 25 kann das Meerwasser sogar bis zur Dampfbildung erhitzen, was die Verdunstung begünstigt.

Zur Erzielung einer genügend großen Wirkung ist es natürlich erforderlich, das Meerwasser über einen längeren Zeitraum, z.B. mehrere Tage oder mehrere Wochen, und in genügend großer Menge in die Luft zu zerstäuben. Ohne Salzwasserversprühung wird es oft nicht zu regnen beginnen, da Wassertröpfchen, die sich an Staubpartikeln in der Atmosphäre bilden, oft zu klein bleiben, um als Regentropfen herabzufallen; deshalb bleiben sie in der Schwebe. Wenn Meersalz-Aerosole in die Wolken gelangen, ziehen die Aerosole die Tröpfchen an, wodurch große Tropfen entstehen und Regen fällt. Auch den örtlichen Bedingungen bezüglich der Lage des Einsatzortes zum zu beregnenden Gebiet sowie den herrschenden Windverhältnissen kommt große Bedeutung zu. Die aufsteigende Luft ist nach Abgabe der Feuchtigkeit wieder trocken und gleitet über die ins Landesinnere und in die Höhe strömende feuchte Luft zum Meer zurück, wo neue Feuchtigkeit aufgenommen werden kann. Dieser dank dem Verfahren angeregte und verstärkte natürliche Kreislauf verändert im gewünschten Gebiet die Luftdruckverhältnisse. Im Bereich des Einsatzortes bildet sich ein kleines Tiefdruckgebiet, während sich über dem Meer ein entsprechendes Hochdruckgebiet bilden kann. Der Druck des Hochdruckgebietes über dem Meer und der Sog des Tiefdruckgebietes über dem Land bewirken eine Beschleunigung der Windströmung zwischen den beiden unterschiedlichen Druckzentren. Durch den verstärkt auftretenden Wind kann es durch Wellen und Gischt zu einer zusätzlichen Luftbefeuchtung kommen, die dann ebenfalls von der am Einsatzort vorhandenen vertikalen Luftströmung erfasst und nach oben gezogen wird. Es kann sich eine Eigendynamik entwickeln, die es möglich macht, dass die künstlich angeregten meteorologischen Verhältnisse auf natürliche Weise noch verstärkt werden und so über dem gewünschten Gebiet genügend Feuchtigkeit angesammelt wird, so dass es zu einer ausreichenden Niederschlagstätigkeit kommt. Die Niederschlagsmenge des entsprechenden Gebietes lässt sich dadurch beachtlich steigern.

In Fig. 9 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäß ausgestalteten Anlage dargestellt.

Die Anlage kann im Wesentlichen wie bereits für Fig. 1 beschrieben ausgestaltet sein, zusätzlich ist jedoch vorgesehen, dass der Aufwindkamin 4 zwei Kopföffnungen hat. Mit einer Absperrvorrichtung 97, welche sich um einen Drehpunkt 98 dreht, kann eine erste Öffnung mit 9 AT 504 692 B1

Kondensator 8 oder eine zweite Öffnung ohne Kondensator 8 abgesperrt werden.

Sperrt man mit der Absperrvorrichtung 97 die Öffnung ohne Kondensator 8 ab, gewinnt das Verfahren Kondenswasser, elektrische Energie und Salz und stellt Thermenwasser und thermische Energie, wie vorher bereits beschrieben, bereit.

In Fig. 9 ist der Kondensator 8 durch die Absperrvorrichtung 97 abgesperrt, so dass der Aufwind den Aufwindkamin 4 ohne den Strömungswiderstand des Kondensators 8 verlässt. Dadurch ist die Aufwindgeschwindigkeit höher, wodurch das Bewirken von Regen verbessert wird.

Der Aufwind kann den Aufwindkamin 4 auch mit einem Drall verlassen, wenn der Aufwind nicht durch den Kondensator 8 strömen muss. Dies führt dazu, dass der Freistrahl des Aufwindes in höhere Luftschichten gelangt, was wiederum das Bewirken von Regen verbessert. Der Drall kann durch eine Leitvorrichtung 113 unter dem Kollektordach 1 und/oder im Aufwindkamin 4 gebildet werden.

Die Anlage kann auch von Haus aus ohne den Kondensator 8 konzipiert werden. Die Nutzwassergewinnung erfolgt dann durch das Bewirken von Regen. Dabei sammelt man das Regenwasser mit dem Kollektordach 1 und den Regenrinnen 14 in Behältern. Das Kondenswasser, welches sich an der Innenwand des Aufwindkamins 4 bildet, kann auch durch die strömungsgünstigen Kanäle 30, ähnlich Dachregenrinnen, eingefangen und in Behältern gesammelt werden.

In Fig. 6 ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäß ausgestalteten Anlage zum Betrieb mit einem systemgeschlossenen Verfahren zur Erzeugung von Nutzwasserenergie und elektrischer Energie, zur Salzgewinnung, zum Sammeln von Regenwasser, zum Bereitstellen von Thermenwasser und thermischer Energie und zum Bewirken von Regen dargestellt, wobei sich ein Abwindkamin 71 im Aufwindkamin 4 befindet.

Das Funktionsprinzip ist das gleiche wie bereits in Fig. 1 beschrieben, mit dem Unterschied, dass das Verfahren geschlossen ist, d.h., dass bei der Kondenswassergewinnung die Luft in der Anlage zirkuliert. Die Luft ist das umlaufende Energie-Massen-Trägermedium. Die Zirkulation des Energie-Massen-Trägermediums erfolgt durch den Wärmeentzug im Kondensator 8. Die Abwärme des Kondensators 8 kann wie bei Fig. 1 beschrieben wieder genutzt werden.

Die Kondenswassergewinnung funktioniert wie folgt: das Kollektordach 1 ist mit dem Untergrund 31 geschlossen ausgebildet. Die heiße feuchte Luft steigt im Aufwindkamin 4 hoch und wird durch Wärmetauscherstützen 75 und Strömungsleitvorrichtungen 76 zum Wärmetauscher 8 umgelenkt und in diesem abgekühlt, wodurch das Wasser kondensiert und in das Kondens-wassersammelbecken 70 fällt. Das Wasser im Kondenswassersammelbecken 70 steht zur weiteren Nutzung zur Verfügung. Das Kondenswasser kann auch nur oder teilweise im Kon-denswassersammelbehälter 7 gesammelt werden. Nachdem die Luft den Wärmetauscher 8 durchströmt hat, ist sie abgekühlt und schwerer, deshalb sinkt sie im Abwindkamin 71 nach unten. Die sinkende Luftströmung treibt eine oder mehrere Turbinen 3 am Fuße des Abwindkamins 71 an. Die Luft strömt weiter in zumindest einen, vorzugsweise wärmegedämmten Verbindungskanal 77 und gelangt von dort wieder in den Luftraum 150 unterhalb des Kollektordaches 1.

In dem zumindest einen Verbindungskanal 77 können sich eine oder mehrere Turbinen 3 befinden. Auch am Fuße des Aufwindkamins 4 können eine oder mehrere Turbinen 3 angeordnet sein. Alle Turbinen 3 sind mit Elektrogeneratoren 2 gekoppelt. Des weiteren kann ein ebenfalls vorzugsweise wärmegedämmter Bypass 80 in dem zumindest einen Verbindungskanal 77 vorgesehen sein. Die Absperrvorrichtung 79 schottet die gezeigte Turbine 3 und den Generator 2 einerseits zur Reinigung und Wartung und andererseits bei geringer Durchströmgeschwindig-keit zur Aufrechterhaltung der optimierten Betriebsdrehzahl der anderen nicht abgeschotteten 10 AT 504 692 B1

Turbinen 3 ab.

Bei geringer Durchströmgeschwindigkeit können eine oder mehrere Turbinen 3 blockiert werden, um die optimierte Betriebsdrehzahl der anderen Turbinen 3 aufrechtzuerhalten. Beim Bewirken von Regen müssen, im Unterschied zu Fig. 1, die mindestens eine Absperrvorrichtung 73 zwischen Kollektordach 1 und Untergrund 31 und die Wärmetauscherstützen 75 am Kopf des Aufwindkamins 4 geöffnet werden. Dadurch ist die Aufwindaustrittsfunktion wie bei Fig. 1 und 9 gegeben. Damit der Aufwind ohne Luftwiderstand den Aufwindkamin 4 verlassen kann, werden die Strömungsleitvorrichtungen 76 aus dem Aufwindluftstrom genommen.

In Fig. 7 und 8 ist das systemgeschlossene Verfahren zur elektrischen Energiegewinnung, Sammeln von Regenwasser, zum Bereitstellen von Warmwasser und thermischer Energie und zum Bewirken von Regen dargestellt, hier jedoch ohne die Möglichkeit, Nutzwasser aus Salzwasser zu gewinnen. Wie im vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist ein Abwindkamin 71 vorgesehen, welcher sich neben dem Aufwindkamm 4 befindet.

Die durch die Sonne erwärmte Luft steigt im Aufwindkamin 4 hoch und wird durch die Wärmetauscherstützen 75 und die Strömungsleitvorrichtungen 76 zum Wärmetauscher 8 geleitet. Der Wärmetauscher 8 kühlt die Luft ab. Die kalte Luft fällt im Abwindkamin 71 Richtung Untergrund 31, von dort gelangt sie in mindestens einen Verbindungskanal 83 und weiter durch Verteilungsrohre 84 und gelangt schließlich durch Öffnungen 85 wieder unter das Kollektordach 1, wo die Aufheizung wieder neu beginnt.

Im Aufwindkamin 4, im Abwindkamin 71 und in den Verbindungskanälen 83 befindet sich jeweils mindestens eine Turbine 3, die mit mindestens einem Generator 2 gekoppelt ist. Der mindestens eine Generator 2 treibt die Aggregate an und liefert den restlichen Strom ins Netz 20.

Der Wärmetauscher 8 wird durch den mit einer Umlaufpumpe 93 angetriebenen Kühlkreislauf 86 gekühlt. Die Wärme des Kühlkreislaufes 86 kann an Bäder 87, Industrieanlagen 88, Wärmepumpenanlagen 89, Heizungsanlagen 90, Naturgewässer 91 und Kühltürme 92 abgegeben werden.

Nicht nur zum Bewirken von Regen, sondern auch zum Reinigen und Warten und zur Verhinderung einer Überhitzung werden gleichzeitig Klappen 73 und 82 geöffnet, damit die Umgebungsluft 74 die Anlage abkühlt und durch die Klappe 82 entweicht. Um ein Einfrieren des Kühlwassers 86 zu verhindern, kann Frostschutzmittel beigefügt werden. Um das Vereisen und das Liegenbleiben von Schnee auf dem Kollektordach 1 zu verhindern, ist eine Heizung 72 vorgesehen.

Zum Start der Anlage ist es notwendig, die Umwälzpumpe 93 im Kühlkreislauf 86 für den Wärmetauscher 8 mit Fremdenergie anzutreiben. Einen sehr schnellen Start kann man erreichen, wenn man eine oder mehrere Turbinen 3 auch mit Fremdenergie antreibt. Die Fremdenergie kann zum Beispiel vom elektrischen Stromnetz oder von einem Verbrennungsmotor kommen.

Die Anlage nach Fig. 7 und 8 kann funktionell auch gleich wie bei Fig. 6 aufgebaut sein und auch Kondenswasser aus Salzwasser gewinnen.

Fig. 10 und 11 zeigen eine Anlage, welche einen Aufwindkamin 4 und eine spiralförmige Anordnung der Leitbleche 5 unterhalb des Kollektordachs 1 aufweist. Es ist der Grundriss ohne Kollektordach 1 dargestellt. Die Funktionsweise ist die gleiche wie die in Fig. 1 dargestellte und in der zugehörigen Beschreibung erläuterte.

Die Leitbleche 5 sind hier als einfache Spirale ausgebildet. Die Form kann auch eine andere, insbesondere eine mehrfache Spiralform sein. Zur Erhöhung der Verdunstungsoberfläche 1 1 AT 504 692 B1 können zwischen den Leitblechen 5 noch weitere Maßnahmen zu Vergrößerung der Verdunstungsoberfläche, wie in Fig. 2 dargestellt, vorgesehen sein. Die Leitbleche 5, welche den Spiralengang begrenzen, sollten möglichst dicht mit dem Kollektordach 1 und dem Untergrund 31 abschließen. Aus diesem Grund ist es bei dieser Bauweise des Kollektordachs 1 aus Kostengründen sinnvoll, das Kollektordach 1 unter der Verwendung von Flachglas zu bauen.

Da sich Flachglas stets etwas durchbiegt und sich dabei an der tiefsten durchgebogenen Stelle an der Flachglasoberseite Schmutz ansammeln kann, ist es sinnvoll, das Kollektordach 1 in einer Hanglage so schräg zu bauen, dass keine Verschmutzung mehr auftritt. Die Flachglasoberfläche wird dann bei jeden Regen selbst gereinigt.

Zur Wirkungsgraderhöhung ist der Eingang in die Spirale als Diffusor 99 ausgebildet. Man kann die zumindest eine Turbine 3 mit dem zumindest einen Generator 2 überall montieren. Zwecks Zugänglichkeit ist es aber sinnvoll, die Turbinen 3 mit den Generatoren 2 an der Außenseite zu montieren.

Fig. 12 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäß ausgestalteten Anlage. Die dargestellte Konstruktion eines Kollektordachs 1 ermöglicht das Sammeln von Regenwasser und die Salzgewinnung.

Das gewölbte Glas 101 kann durch einen Kleber 102 mit den Dachträgern 63 dicht verklebt sein oder mittels Klemm- und Dichtungselementen 103 befestigt werden. Auf dieselbe Weise können auch Flachgläser befestigt werden.

Da die Gläser nach außen gewölbt sind, läuft das Regenwasser mit dem Schmutz zu den Dachträgern 63 hin ab. Somit haben die gewölbten Gläser einen Selbstreinigungseffekt. Um diesen Selbstreinigungseffekt noch zu verbessern, kann man die gewölbten Gläser und die Flachgläser noch mit einer Lotus-Effekt-Beschichtung sowohl auf einer oder auf beiden Seiten versehen. Statt Glas kann auch Folie oder Kunststoff verwendet werden.

Das Kollektordach 1 kann auch z.B. als Shetdachkonstruktion ausgebildet sein. Das Regenwasser kann dann wie folgt gesammelt werden: die Kollektordachträger 63 haben ein leichtes Gefälle zu am Umfang des Kollektordachs 1 angeordnete Regenrinnen 14. Das Regenwasser 106 läuft entlang der Dachträger 63 in die Regenrinnen 14 und weiter in Sammelbehälter, wo es zur weiteren Nutzung zur Verfügung steht.

Fig. 13 zeigt ein Salzwasserthermenbecken 108. Das Salzwasserthermenbecken 108 nimmt durch den Kondensator 8 und Sonnenkollektor 25 erwärmtes Salzwasser auf. Das Salzwasserthermenbecken 108 kann so groß dimensioniert sein, dass die Menge des zufließenden Salzwassers gleich groß ist wie der durch Verdunstung auftretende Verlust. Wird das Salzwasserthermenbecken 108 kleiner dimensioniert, muss die Zuflusslänge 109 und die Zuflussbreite 110 z.B. zum Meer groß genug sein, damit die zulässige Meerwassererwärmung nicht überschritten wird. Das Salzwasserthermenbecken 108 kann touristisch oder zur Salzgewinnung genutzt werden. Das unter dem Kollektordach 1 zu versprühende Salzwasser kann auch aus dem Salzwasserthermenbecken 108 entnommen werden, was die Salzgewinnungsrate erhöht, da der Salzgehalt dort höher ist.

Fig. 14 und 15 zeigen eine Anlage mit einem Aufwindkamin 4, der außerhalb des Kollektordachs 1 steht, und mit spiralförmiger Anordnung des Kollektordachs 1 bzw. der Leitbleche 5, die in paralleler Anordnung zur Kollektordachträgerkonstruktion 63 stehen. Es ist der Grundriss ohne Kollektordach 1 gezeigt. Die Funktion ist gleich wie bei Fig. 1 beschrieben. Die Leitflächen 5 sind hier ebenfalls als einfache Spirale ausgebildet. Es kann auch eine andere Spiralenform sein.

Dadurch, dass der Aufwindkamin 4 außerhalb und nicht in der Mitte des Kollektordachs 1 steht, 12 AT 504 692 B1 wirft der Aufwindkamin 4 bei Berücksichtigung des Sonnenverlaufes keinen Schatten auf das Kollektordach 1, was den Wirkungsgrad erhöht.

Die Luft wird in der Mitte des Kollektordachs 1 bzw. am Spiraleneingang angesaugt. Mit zunehmender Lufterwärmung und dadurch bedingter Luftvolumenvergrößerung ist es notwendig, die Anzahl der Spiralengänge zu erhöhen und/oder den Spiralenquerschnitt zum Aufwindkamin 4 hin zu vergrößern, um einen hohen Wirkungsgrad zu erreichen. Die Kaminsteher 113 sind als Strömungsleiteinrichtung ausgebildet. Die Turbine 3 mit dem Generator 2 kann ebenfalls in der Spirale angeordnet sein, vorzugsweise in der Mitte, wo es nur einen Spiralengang gibt. Zur Erhöhung der Verdunstungsoberfläche kann man zwischen den Leitblechen 5 weitere Verdunstungsflächen, wie in Fig. 2 dargestellt, einbauen.

Die Leitbleche 5, welche den Spiralengang begrenzen, sollten möglichst dicht mit dem Kollektordach 1 und dem Untergrund 31 abschließen, was bei gewölbten Glas-, Kunststoff- oder Foliendächern 101 sehr kostenintensiv ist.

Dies ist hier sehr einfach gelöst, da bis auf die Umlenkecken 111 und 112 die Leitbleche 5 unter die Kollektordachträger 63 montierbar sind.

Die Umlenkecken 111 und 112, die mit den Glas-, Kunststoff- oder Foliendächern 101 möglichst dicht abschließen müssen, können auch relativ billig gehalten werden, da sie alle Gleichteile sind. Damit kein Regen in den Spiraleneingang fällt, ist dieser durch ein Dach 116 abgedeckt und durch die Absperrvorrichtung 114 abgeschottet. Das Regenwasser wird mit der Regenrinne 14 aufgefangen und in Sammelbehälter gesammelt.

Fig. 16 und 17 zeigen ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anlage mit einem Aufwindkamin 4, der innerhalb des Kollektordachs 1 steht, und mit spiralförmiger Anordnung des Kollektordachs 1 bzw. der Leitbleche 5, die in paralleler Anordnung zur Kollektordachträgerkonstruktion 63 stehen. Es ist der Grundriss ohne Kollektordach 1 dargestellt.

Die Funktion ist gleich wie bei Fig. 14 und 15 beschrieben, nur dass der Aufwindkamin 4 in der Mitte und der Lufteinlass am Umfang des Kollektordachs 1 angeordnet ist. Zur Wirkungsgraderhöhung ist der Spiraleneingang als Diffusor 119 ausgebildet. Die Turbine 3 mit dem Generator 2 kann auch in der Spirale, zwecks Zugänglichkeit am besten am Umfang des Kollektordachs 1, angeordnet sein.

Fig. 18 und 19 zeigen eine systemgeschlossene Anlage mit außen stehenden Aufwind- 4 und Abwindkaminen 71 und mit spiralförmiger Anordnung des Kollektordachs 1 bzw. der Leitbleche 5, die in paralleler Anordnung zur Kollektordachträgerkonstruktion 63 stehen. Es ist der Grundriss ohne Kollektordach 1 dargestellt.

Die Kollektordachkonstruktion 1 kann wie in den Fig. 14 und 15 beschrieben ausgeführt sein. Dadurch, dass der Aufwind- 4 und der Abwindkamin 71 außerhalb und nicht in der Mitte des Kollektordachs 1 stehen, werfen die Kamine 4 und 71 bei Berücksichtigung des Sonnenverlaufes keinen Schatten auf das Kollektordach 1, was den Wirkungsgrad erhöht. Um die Wärmeverluste gering zuhalten, ist der noch nicht so heiße Spiralkanal an der Außenseite des Kollektors 1 platziert.

Das Verfahren verläuft im dargestellten Ausführungsbeispiel ebenfalls systemgeschlossen. Durch eine Absperrvorrichtung 130 ist die Umgebungsluftzufuhr abgesperrt. Die Klappe 82 ist geschlossen und lenkt den Aufwind zum Kondensator 8. Die heiße feuchte Luft steigt im Aufwindkamin 4 hoch und wird durch die Wärmetauscherstützen 75 und die Strömungsleitvorrichtung 76 zum Wärmetauscher 8 umgelenkt und im Wärmetauscher 8 abgekühlt, wodurch das Wasser kondensiert und in das Kondenswassersammelbecken 70 fällt. Das Wasser im Kon-denswassersammelbecken 70 steht zur weiteren Nutzung zur Verfügung. Das Kondenswasser 1 3 AT 504 692 B1 kann ausschließlich oder nur teilweise im Kondenswassersammelbehälter 7 gesammelt werden. Nachdem die Luft den Wärmetauscher 8 durchströmt hat, ist sie abgekühlt und schwerer, deshalb sinkt sie im Abwindkamin 71 ab und strömt unter das Kollektordach 1 zurück.

Die Luft wird unter dem Kollektordach 1 erhitzt und mit Wasser gesättigt und treibt mindestens eine Turbine 3 mit gekoppelten Generator 2 an. Zum Bewirken von Regen sperrt die Absperrvorrichtung 130 den Spiralengangquerschnitt ab, damit Umgebungsluft unter das Kollektordach 1 strömen kann. Die Klappe 82 wird geöffnet und die Strömungsleitvorrichtung 76 verstellt, damit der Aufwind ungehindert aufsteigen kann, um Regen zu bewirken. Der Kühlkreislauf 28 des Kondensators 8 muss dabei nicht zwangsläufig ausgeschaltet werden, da der Aufwind den Kondensator 8 nicht durchströmt. Im übrigen kann die Anlage wie in Fig. 1 beschrieben ausgebildet sein und betrieben werden.

Bei dem in Fig. 18 und 19 dargestellten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäß ausgestalteten Anlage kann statt der nebeneinander angeordneten Kamine 4 und 71 auch die in Fig. 6 dargestellte Kaminanordnung, Abwindkamin 71 im Aufwindkamin 4, verwendet werden. Die Anordnung Aufwindkamin 4 im Abwindkamin 71 ist ebenfalls möglich. Der Aufwindkamin 4 und Abwindkamin 71 können auch an einen Berghang angelehnt sein.

Fig. 22 und 23 zeigen eine erfindungsgemäß ausgestaltete systemgeschlossene Anlage ohne Aufwindkamin 4 und mit spiralförmiger Anordnung des Kollektordachs 1 bzw. der Leitbleche 5, die in paralleler Anordnung zur Kollektordachträgerkonstruktion 63 stehen. Es ist der Grundriss ohne Kollektordach 1 dargestellt.

Die Funktion ist gleich wie bei Fig. 18 und 19 beschrieben, nur dass statt der Kamine 4 und 71 die Luft nur umgelenkt wird. Zur Verringerung der Strömungsverluste wird eine Strömungsleitvorrichtung 124 eingesetzt. Das Kondenswasser im Kondenswasserbecken 70 steht zur weiteren Verfügung bereit. Beim Bewirken von Regen wird die Klappe 122 geöffnet, welche der Klappe 82 in Fig. 19 entspricht, damit die heiße feuchte Luft 123 aufsteigen kann.

Fig. 20 und 21 zeigen eine erfindungsgemäß ausgestaltete Anlage ohne Aufwindkamin 4 und mit spiralförmiger Anordnung des Kollektordachs 1 bzw. der Leitbleche 5, die in paralleler Anordnung zur Kollektordachträgerkonstruktion 63 stehen. Es ist der Grundriss ohne Kollektordach 1 dargestellt.

Die Funktion ist gleich wie in den Fig. 18, 19, 22 und 23 dargestellt, nur dass das Verfahren, wie gemäß Fig. 1, offen ist. Das Kondenswasser im Kondenswasserbecken 70 steht zur weiteren Verfügung bereit. Beim Bewirken von Regen wird die Klappe 122 geöffnet, welche der Klappe 82 bei Fig. 19 entspricht, damit die heiße feuchte Luft 123 aufsteigen kann. Zur Verringerung der Strömungsverluste ist am Kollektoreinlass der Diffusor 120 und am Kollektorauslass der Diffusor 121 vorgesehen.

Die Fig. 24, 25, 26 und 27 zeigen erfindungsgemäß ausgestaltete Anlagen, welche insbesondere für das Verfahren zum Regenbewirken und zur Regenwassergewinnung geeignet sind. Die Regenwassergewinnung erfolgt durch Zisternen, welche das Regenwasser sammeln.

Wenn kein elektrischer Strom und kein Salz gewonnen werden sollen, kann das Verfahren auch ohne das Kollektordach 1, die salzgewinnungsrelevanten Komponenten und die kondensatorrelevanten Teile betrieben werden, falls die meteorologischen Bedingungen dafür ausreichen, um Regen bewirken zu können.

Die Funktionsweise ist im Prinzip bereits bei Fig. 1 beschrieben. Durch Entfall des Kollektordachs 1 entsteht kein Aufwind im Aufwindkamin 4, da kein Kamineffekt auftritt. Der starke Aufwind 140 wird hier durch mindestens ein Gebläse 136 erzeugt und bewirkt, dass es zum schnelleren Einsetzen der Eigendynamik kommt. Das Gebläselaufrad 137 wird durch einen Motor 138 14 AT 504 692 B1 angetrieben. Die Antriebsenergie für den Motor 138 kann Strom aus dem Stromnetz oder Solarstrom sein. Der Motor 138 kann auch eine Verbrennungskraftmaschine oder ein Windrad sein.

Das mindestens eine Gebläse 136 kann auf oder neben der Isolierschicht 58 angeordnet sein. Das mindestens eine Gebläse 136 kann weiterhin immer am selben Ort stehen oder mobil sein. Zum mobilen Einsatz ist das Gebläse 136 so gebaut, dass es sehr leicht montier- und demontierbar und zum Transport so klein wie nötig ist, um in verschiedenen Positionen eingesetzt werden zu können.

Fig. 26 zeigt das Gebläse 136 mit einer Leiteinrichtung 142, welche den Aufwind 140 in eine Drallbewegung versetzt. Diese Drallbewegung verstärkt den Aufwind 140.

Fig. 27 zeigt das Gebläse 136 mit einer Leiteinrichtung 143, welche den Aufwind 140 nicht in eine Drallbewegung versetzt. Die Drallbewegung kann dann durch die Leiteinrichtung 141 in Fig. 25 erzeugt werden. Man kann auch die Leiteinrichtung 142 mit der Leiteinrichtung 141 kombinieren.

Um eine Wirbelsturmbildung zu verhindern, kann man das Gebläse 136 ohne Leiteinrichtungen 141 und 142 bauen, damit keine Aufwinddrallbewegung entsteht. Die Wirbelsturmbildung wird auch durch Einsatz von mindestens 2 Gebläsen 136 mit gleicher Aufwinddrallbewegung verhindert. Die Aufwinddrallbewegung wird dadurch abgebremst. Der Aufwind 139 entsteht durch die Isolierschicht 58. Die Größe der Isolierschicht 58, die Anzahl der Gebläse 136 und der Wasserzerstäuber 55 ergibt sich aus den meteorologischen Gegebenheiten vor Ort.

Je nach den meteorologischen Gegebenheiten ist es möglich, die Komponenten auch anders zu kombinieren: - Isolierschicht 58 mit Wasserzerstäubern 55 - Isolierschicht 58 mit mindestens einen Gebläse 136 - Wasserzerstäuber 55 mit mindestens einem Gebläse 136

Das Gebläse 136 und die Salzwasserzerstäubungsvorrichtungen 55 können auch auf einem vor der Küste stationierten Schiff montiert sein.

Je nach Größe der Isolierschicht 58 heizt sich die darüber befindliche Umgebungsluft um 30 bis 40 °C auf. Daher ist die Isolierschicht 58 vorzugsweise am Kollektoreingang bzw. Kollektoreingängen, wo die Umgebungsluft angesaugt wird, angeordnet. Dadurch wird auch die Kollektortemperatur und in weiterer Folge die Kaminlufttemperatur, Kammluftfeuchtigkeit, Kammluftgeschwindigkeit, Nutzwasser-, Strom- und Salzgewinnung bei gleicher Kollektorgröße erhöht. Die Isolierschicht 58 kann aus ganz oder teilweise wärmegedämmter, insbesondere schwarzer Folie, Beton, Asphalt etc. hergestellt sein.

Die gewonnenen Regenwolken können neben dem bekannten „Impfen“ mit Kondensationskeimen wie Salze etc. auch durch von der Erde aus gesteuerte elektrische Ladungen zum Abregnen gebracht werden. Die Regenbewirkung kann auch beschleunigt bzw. verbessert werden, indem neben den Meersalz-Aerosolen noch zusätzlich durch Flugzeuge oder Raketen die bekannten Mittel wie Silberjodid, gefrorenes Kohlendioxid (Trockeneis), Ruß, Natrium, Magnesium, Kalziumchlorid, etc. oder ein Gemisch aus Natrium, Magnesium und Kalziumchlorid etc. in die Wolken eingebracht werden. Der Regenfall kann auch durch o. g. Mittel erst dort bewirkt werden, wo er dringender gebraucht wird, indem die Regenwolken so weit vom Wind getrieben ziehen können, bis die Regenwolken über dem gewünschte Gebiet stehen und dort, durch o. g. Mittel, zum Abregnen gebracht werden.

Das Meerwasser kann auch ohne Vorwärmung durch die Wasserzerstäuber 55 zerstäubt

Claims (41)

1 5 AT 504 692 B1 werden. Es ist jedoch zweckmäßiger und zielführender, das Meerwasser in der Zuleitung 135 zu den Wasserzerstäubern 55 durch Ausnutzung der Sonnenwärme zu erwärmen. Auf diese Weise lässt sich der Vorgang der Verdunstung günstig beeinflussen bzw. sogar eine Verdampfung bewirken. Umgesetzt werden könnte dies beispielsweise durch Verwendung von schwarzen Metallleitungen 134. Das Meerwasser kann aber auch durch entsprechend ausgelegte Sonnenkollektoren 134 geleitet werden. Patentansprüche: 1. Anlage zur Nutzung von Aufwind, umfassend einen einen Höhenunterschied aufweisenden rohrartigen Aufwindkamin (4) und ein transluzentes Kollektordach (1), welches sich an den Aufwindkamin (4) anschließend und zumindest teilweise umgebend flächig erstreckt und einen mit dem Aufwindkamin (4) zusammenhängenden Luftraum (150) festlegt, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem das Kollektordach (1) umgebenden Untergrund (31) eine einen Wärmeübergang in den Untergrund (31) herabsetzende Isolierfolie (58) vorgesehen ist, und wobei Sensoren (36) zur Messung des Feuchtigkeitsgehalts der Luft im Luftstrom in dem Luftraum (150) vorgesehen sind.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb (Fig. 6) oder außerhalb (Fig. 7) des Aufwindkamins (4) ein Abwindkamin (71) vorgesehen ist, dessen axiale Länge annähernd derjenigen des Aufwindkamins (4) entspricht, wobei in dem Abwindkamin (71) im oberen Bereich ein Kondensator (8) angeordnet ist.

3. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der innerhalb des Aufwindkamins (4) vorgesehene Abwindkamin (71) mit zumindest einem Verbindungskanal (77) in Verbindung steht, welcher in den Luftraum (150) unter dem Kollektordach (1) ausmündend ausgebildet ist (Fig. 6).

4. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest ein Verbindungskanal (77) im Untergrund (31) oder innerhalb des Luftraums (150) unter dem Kollektordach (1) ausgebildet ist (Fig. 6).

5. Anlage nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass in dem zumindest einen Verbindungskanal (77) zumindest eine mit zumindest einem Generator (2) elektrisch in Verbindung stehende Turbine (3) angeordnet ist (Fig. 6).

6. Anlage nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufwindkamin (4) und der Abwindkamin (71) durch eine Strömungsleitvorrichtung (76) zur Umlenkung der Luftströmung aus dem Aufwindkamin (4) in den Abwindkamin (71) miteinander verbunden sind.

7. Anlage nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass an dem zumindest einen Verbindungskanal (77) ein Bypass (80) ausgebildet ist.

8. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kollektordach absenkbar ausgebildet ist, wobei am Ausströmende des Aufwindkamins (4) eine Salzwasserzerstäubungseinrichtung (55) vorgesehen ist (Fig. 24 - 27).

9. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Aufwindkamin (4) zumindest ein Gebläse (136) in Verbindung mit einer Drallvorrichtung (141) vorgesehen ist, wobei das zumindest eine Gebläse (136) durch zumindest einen Motor (138) antreibbar ist.

10. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierfolie (58) als schwarze Absorberschicht ausgebildet ist. 16 AT 504 692 B1

11. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage weiterhin zumindest eine den entstehenden Aufwind nutzende Turbine (3) und zumindest einen mit der zumindest einen Turbine (3) elektrisch in Verbindung stehenden Generator (2) aufweist.

12. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage weiterhin zumindest einen am oberen Ende des Aufwindkamins (4) angeordneten Kondensator (8) aufweist, wobei der zumindest eine Kondensator (8) in einem Kühlkreislauf (28) mit zumindest einem Wärmetauscher (24) angeordnet ist.

13. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb des Kollektordachs (1) flächenhafte Leitbleche (5) angeordnet sind, wobei im Bereich der Leitbleche (5), bevorzugt zwischen den Leitblechen (5), Wasserzerstäuber (6) zum Benetzen der Leitbleche (5) und des Untergrunds (31) vorgesehen sind.

14. Anlage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitbleche (5) im wesentlichen senkrecht zu einem Untergrund (31) und zu dem Kollektordach (1) angeordnet sind, wobei die Leitbleche (5) so angeordnet sind, dass eine bevorzugte Windrichtung in Richtung auf den Aufwindkamin (4) erzeugt wird.

15. Anlage nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitbleche (5) in Form eines Gitters mit sich unter annähernd rechten Winkeln kreuzenden Leitblechen (5) angeordnet sind (Fig. 3).

16. Anlage nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitbleche (5) in Aufsicht gesehen in Form zumindest einer Spirale angeordnet sind (Fig. 10, 14, 16, 18).

17. Anlage nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere ineinander angeordnete spiralförmige Anordnungen von Leitblechen (5) vorgesehen sind (Fig. 14,16, 18).

18. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das transluzente Kollektordach (1) zumindest teilweise wärmegedämmt ist.

19. Anlage nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage zumindest einen ersten Sonnenkollektor (25) aufweist, welcher mit einem Wärmetauscher (24) und dem Kühlkreislauf (28) leitungsmäßig verbunden ist.

20. Anlage nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage zumindest einen zweiten Sonnenkollektor (12) aufweist, welcher mit den Wasserzerstäubern (6) leitungsmäßig verbunden ist.

21. Anlage nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (24) und die Sonnenkollektoren (12, 25) zumindest doppelt vorgesehen und jeweils parallel zueinander geschaltet sind.

22. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Aufwindkamin (4) zumindest ein elektrisch geladener Metalleinsatz (33) vorgesehen ist, durch welchen der den Aufwindkamin (4) durchströmenden Luft eine gegenüber dem Kondensator (8) gegenpolige elektrische Aufladung mitteilbar ist.

23. Anlage nach einem der Ansprüche 13 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Untergrund (31) und die Leitbleche (5) gegenüber den Wasserzerstäubern (6) und dem zu versprühenden Salzwasser (32) gegenpolig elektrisch aufgeladen sind (Fig. 2, 11).

24. Anlage nach einem der Ansprüche 2 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass an dem 1 7 AT 504 692 B1 Aufwindkamin (4) in der Nähe des zumindest einen Kondensators (8) zumindest ein Sammelbehälter (7) für Kondenswasser vorgesehen ist.

25. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Aufwindkamin (4) an dessen oberem Endbereich eine Umlenkvorrichtung, insbesondere eine Umlenkklappe (97), für den Aufwindkanal (4) vorgesehen ist (Fig. 9).

26. Anlage nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkvorrichtung (97) so verstellbar ist, dass der Aufwind durch den Aufwindkamin (4) diesen ohne Passieren des zumindest einen Kondensators (8) verlässt.

27. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass an einer Innenwandung des Aufwindkamins (4) Kanäle (30), insbesondere spiralartige, vorgesehen sind, welche der Erzeugung eines Dralls und/oder dem Ableiten von Kondenswasser dienen.

28. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass weitere Wasserzerstäuber (54) im Bereich einer Austrittsöffnung des Aufwindkamins (4) angeordnet sind.

29. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass über der Isolierfolie (58) weitere Wasserzerstäuber (55) angeordnet sind.

30. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass eine das Kollektordach (1) zumindest teilweise umfassende Regenrinne (14) vorgesehen ist, welche so angeordnet ist, dass von dem Kollektordach (1) ablaufendes Regen- und/oder Kondenswasser in der Regenrinne (14) auffangbar ist.

31. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage auf einem ebenen Untergrund (31) angeordnet ist, so dass der Aufwindkamin (4) im Wesentlichen senkrecht zum Untergrund (31) orientiert ist.

32. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage an einem Berghang (67) angeordnet ist, so dass die Form des Aufwindkamins (4) im Wesentlichen an die Form des Berghangs (67) angepasst ist (Fig. 5).

33. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage in Form eines kaminartigen Schlots im Untergrund (31) fußt (Fig. 6).

34. Anlage gemäß einem der vorstehenden Vorrichtungsansprüche zum Sammeln von Regenwasser durch Sammeln und Ableiten von Regenwasser von der Isolierfolie (58) in Zisternen, wobei die Zisternen vorzugsweise im Bereich der Isolierfolie (58) angeordnet sind.

35. Verfahren zum Betreiben einer Anlage nach einem der Ansprüche 19 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage mit Salz-, Brack- oder Brunnenwasser aus einem Reservoir (21) betrieben wird, wobei das Salz-, Brack- oder Brunnenwasser den Sonnenkollektoren (12, 25), dem Kondensator (8) und den Wasserzerstäubern (6, 54, 55) zugeführt wird.

36. Verfahren zum Betreiben einer Anlage nach einem der Ansprüche 24 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass potenzielle Energie des Kondenswassers in dem zumindest einen Sammelbehälter (7) durch Ableiten und Betreiben zumindest einer mit zumindest einem Generator (18) verbundener Turbine (16) genutzt wird.

37. Verfahren zum Betreiben einer Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage mittels einer Steuerungseinrichtung (38) betrieben wird, 1 8 AT 504 692 B1 wobei diese durch Auswertung der durch die Sensoren (36) ermittelten Lufttemperatur- und -feuchtigkeitswerte die Funktionen der Anlage steuert.

38. Verfahren zum Betreiben einer Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage als geschlossenes System betrieben wird (Fig. 6, 7, 8, 18, 19).

39. Verfahren zum Betreiben einer Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass dem zu versprühenden Salzwasser Anti-Scaling- und Anti-Fouling-Zusätze sowie Wasserbelebungsmittel, insbesondere superionisiertes Wasser, beigemischt werden.

40. Verfahren zum Betreiben einer Anlage nach einem der Ansprüche 13 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass Salz, welches sich durch Verdunstung auf dem Untergrund (31), an den Leitblechen (5) und auf der Isolierfolie (58) ansammelt, insbesondere durch automatisierte oder nicht automatisierte Fahrzeuge (105) ab- bzw. zusammengekehrt wird.

41. Verfahren zum Betreiben einer Anlage nach einem der Vorrichtungsansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch Verdunstung von Salzwasser von den Leitblechen (5), dem Untergrund (31) und/oder der Isolierfolie (58) Meerwasser entsalzt und Salz gewonnen wird. Hiezu 22 Blatt Zeichnungen