AT512228B1 - Mobile stromerzeugungsanlage - Google Patents

Abstract

Die netzunabhängige mobile Stromerzeugungsanlage, als Alternative zu Diesel-oder batteriebetriebenen Anlagen, ist zeitlich begrenzt für den Haus- und Kleinwirtschaftsbedarf einsetzbar und an wolkenlosen Sonnentagen mit Sonnenlichtenergie standortvariabel als Primärenergie betreibbar.Die mit Hebezeug transportierbare oder mit Radantrieb (5.3) verfahrbare Energieumwandelungs- und Erzeugungsanlage besteht aus einer leistungsverbundenen Anordnung von Komponenten für Sonnenlichtenergiebündelung (1), Wasserdampferzeugung (2), Antriebsenergie (3) und Elektroenergie (4) mit Stromgenerator (4) auf einem Rahmengestell (5). In tafelförmigen Trageelementen (1.3 und 1.4) sind Linsen-Systemanordnungen (1.1) von Konvexlisten (1.2) in einem konstanten Abstand über plattenförmig ausgebildeten Wasserdampf-Flachkessel (2.1) so angeordnet, dass die Wasserdampferzeugung von Brennpunktzonen (2.5), bei denen de Brennpunkte der Konvexlinsen (1.2) die Oberseite (2.2) der Kessel kontaktieren, ausgeht.Die Anwendung ist auf Situation der Stromausfälle und Netzschäden bei Unwetter und Schadensfälle konzentriert.

Description

österreichisches Patentamt AT 512 228 2014-02-15 MOBILE STROMERZEUGUNGSANLAGE Beschreibung [0001] Die Erfindung geht von dem im Oberbegriff des Patentanspruches 1 definierten Gegenstand aus, der auf der Grundlage bekannten Technologien zur Nutzung von erneuerbaren Energien, die Nutzung von Solarstrom für die Stromerzeugung zum Gegenstand hat.

[0002] Die solare Stromerzeugung erfolgt in einem großen Umfang durch Photovoltaik, als eine Methode der Energieumwandlung mit hohem Wirkungsgrad. Dabei werden industriell gefertigte Einzelmodule zu in der Regel größeren Tafelsystemen zusammengestellt und an das bestehende allgemeine Stromnetz gekoppelt. Die Einzelmodule bestehen aus mono- und polykristalinen Silizium- Solarzellen, wobei dünne Metallplatten die Trägerschicht bilden. Alternativ kommen Trägerschichten aus Glas zur Anwendung, auf die dünne Halbleiterschichten aufgetragen sind. Die so behandelten Solar- Module bilden ebene großflächige Anlagen, die auf Gebäudedächern oder auf Freiflächen verankert sind, und sich vielfach auch selbsttätig nach der Stellung der Sonne ausrichten oder ausrichten lassen.

[0003] Neben der Kostenaufwändigkeit der Herstellung und der Investition von Photovoltaik-Modulanlagen, stellen sich ein großer Flächenbedarf für die ebenen Modulanlagen und die übliche oder zwingende Kopplung an das Stromnetz als Nachteile dann dar, wenn durch Unwetter, Leitungsschäden oder gar durch Naturkatastrophen bedingt, mittel- oder großräumig Ausfälle in der Stromversorgung über das Stromnetz eintreten.

[0004] Daraus leitet sich die Notwendigkeit ab, bei Stromnetz- Ausfällen oder -Abschaltungen, zu mindestens für den Haus- und Kleinwirtschaftsbedarf, netzunabhängige möglichst mobile Stromerzeugungsanlagen vorzuhalten, die als dieselangetriebenes Notstromaggregat, als batteriebetriebenes Gerät oder als netzunabhängige Solarstromanlage ausgebildet sind und, so zeitlich begrenzt, eine Bereitstellung von Elektroenergie gewährleisten.

[0005] Der Stand der Technik ist durch eine Vielzahl von innovativen als Patent angemeldeten oder als Gebrauchsmuster registrierten Ausbildungen von netzunabhängigen, standortvariablen Anlagen und Geräten gekennzeichnet, mit denen durch Energieumwandlung von erfasster und gebündelter Sonnenenergie Wasser für Heizzwecke erwärmt oder Wasserdampf für die weitere Umwandlung in Elektronenenergie erzeugt wird.

[0006] Beispielhaft dafür sollen nachstehende Lösungsprinzipien benannt werden: [0007] · eine feste Anordnung von Linsen-Systemanordnungen, beschrieben in US 6062 029 A1, wobei eine Halteplatte mit nebeneinander angeordneten Linsen Bestandteil eines eingehausten solaren Elektroenergie erzeugenden Generators ist, US 6128 903 A, als eine feste Fresnel-Linsenplatte ausgebildet, sowie DE 10 2009 045 430 A1 und DE G 9401 961.4 [0008] als schräg gestellte Linsen-Systemanordnungen, [0009] · eine schwenkbare Linsen-Systemanordnung für Warmwassererzeugung ohne ergän zende Stromerzeugung, beschrieben in DE G 80 03 666.4, sowie [0010] · Linsensystem-Anordnungen, die gemeinsam mit Rieht- oder Hohlspiegeln den soge nannten Brennglaseffekt für die Warmwasser- oder Wasserdampf-Erzeugung nutzen, in AT 000 548 U1, [0011] DE 298 18 314 U1 und in [0012] DE 941 0 780 U1 [0013] anwendungsbezogen beschrieben, und in einer 1 /10 österreichisches Patentamt AT 512 228 2014-02-15 [0014] · Glashauben-Ausbildung in DE 3 650 426 T2 sowie in DE 955 917 beschrieben.

[0015] Das von diesen Linsen-Systemanordnungen, Sonderform-Ausbildungen und weiteren Einzelelementen erwärmte oder verdampfte Wasser wird in schlangenförmig gelegten Röhren durch die Kollektoren geströmt, wobei die Erwärmung durch die Brennpunkt-Kontaktierung der Einzelelemente, auf und an den wasserführenden metallischen Röhren realisiert wird.

[0016] Nachteilig ist an den als beispielhafter Stand der Technik benannten Lösungen, dass der sich ständig veränderte Stand der Sonne [0017] · ein in kurzen Zeitabständen zu wiederholendes Umsetzen und Ausrichten der bekann ten Anlagen erfordert, da sonst die Brennpunkt-Kontaktierung mit den wasserführenden Röhren verloren geht, [0018] · eine schnelle Aufstellung und Inbetriebnahme bei eintretenden Stromausfall oder

Netzabschaltungen am Einsatzort der benötigten Elektroenergie erschwert ist und damit [0019] · die Mobilität der bekannten Stromerzeugungsanlagen begrenzt und unzureichend ist.

[0020] Es ist Aufgabe der Erfindung eine netzunabhängige, leicht ortsveränderlich einsetzbare, kleindimensionierte Stromerzeugungsanlage auszubilden, die zeitlich begrenzt den Strombedarf in der Haus- und Kleinwirtschaft in einer ausreichenden Menge abdeckt.

[0021] Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde eine einfache mobile Stromerzeugungsanlage so auszubilden, dass sie an wolkenlosen Sonnentagen mit Sonnenlichtenergie als Primärenergie betreibbar und standortvariabel einsetzbar ist.

[0022] Das benannte Problem wird durch den Patentanspruch 1 gelöst. Die vorgeschlagene mobile Stromerzeugungsanlage ist so ausgebildet, dass auf einem mittels Trageösen transportierbaren oder mit einem Radantrieb verfahrbaren Rahmengestell eine netzunabhängige Ener-gieumwandlungs- und Erzeugungsanlage aufgenommen ist.

[0023] Auf einem Rahmengestell, welches aus mit Schrauben festverbundenen Gestellleisten besteht, ist eine Linsensystemanordnung positioniert. Die zugehörigen Konvexlinsen liegen auf einem unteren oder auf einem unteren und einem oberen Trageelement in engbeabstandeten Aufnahmebohrungen, in Lochreihen oder in Lochrastern angeordnet, auf und sind mittels Klemmleisten und Schraubklemmungen fixiert.

[0024] In einem, durch die Brennpunktlage der Konvexlinsen bestimmten, vertikalen Abstand sind plattenförmig ausgebildete und schräg positionierte Wasserdampf-Flachkessel angeordnet, die mit Wasser-Reservebehältern leitungsverbunden sind. Die Brennpunktzonen entstehen auf den Dünnblechhüllen der Wasserdampf-Flachkessel als wassererwärmende Kontaktstellen der Brennpunkte der Konvexlinsen.

[0025] Weitere Ausgestaltungen der Erfindungen sind in den Patentansprüchen 2 und 3 angegeben. Betroffen sind die Ausbildung der Querschnittsformen [0026] von Gestellleisten des Rahmengestells und von [0027] Trageleisten für die Positionierung und Fixierung der Konvexlinsen.

[0028] Die Erfindung ist in drei Ausführungsbeispielen in den Figuren vereinfacht dargestellt und im folgenden Teil der Beschreibung näher erläutert: [0029] Fig. 1 eine Vorderansicht mit dachförmiger Anordnung der Tragelemente für die Linsen-

Systemanordnungen [0030] Fig. 2 eine Vorderansicht mit tischförmiger Anordnung eines Trageelementes 2/10

österreichisches Patentamt AT 512 228 2014-02-15 [0031] Fig. 3 eine Seitenansicht mit Anordnung einer einzelnen großdimensionierten Konvex linse [0032] Fig. 4 eine Teilansicht mit Tragelementen für Konvexlinsen, Wasserdampf-Flachkessel und Wasser-Reservebehälter [0033] Fig. 5 eine Draufsicht nach Fig. 4 [0034] Fig. 6 eine Teilansicht mit geteilten Trageleisten für Konvexlinsen [0035] Fig. 7 eine Draufsicht nach Fig. 6 [0036] Die in den Fig. 1, 2 und 3 dargestellten drei Ausführungsbeispiele mobiler Stromerzeugungsanlagen bestehen im Wesentlichen aus je einem Rahmengstell 5, welches durch miteinander verschraubte waagerecht und senkrecht angeordnete Gestellleisten 5.1 gebildet ist. Auf und an diesen Rahmengestell 5 sind mindesten eine Sonnenlichtenergie-Bündelungskomponente 1, mindestens eine Wasserdampf-Erzeugungskomponente 2, eine Antriebskomponente 3, die als Wasserdampf-Turbine 3.1 ausgebildet ist, und eine Elektroenergie-Erzeugungskomponente 4, die als Stromgenerator 4.1 ausgebildet ist, fest angeordnet. Vom Stromgenerator 4.1 führen Elektrokabel 4.4 zu den Stromentnahme-Kupplungen 4.5, von denen mehrere an den Gestellleisten 5.1 des Rahmengestells 5 angeordnet sind und zeitlich begrenzt für die Deckung des Haus- und Kleinwirtschaftsbedarfes an Elektroenergie nutzbar sind.

[0037] In Fig. 1 ist die mobile Stromerzeugungsanlage mit Rädern und Radantrieb 5.3 ausgestattet. Die zwei Trageelemente 1.3 für je eine Linsen-Systemanordnung 1.1 von Konvexlisten 1.2 sind zu einander in einer dachförmigen Schrägstellung angeordnet und einerseits am Rahmengestell 5 und andererseits an den abstandsgenau darunterliegenden zwei Wasserdampf-Flachkesseln 2.1 mit Abstandspositionierleisten 1.6 positioniert und fixiert. Das in Wasserdampf umgewandelte verbrauchte Wasser wird über nicht dargestellt Leitungen von vier Wasser-Reservebehälter 2.3 mittels einer beispielhaft dargestellten Handpumpe den zwei Wasserdampf-Flachkesseln 2.1 wieder zugeführt. Der auf 100 °C erhitzte Wasserdampf wird über die Zuführleitungen 2.4 zunächst der Wasserdampf-Turbine 3.1 zugeführt.

[0038] In Fig. 2 ist die mobile Stromerzeugungsanlage mit am Rahmengestell 5 angeordneten Trageösen 5.2 mittels eines Hebezeuges bis zum vorgesehenen Einsatzort heb- und transportierbar. Das schräge Bodenniveau ist durch entsprechend angebrachte Verlängerungsstücke der senkrechten Gestellleisten 5.1 ausgleichbar. Alternativ zur Darstellung in Fig. 1 ist nur ein Tragelement 1.3 für eine Linsen-Systemanordnung 1.1 von Konvexlinsen 1.2 vorgesehen und tischförmig einerseits am Rahmengestell 5 und andererseits abstandsgenau an einem Wasserdampf-Flachkessel 2.1 mit Abstandspositionierleisten 1.6 positioniert und fixiert.

[0039] Alternativ zu Fig. 1 und Fig. 2 ist die mit Rädern und Radantrieb 5.3 ausgerüstete mobile Stromerzeugungsanlage mit einer komplexen großdimensionierten Konvexlinse in einer Sonderausbildung ausgestattet. Die durch Mehrfachspiegelungen gekennzeichnete Sonnenlichtenergie-Bündelungskomponente 1 kontaktiert mit der gesammelten Energie die Oberseite 2.2 des Wasserdampfkessels 2.1 mit mindestens einer Brennpunktzone 2.5. Der gebildete Wasserdampf wird über die Zuführleitung 2.4 in das Turbinengehäuse 3.4, der Wasserdampf-Turbine 3.1, unmittel auf die Umfangsbecher 3.3 des Turbinenrades 3.2 geleitet. Die entstandene Drehbewegung des Turbinenrades 3.2 wird über die Turbinen-Abtriebswelle 3.5, die Wellenkupplung 4.3 und die Generatorwelle 4.2 übertragen. Die im Stromgenerator 4.1 erzeugte Elektroenergie wird über die Elektrokabel 4.4 an die Stromentnahme-Kupplungen 4.5 zum Zwecke des Verbrauches geleitet.

[0040] Die Anordnung und Haltung der Konvexlinsen 2 in Linsen-Systemanordnungen 1.1 ist in Varianten in den Fig. 4 und 5 als unteres und oberes Tragelement und als geteilte Trageleisten in Fig. 6 und 7 dargestellt. Durch die Übereinanderanordnung von einem unteren Trageelement 1.3 und einem oberen Tragelement 1.4 werden die mit Konvexlinsen 1.2 belegten Lochraster-Anordnungen versetzt übereinander gelegt, so dass die Abstände der an den Kontaktstellen auf der Oberseite 2.2 der Wasserdampf-Flachkessel 2.1 durch die Konvexlinsen 1.2 gebildeten Brennpunktzonen 2.5 zueinander halbiert und damit die Wasser-Erwärmung- und Verdampfung 3/10 österreichisches Patentamt AT 512 228 2014-02-15 beschleunigt und intensiviert wird. Der mit den Abstandspositionierleisten 1.6 genau positionierte und fixierte Abstand der Trageelemente 1.3 und 1.4 oder der Trageleisten 1.5, zur Oberseite 2.2 und zum plattenförmigen Wasserdampf-Flachkessel 2.1 selbst, gewährleistet eine ständige Kontaktierung und Wirksamkeit der Brennpunktzonen 2.5 auch wenn es, wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt, einen schrägen Einfall des Sonnenlichtes auf die Konvexlinsen 2 der Linsen-Systemanordnung geben sollte. Die dargestellten Konvexlinsen werden in den zweiteilig, als Auflage- und als Klemmleiste ausgebildeten, Trageleisten 1.5 mittels nicht dargestellter Schraub-Klemmungen fixiert. 4/10 österreichisches Patentamt AT 512 228 2014-02-15

BEZUGSZEICHENLISTE 1. Sonnenlichtenergie-Bündelungskomponente 1.1 Linsen-Systemanordnung (mit 1.2) 1.2 Konvexlinsen 1.3 unteres Trageelement (für 1.2) 1.4 oberes Trageelement (für 1.2) 1.5 Trageleisten (für 1.2) 1.6 Abstands-Positionierleisten 2. Wasserdampf-Erzeugungskomponente 2.1 Wasserdampf-Flachkessel 2.2 Oberseite (von 2.1; 2.3 Wasser-Reservebehälter 2.4 Zuführleitungen 2.5 Brennpunktzonen (auf 2.2) 3. Antriebskomponente 3.1 Wasserdampf-Turbine 3.2 Turbinenrad 3.3 Umfangsbecher (an 3.2) 3.4 Turbinengehäuse 3.5 Turbinen-Abtriebswelle 4. Elektroenergie-Erzeugungskomponente 4.1 Stromgenerator 4.2 Generator-Welle (an 4.1) 4.3 Wellenkupplung 4.4 Elektrokabel 4.5 Stromentnahme-Kupplungen 5. Rahmengestell 5.1 Gestellleisten (an 5) 5.2 Trageösen (an 5.1) 5.3 Radantrieb (an 5) 5/10

Claims (4)

1. österreichisches Patentamt AT 512 228 2014-02-15 Patentansprüche 1. Mobile Stromerzeugungsanlage für einen zeitlich begrenzten netzunabhängigen Haus- und Kleinwirtschaftsbedarf, die als eine Energieumwandlungs- und Erzeugungsanlage ausgebildet, an wolkenlosen Sonnentagen mit Sonnenlichtenergie als Primärenergie betrieben wird und aus • einer, aus Konvexlinsen bestehenden, Sonnenlichtenergie-Bündelungskomponente, • einer unter dieser angeordneten Wasserdampf-Erzeugungskomponente, • einer Antriebskomponente sowie aus • einer Elektroenergie-Erzeugungskomponente besteht, • die mittels Ventile Steuer- und trennbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass oben auf einem, aus mittels Schrauben fest miteinander verbundenen Gestellleisten (5.1) bestehenden, Rahmengestell (5) • eine Linsensystemanordnung (1.1) positioniert ist, wobei die Konvexlinsen (1.2) auf einem unteren oder auf einem unteren und oberen Trageelement (1.3 und 1.4) aufliegen und in engbeabstandeten Aufnahmebohrungen, die in Lochreihen oder in Lochrastern angeordnet sind, mittels Klemmleisten und Schraubklemmungen fixiert sind und darunter • in einem, durch die Brennpunktlage der Konvexlinsen (1.2) bestimmten, vertikalen Abstand an der Oberseite (2.2) von plattenförmig ausgebildeten und schräg positionierten Wasserdampf-Flachkesseln (2.1), die mit Wasser-Reservebehältern (2.3) leitungsverbunden sind, Brennpunktzonen (2.5) auf den Dünnblechhüllen der Wasserdampf-Flachkesseln bildend angeordnet und mittels Tragösen (5.2) an den Gestellleisten (5.1) oder mit Radantrieben (5.3) ortsverändernd oder nachrichtend bewegt werden.
2. 2. Mobile Stromerzeugungsanlage nach Patentanspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Gestellleisten (5.1) des Rahmengestelles (5) • mit Reihen, gleich beabstandeter Befestigungsbohrungen ausgestattet sind, • eine L- oder Doppel-L-Querschnittsform haben und • mit nach außen gerichteten Stromentnahme-Kupplungen (4.5) ausgestattet sind.
3. 3. Mobile Stromerzeugungsanlage nach Patentanspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das untere und das obere Trageelement (1.3 und 1.4) für die Positionierung und Fixierung von Konvexlinsen (1.2), alternativ zu bekannten tafelförmigen Trageelementen, wahlweise als Trageleisten (1.5) ausgebildet sind. Hierzu
4. 4 Blatt Zeichnungen 6/10