DE10023424A1 - Anlage zur Erzeugung elektrischer Energie aus Sonnenenergie - Google Patents

Anlage zur Erzeugung elektrischer Energie aus Sonnenenergie

Info

Publication number
DE10023424A1
DE10023424A1 DE10023424A DE10023424A DE10023424A1 DE 10023424 A1 DE10023424 A1 DE 10023424A1 DE 10023424 A DE10023424 A DE 10023424A DE 10023424 A DE10023424 A DE 10023424A DE 10023424 A1 DE10023424 A1 DE 10023424A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
chimney
collector
heat
electrical energy
generating electrical
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE10023424A
Other languages
English (en)
Other versions
DE10023424B4 (de
Inventor
Horst Moncorps
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to DE10023424A priority Critical patent/DE10023424B4/de
Publication of DE10023424A1 publication Critical patent/DE10023424A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE10023424B4 publication Critical patent/DE10023424B4/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D11/00Central heating systems using heat accumulated in storage masses
    • F24D11/002Central heating systems using heat accumulated in storage masses water heating system
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D9/00Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
    • F03D9/20Wind motors characterised by the driven apparatus
    • F03D9/25Wind motors characterised by the driven apparatus the apparatus being an electrical generator
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00Components
    • F05B2240/10Stators
    • F05B2240/13Stators to collect or cause flow towards or away from turbines
    • F05B2240/131Stators to collect or cause flow towards or away from turbines by means of vertical structures, i.e. chimneys
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D2200/00Heat sources or energy sources
    • F24D2200/14Solar energy
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D2200/00Heat sources or energy sources
    • F24D2200/15Wind energy
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/20Solar thermal
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/30Wind power
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/70Hybrid systems, e.g. uninterruptible or back-up power supplies integrating renewable energies
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/46Conversion of thermal power into mechanical power, e.g. Rankine, Stirling or solar thermal engines
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/72Wind turbines with rotation axis in wind direction

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

Der Kern der Anlage ist ein Aufwindkraftwerk, bei dem die im Kamin aufsteigende Luft die Turbine mit dem Generator antreibt. Die Leistung ist von der Sonnenscheindauer abhängig und sinkt bei Nacht auf Null. DOLLAR A Einem Aufwindkraftwerk mit Glasdachkollektor (1, 2, 3, 4) werden Wärmespeicherelemente (11) (Anspruch 1, 2, 3) bzw. wasserdurchflossene Sonnenkollektoren (42), Wärmetauscher (41), Warmwasserspeicherbehälter (81), Pumpen, Rohrleitung, usw. zugeordnet, (Anspruch 4 bis 9). Dadurch kann Wärmeenergie außerhalb des Glasdachkollektors aufgenommen und in den Luftstrom zum Kamin gebracht werden, um den thermischen Wirkungsgrad zu erhöhen, bzw. in den Warmwasserspeicherbehälter, um die Leistungsabgabe in die Nachtstunden hinein zu verlängern. DOLLAR A Einem Aufwindkraftwerk ohne Glasdachkollektor (1, 2) werden wasserdurchflossene Sonnenkollektoren (42), Wärmetauscher Wasser/Luft (101), Warmwasserspeicherbehälter (81), Pumpen, Rohrleitungen usw. zugeordnet, (Anspruch 10 bis 13). Bei entsprechend großer Fläche der Sonnenkollektoren kann ausreichend Wärmeenergie in den Wärmetauscher Wasserluft (101) und damit in den Luftstrom zum Kamin gebracht werden, um den thermischen Wirkungsgrad gegenüber bekannten Anlagen zu erhöhen, sowie der Warmwasserspeicherbehälter so mit Wärmeenergie aufgeladen werden, daß ein durchgehender Betrieb Tag/Nacht bei Nennlast erreicht wird. DOLLAR A Bei den Anlagen nach Anspruch 4 bis 13 wird eine höhersiedende Flüssigkeit statt Wasser verwendet, um einen höheren ...

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anlage zur Erzeugung elektrischer Energie mit mindestens einem Aufwindkamin mit eingebauten Windturbinen und Generatoren, gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bisher gebaute, bzw. geplante Aufwindkraftwerke arbeiten mit einem Glasdach Kollektor, in dessen Mitte der Kamin mit Windturbine und Generator steht. (Siehe Schlaich, Jörg - Das Aufwindkraftwerk - Stuttgart, Deutsche Verlagsanstalt 1994 - ISBN 3-421-03074 x).
Diese Anlagen arbeiten während der Sonnenscheindauer, auch wenn Wolken die Sonne zeitweise abblenden. Der Boden unter dem Glasdach dient als Energiespeicher, der auch nach Sonnenuntergang noch einen Betrieb mit abnehmender Leistung erlaubt. Ausgelegte Wasserschläuche können diesen Effekt verstärken. Die Erwärmung des Bodens und der Schläuche benötigt aber Energie und bedingt eine Verminderung des thermischen Wirkungsgrades.
Die Anlagen gemäß den Patentansprüchen 1 bis 9 arbeiten mit einem Glasdach- Kollektor, die Anlagen gemäß den Patentansprüchen 10 bis 13 arbeiten mit einem Wärmetauscher Wasser/Luft zur Erwärmung des Luftstromes zum Kamin.
Den oben genannten Anlagen werden weitere Anlagenteile zugeordnet, wie: Wärmespeicherelemente, Sonnenkollektoren, Wärmetauscher, Rohrleitungen, Ventile und Pumpen, Wärmespeicherbehälter, Regelorgane sowie eine Steuer- und Regelanlage.
Die weiteren Anlagenteile dienen der Erhöhung des Temperaturhubs des Luftstromes zum Kamin sowie einer Ausdehnung der Betriebszeit in die Nachtstunden mit dem Ziel, einen durchgehenden Tag- und Nachtbetrieb bei Nennlast zu ermöglichen.
Erläuterung der Arbeitsweise und des Wesens der Erfindung
Bei den nach Anspruch 1, 2, 3 ausgeführten Anlagen werden Wärmespeicherelemente soweit außerhalb des Glasdach-Kollektors gelagert, daß diese die Luftströmung zum Kollektor weder behindern, noch während ihrer Aufwärmphase durch die Sonneneinstrahlung der Luftströmung Wärme entziehen. Nach dem Ende der Aufwärmphase, d. h. wenn die Wärmeabstrahlung der Elemente ihre Wärmeaufnahme erreicht, werden die Wärmespeicher unter den Glasdach-Kollektor verbracht.
Die Verlagerung der Speicherelemente kann auf sehr verschiedene Weise erfolgen. Eine denkbare Weise wäre die Lagerung der Speicherelemente auf einfachen Schienenfahrzeugen, die zu Zügen mit Zugeinheiten zusammengestellt sind. Die Gleise können rings um den Glasdach-Kollektor angeordnet werden und spiralförmig oder radial zum Kamin unter den Glasdach-Kollektor geführt werden. Zugeinheiten in Form von Grubenlokomotiven, über die Zuglänge verteilt, könnten die Speicherelemente unter den Glasdach-Kollektor fahren.
Die Speicherelemente können aus Feststoffen wie Beton, Naturstein oder ähnlichen Werkstoffen oder aus wassergefüllten Metallbehältern bestehen, da Wasser gegen­ über Feststoffen eine fast 5fach höhere spezifische Wärme hat. Die Ausgestaltung der Speicherelemente, evtl. mit Rippen und Luftkanälen zur Abgabe der Wärme an den Luftstrom zum Kamin kann vom Fachmann in beliebiger Weise realisiert werden. Die Farbe der Elemente sollte schwarz sein um den Wirkungsgrad zu erhöhen. Wenn nach der Aufwärmphase die Wärmespeicherelemente unter den Glasdach- Kollektor verbracht sind, wird sich gleichzeitig die Leistung der Anlage durch die zusätzliche Wärmezufuhr der Speicherelemente erhöhen. Durch Drosselung der Regelklappe des Luftstromes vom Glasdachkollektor zum Kamin und evtl. Öffnung der Regelklappe für Falschluft zum Kamin kann die Leistung der Anlage mittels des Temperaturfühlers durch die Regelanlage auf den Sollwert eingestellt werden. Auch die Leistungsabsenkung auf Nulllast kann sehr schnell erreicht werden.
Die Glasscheiben des Glasdach-Kollektors sollten so beschaffen sein, daß Sonnenstrahlen möglichst ungehindert durchscheinen können, die Wärmestrahlen jedoch aus dem Raum unter dem Glasdach nicht nach oben abstrahlen. Dazu können sie mit einer wärmereflektierenden Beschichtung, wie einer aufgedampften Metallschicht, versehen sein.
Bei den nach Anspruch 4 bis 9 ausgeführten Anlagen werden einem Aufwindkraftwerk mit Glasdachkollektor wasserdurchflossene Sonnenkollektoren zur Aufnahme der Sonnenwärme und wasserdurchflossene Wärmetauscher unter dem Glasdachkollektor zur Abgabe der Wärme an den Luftstrom zum Kamin zugeordnet.
Die Arbeitsweise ist wie folgt:
Wenn nach Sonnenaufgang der Temperaturfühler der Steuer- und Regelanlage das Erreichen des Sollwertes meldet, wird die Pumpe eingeschaltet, die entsprechenden Ventile und das Regelventil geöffnet und das Wasser über den Sonnenkollektor und den Wärmetauscher umgepumpt. Das Wasser wird von der Sonne im Sonnenkollektor erwärmt und bringt die Wärme zum Wärmetauscher. Erreicht wird damit eine Anhebung des Temperaturhubs des Luftstromes zum Kamin. Das Regelventil dient zur Mengenregelung des umgepumpten Wassers und damit der Leistungsregelung.
Meldet der Temperaturfühler nach Sonnenuntergang das Unterschreiten des Sollwertes, wird die Pumpe abgeschaltet und die Ventile geschlossen. Ein Druckausgleichsbehälter verhindert Überdruck im Gesamtsystem.
Die großen Wassermengen in den Solarkollektoren und in den Wärmetauschern enthalten große Wärmemengen, so daß die Leistungsregelung über das Regelventil sehr träge ist. Durch die Regelklappen zur Einstellung der Luftmenge vom Glasdachkollektor zum Kamin, sowie durch die Regelklappen zur Einstellung der Falschluftmenge zum Kamin kann die Leistung der Gesamtanlage auf den Sollwert eingeregelt bzw. bis auf Nulllast abgeregelt werden.
Der Wärmetauscher und/oder der Sonnenkollektor können aus einem Rohrleitungs- bzw. Schlauchsysteme bestehen.
Die Rohrleitungs- bzw. Schlauchsysteme können auf den Boden aufgelegt werden. Während die Rohrleitungssysteme einfache Auflagen benötigen, können die Schlauchsysteme kostengünstig auf den Boden ausgelegt werden. Die Schläuche müssen beständig gegen Wasser, Licht und Wärme sein, außerhalb des Glasdach­ kollektors sollten sie schwarz sein, um möglichst wenig Wärme abzustrahlen.
Für den Wärmetauscher können wasserdurchflossene Wärmetauscher verwendet werden, wie sie als Heizkörper von Warmwasserheizungen bekannt sind, für den Sonnenkollektor wasserdurchflossene Sonnenkollektoren, wie sie zur Warmwasser­ bereitung eingesetzt werden.
Welche Bauart bei den Anlagenteilen verwendet wird, hängt vor allem von den Standort bedingten Anforderungen und den Kosten ab. Der Einsatz von relativ teuren Hochleistungs-Sonnenkollektoren könnte im Endergebnis für die Gesamtanlage die kostengünstigere Lösung sein.
Zusätzlich kann die Anlage mit einem Warmwasser-Speicherbehälter mit dem zugehörigen Rohrleitungssystem, Ventilen und Pumpen ausgestattet sein. Der Speicherbehälter und die Rohrleitungen zwischen Speicherbehälter und dem Wärmetauscher müssen wärmeisoliert werden. Der Wasserspiegel im Speicherbehälter ist konstant, die Zu- und Ableitung von wärmerem Wasser erfolgt im oberen Bereich des Wasservolumens, die Zu- und Ableitung von kälterem Wasser im unteren Bereich. Eine Durchmischung des Wasservolumens sollte verhindert werden, evtl. durch eingebaute Siebböden und Zu- und Ableitung an vielen Stellen statt an einer Stelle.
Bei entsprechend ausreichender Auslegung der Solarkollektoren kann dem Speicherbehälter Wärmeenergie zugeführt werden. Die Wärmezufuhr beginnt mit dem Einschalten der Pumpen und dem Öffnen der Ventile im Rohrleitungssystem. Die Leistung wird mit dem Regelventil eingestellt. Einschalt- und Abschaltzeitpunkt der Pumpen und Ventile erfolgt wie oben ausgeführt.
Wenn die Pumpe abgeschaltet und das Ventil geschlossen ist, strömt kein Wasser und damit keine Wärmeenergie mehr aus den Solarkollektoren zu den Wärmetauschern. Wird die Pumpe für den Nachtbetrieb eingeschaltet und die Ventile geöffnet, fließt Wärmeenergie aus dem Speicherbehälter zu den Wärmetauschern und kann an den Luftstrom zum Kamin abgegeben werden. Das Regelventil regelt die Wärmezufuhr. Beim Übergang vom Nacht- zum Tagbetrieb kann über die Steuer- und Regelanlage durch die Drosselventile die Umwälzmenge vom Speicherbehälter zum Wärmetauscher kontinuierlich auf Null geregelt werden, während gleichzeitig die Umwälzmenge vom Solarkollektor zum Wärmetauscher von Null auf den Sollwert geregelt wird. Der Übergang vom Tag- zum Nachtbetrieb erfolgt in umgekehrter Weise. Prinzipiell ist es mögliche weitere Sonnenkollektoren zu installieren, um den Wirkungsgrad zu erhöhen oder dem Speicherbehälter mehr Wärmeenergie zuzuführen. Die Umwälzleitungen und Sammelleitungen sollten so bemessen werden, daß die Strömung im Laminaren Bereich liegt, damit die Motorleistung der Pumpen möglichst gering ist.
Die Anlagen nach Anspruch 1 bis 9 arbeiten mit einem Glasdachkollektor. Dieser Kollektortyp ist für Nachtbetrieb wenig geeignet, da er dann Wärme an die kühle Nachtluft abstrahlt bzw. ableitet.
Der zweite Nachteil ist, daß er eine große, ebene Fläche benötigt, in deren Mitte der Kamin steht.
Bei den Anlagen nach Anspruch 10 bis 13 entfallen der Glasdachkollektor und die bisherigen Wärmetauscher zur Lufterwärmung. An deren Stelle wird ein Wärmetauscher: Wasser/Luft verwendet, wie er im Prinzip als luftgekühlter Dampfkondensator in Kraftwerken bekannt ist. Der Wärmetauscher ist durch einen Luftkanal mit dem Aufwindkamin verbunden.
Der Sog im Kamin saugt die Luft durch den Wärmetauscher. Wasserseitig ist er wie der bisherige Wärmetauscher geschaltet, er wird im Gegenstrom Wasser/Luft betrieben. Es ist eine möglichst geringe Differenz zwischen Wassereintrittstemperatur und Luftaustrittstemperatur bei wirtschaftlich vertretbarer Wärmetauschfläche anzustreben.
Für die Arbeitsweise der Sonnenkollektoren, Pumpen, Ventile, Regelventile, Speicherbehälter usw. gelten die selben Ausführungen wie oben. Lediglich die bisherigen Wärmetauscher werden durch den Wärmetauscher Wasser/Luft ersetzt. Er wird wie der Speicherbehälter wärmeisoliert. Im Gegensatz zu den bisher beschriebenen Anlagen dient bei den Anlagen nach Anspruch 10 bis 13 das Regelventil der Leistungsregelung der Gesamtanlage.
Eine Regelklappe im Luftstrom vom Wärmetauscher zum Kamin wird nicht vorgesehen, weil die relativ geringe Wärmemenge im Wärmetauscher einer schnellen Leistungsregelung über das Regelventil nicht entgegen steht.
Bei den Anlagen mit Wasser als Speichermedium kann man auf bewährte Anlagenteile und Materialien zurückgreifen. Bei den Anlagen mit einer höher siedenden Flüssigkeit als Wärmespeicher und Arbeitsmedium muß man mit größeren Kollektorflächen, größeren Speichervolumina, stärkerer Isolierung und teueren Materialien rechnen. Da Aufwindkraftwerke einen sehr schlechten thermischen Wirkungsgrad haben, kann dieser höhere Aufwand wirtschaftlich sein.
Diese Anlagen zur Erzeugung elektrischer Energie sind nur wirtschaftlich in Gebieten mit hoher Sonneneinstrahlung, wie sie Wüstengebiete in allen Erdteilen bieten, die sonst nicht genutzt werden. - Die bekannten Aufwindkraftwerke mit Glasdachkollektor benötigen große ebene Gebiete, im Gegensatz dazu können die Anlagen gemäß Patentanspruch 10 bis 13 auch in hügeligem oder bergigem Gelände gebaut werden. Besonders die Sonnenkollektoren können dann in einzelnen Gruppen dem Gelände gut angepaßt werden, auch an Hanglagen mit starker Sonneneinstrahlung. In geeignetem Gelände kann der Kamin evtl. mit Fertigteilen aus Stahl an Berghängen montiert werden.
Für den Nachtbetrieb mit Warmwasser aus dem Speicherbehälter ist ein wesentlicher Anstieg des thermischen Wirkungsgrades durch das Abkühlen der Umgebungsluft sicher. Die dann höhere Leistung muß beim Auslegen der Anlage berücksichtigt werden.
Erläuterungen zu den Fig. 1, 2, 3, wobei die Fig. 1 und 2 Anlagen mit einem Glas­ dachkollektor zeigen, Fig. 3 eine Anlage mit einem Wärmetauscher Wasser/Luft.
Die Fig. 1 zeigt oben im Querschnitt und unten in der Draufsicht die Anlagenteile einer Anlage zur Erzeugung elektrischer Energie nach Anspruch 1 bis 3. Der Kamin (1), die Windturbine (2), der Generator (3) und der Glasdachkollektor (4) sind die wesentlichen Teile eines Aufwindkraftwerkes bekannter Bauart. Die Wärmespeicherelemente (11) sind in ihrer Aufwärmphase außerhalb des Glasdachkollektors (durchgehende Linie) und dann unter dem Glasdachkollektor (gestrichelte Linie) zur Wärmeabgabe an den Luftstrom zum Kamin gezeichnet. Die Klappe (31) regelt die Warmluftmenge zum Kamin (1), die Klappe (32) regelt die Zugabe der Falschluftmenge mit Hilfe des Temperaturfühlers (33) und einer Steueranlage.
Die Fig. 2 zeigt schematisch die Anlagenteile einer Anlage zur Erzeugung elektrischer Energie nach Anspruch 4 bis 9. Der Kamin (1), die Windturbine (2), der Generator (3) und der Glasdach-Kollektor (4) sind Teile eines Aufwindkraftwerkes. Diesem zugeordnet sind wasserdurchflossene Sonnenkollektoren (42), Wärmetauscher (41) und Warmwasserspeicherbehälter (81), die durch Rohrleitungen, Pumpen (43, 82, 83) und Ventile miteinander verbunden sind. Zur Leistungsregelung dienen die Regelklappe (31) für die Warmluft zum Kamin (1), die Regelklappe (32) für die Falschluftmenge und der Temperaturfühler (33) analog zur Fig. 1. Durch die Regelventile (71, 91) können mittels einer Steuer- und Regelanlage die Sollwerte der Umwälzmengen, bzw. deren Temperaturen eingestellt werden. Die Drosselventile (85, 86) verlagern beim Übergang vom Nacht- zum Tagbetrieb die Wasserumwälzmenge über den Wärmetauscher (41) vom Speicherbehälter (81) auf die Sonnenkollektoren (42) und umgekehrt beim Übergang vom Tag- zum Nachtbetrieb.
Die Fig. 3 zeigt schematisch die Anlagenteile einer Anlage zur Erzeugung elektrischer Energie nach Anspruch 10 bis 13. Der Kamin (1) die Windturbine (2) und der Generator (3) sind Teile eines Aufwindkraftwerkes. Diesem zugeordnet sind wasserdurchflossene Sonnenkollektoren, Wärmetauscher, Warmwasserspeicherbehälter usw. in der gleichen Ausführung wie bei Fig. 2, soweit ihre Nummern identisch sind. Da der Glasdachkollektor entfällt, dienen ausschließlich die Sonnenkollektoren (42) zur Gewinnung der Sonnenenergie, entsprechend groß muß ihre Fläche ausgelegt sein. An Stelle der Wärmetauscher (41) tritt der Wärmetauscher (101), der mit dem Kamin (1) durch den Luftkanal (102) verbunden ist. Durch ihn strömt die gesamte Luftmenge zum Kamin.

Claims (14)

1. Anlage zur Erzeugung elektrischer Energie mit einem Aufwindkraftwerk, bestehend aus einem Kamin, einer im Kamin angeordneten Windturbine mit einem Generator und einem im wesentlichen horizontalen Glasdachkollektor, der vom Untergrund beabstandet ist und den Kamin zumindest teilweise umgibt, wobei die unter dem Glasdachkollektor durch Sonneneinstrahlung erwärmte Luft im Kamin aufsteigt und die Windturbine antreibt, dadurch gekennzeichnet, daß Wärmespeicherelemente (11) außerhalb des Glasdachkollektors (4) angeordnet sind, die von der Sonnenstrahlung aufheizbar sind, die Wärmespeicherelemente (11) unter den Glasdachkollektor (4) verbringbar sind, um die gespeicherte Wärme an die zum Kamin (1) strömende Luft abzugeben.
2. Anlage zur Erzeugung elektrischer Energie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmespeicherelemente (11) aus Feststoff­ speicherelementen und/oder aus Speicherelementen mit Wasserfüllung bestehen, insbesondere ihre Oberfläche schwarz ist.
3. Anlage zur Erzeugung elektrischer Energie nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Leistungsregelung eine Klappe (31) zur Regelung der Luftmenge vom Glasdachkollektor zum Kamin (1) und eine Klappe (32) zur Regelung der Falschluftmenge zum Kamin, und/oder ein Temperaturfühler (33) vorhanden sind.
4. Anlage zur Erzeugung elektrischer Energie nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß unter dem Glasdachkollektor (4) des Auf­ windkraftwerkes ein Wärmetauscher (41) ist, der mit einem Sonnenkollektor (42), außerhalb des Glasdachkollektors über Rohrleitungen und Pumpen (43) so ver­ bunden ist, daß das umgepumpte Wasser sich im Sonnenkollektor (42) erwärmt und einen Teil seiner Wärme über den Wärmetauscher (41) an den Luftstrom zum Kamin abgibt.
5. Anlage zur Erzeugung elektrischer Energie nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (41) ein Rohrleitungs- bzw. Schlauch­ system und/oder ein System von wasserdurchflossenen Wärmetauschern ist.
6. Anlage zur Erzeugung elektrischer Energie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sonnenkollektor (42) ein Rohrleitungs- bzw. Schlauchsystem und/oder ein System von wasserdurchflossenen Sonnenkollektoren ist.
7. Anlage zur Erzeugung elektrischer Energie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Regelventil (71) und/oder ein Temperaturfühler (72) in die Umpumpleitung eingebaut sind, so daß über einen Regler die Sollwerte der Wassermenge- bzw. Temperatur einstellbar sind.
8. Anlage zur Erzeugung elektrischer Energie nach Ansprüchen 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Warmwasserspeicherbehälter (81) zugeordnet ist, der durch Rohrleitungen und Pumpen (82, 83) mit dem Sonnenkollektor (42) und dem Wärmetauscher (41) so verbunden ist, daß je nach Einstellung der Pumpen und Ventile Warmwasser aus dem Sonnenkollektor (42) in den Wärmetauscher (41) fließen und dabei den Luftstrom zum Kamin erwärmen kann, oder Warmwasser aus dem Sonnenkollektor (42) über den Speicherbehälter (81) gepumpt wird und dabei Wärmeenergie in den Speicherbehälter bringt, oder auch Warmwasser aus dem Speicherbehälter (81) zum Wärmetauscher (41) zur Erwärmung des Luftstromes gepumpt werden kann.
9. Anlage zur Erzeugung elektrischer Energie nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Pumpe (82) und Speicherbehälter (81) ein Regelventil (91) und/oder Temperaturfühler (92) in die Rohrleitung eingebaut sind, so daß über einen Regler der Sollwert der Wassertemperatur, bzw. Wassermenge einstellbar ist.
10. Anlage zur Erzeugung elektrischer Energie mit einem Aufwindkraftwerk, bestehend aus einem Kamin, einer im Kamin angeordneten Windturbine mit einem Generator, wobei durch Sonneneinstrahlung erwärmte Luft im Kamin aufsteigt und die Windturbine antreibt, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sonnenkollektor (42) vorhanden ist, in dem Wasser durch Sonneneinstrahlung erwärmt wird, der Sonnenkollektor (42) über Rohrleitungen und/oder Pumpen (43) und einem Wärmetauscher Wasser/Luft (101) verbunden ist, der Wärmetauscher (101) mit dem Kamin (1) über einen Luftkanal (102) verbunden ist, so daß die im Wärmetauscher (101) abgegebene Wärme die zum Kamin strömende Luft erwärmt.
11. Anlage zur Erzeugung elektrischer Energie nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Regelventil (71) und/oder ein Temperaturfühler (72) vorhanden sind, so daß über einen Regler die Sollwerte der Wassermenge- bzw. der Temperatur einstellbar sind.
12. Anlage zur Erzeugung elektrischer Energie nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Warmwasserspeicherbehälter (81) vorhanden ist, der durch Rohrleitungen und/oder Pumpen (82, 83) mit dem Sonnenkollektor (42) und dem Wärmetauscher (101) verbunden ist.
13. Anlage zur Erzeugung elektrischer Energie nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Pumpe (82) und Speicherbehälter (81) ein Regelventil (91) und/oder ein Temperaturfühler (92) in die Rohrleitung eingebaut sind.
14. Anlage zur Erzeugung elektrischer Energie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle von Wasser als Arbeits- und/oder Speichermedium eine höher siedende Flüssigkeit verwendet wird, um einen höheren Wirkungsgrad der Gesamtanlage zu erreichen.
DE10023424A 2000-05-12 2000-05-12 Anlage zur Erzeugung elektrischer Energie aus Sonnenenergie Expired - Lifetime DE10023424B4 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10023424A DE10023424B4 (de) 2000-05-12 2000-05-12 Anlage zur Erzeugung elektrischer Energie aus Sonnenenergie

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10023424A DE10023424B4 (de) 2000-05-12 2000-05-12 Anlage zur Erzeugung elektrischer Energie aus Sonnenenergie

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE10023424A1 true DE10023424A1 (de) 2001-11-15
DE10023424B4 DE10023424B4 (de) 2007-01-11

Family

ID=7641879

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10023424A Expired - Lifetime DE10023424B4 (de) 2000-05-12 2000-05-12 Anlage zur Erzeugung elektrischer Energie aus Sonnenenergie

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE10023424B4 (de)

Cited By (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10217529A1 (de) * 2002-04-19 2003-11-20 Deutsch Zentr Luft & Raumfahrt Wirbelströmungskraftwerk
AT412952B (de) * 2003-08-14 2005-09-26 Ertl Ulrich Dr Vorrichtung zum kodensieren von wasserdampf
DE10335444B4 (de) * 2003-07-31 2006-07-27 Tevkür, Talip Strömungskraftmaschine
WO2008081209A2 (en) * 2007-01-03 2008-07-10 Barker, Rosemary Solar chimney
CN100408937C (zh) * 2006-04-10 2008-08-06 张瑞明 利用热气流进行发电的装置
WO2009132619A2 (de) * 2008-04-29 2009-11-05 Ap Aero Power Ltd. Vorrichtung zur erzeugung elektrischer energie
WO2010053461A2 (en) * 2008-11-10 2010-05-14 Nuri Sineklioglu Power plant that operates with perpendicular air current
NL1036241C2 (nl) * 2008-11-26 2010-05-27 Franklin Hagg Zonne-energietoren met zoutmeer als zonnewarmtecollector.
EP2246560A1 (de) * 2008-02-06 2010-11-03 IHI Corporation Heizkörperlagererzeugungsvorrichtung
DE202009008627U1 (de) 2009-06-23 2010-11-04 Korrmann, Volker Tornadokraftwerk
US7854224B2 (en) 2007-01-03 2010-12-21 Pitaya Yangpichit Solar chimney with internal and external solar collectors
US7856974B2 (en) 2007-01-03 2010-12-28 Pitaya Yangpichit Solar chimney with internal solar collector
WO2012079555A1 (de) * 2010-12-17 2012-06-21 Lueftl Thomas Aufwindkraftwerk mit gasdruckthermie
WO2012061862A3 (de) * 2010-11-10 2012-07-19 Alois Penz Windkraftanlage
US8534068B2 (en) 2010-01-15 2013-09-17 Pitaya Yangpichit Solar chimney with wind turbine
US8960186B2 (en) 2007-01-03 2015-02-24 Pitaya Yangpichit Solar chimney with external solar collector
US9097241B1 (en) 2014-10-02 2015-08-04 Hollick Solar Systems Limited Transpired solar collector chimney tower
WO2016169888A1 (de) * 2015-04-18 2016-10-27 Reinhard Kühling Solare anlage, wärmespeicher und verfahren zur energieerzeugung
US9617982B2 (en) 2011-12-30 2017-04-11 Pitaya Yangpichit Solar chimney with external vertical axis wind turbine

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009037493A1 (de) * 2009-08-13 2011-02-17 Markus Brosi Solarenergieanlage zur Installation an bzw. in Gebäuden
AT510624B1 (de) 2010-11-10 2012-07-15 Penz Alois Windkraftanlage

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3636248A1 (de) * 1986-10-24 1988-05-05 Eggert Buelk Aufwindkraftwerk
DE4104770A1 (de) * 1991-02-15 1992-08-20 Joergen Brosow Aufwindkraftwerk
DE19831492A1 (de) * 1997-08-25 1999-03-11 Arnold Prof Dip Wietrzichowski Aufwindkraftwerk
DE19811310A1 (de) * 1998-03-16 1999-09-23 Heilmeier Guenter Kaminähnliche Vorrichtung
DE19821659A1 (de) * 1998-05-14 1999-11-18 Refit Ev Aufwindkraftwerk
DE29917453U1 (de) * 1999-10-04 1999-12-30 Wietrzichowski Arnold Aufwindkraftwerk

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3636248A1 (de) * 1986-10-24 1988-05-05 Eggert Buelk Aufwindkraftwerk
DE4104770A1 (de) * 1991-02-15 1992-08-20 Joergen Brosow Aufwindkraftwerk
DE19831492A1 (de) * 1997-08-25 1999-03-11 Arnold Prof Dip Wietrzichowski Aufwindkraftwerk
DE19811310A1 (de) * 1998-03-16 1999-09-23 Heilmeier Guenter Kaminähnliche Vorrichtung
DE19821659A1 (de) * 1998-05-14 1999-11-18 Refit Ev Aufwindkraftwerk
DE29917453U1 (de) * 1999-10-04 1999-12-30 Wietrzichowski Arnold Aufwindkraftwerk

Cited By (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10217529A1 (de) * 2002-04-19 2003-11-20 Deutsch Zentr Luft & Raumfahrt Wirbelströmungskraftwerk
DE10217529B4 (de) * 2002-04-19 2011-06-09 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Wirbelströmungskraftwerk
DE10335444B4 (de) * 2003-07-31 2006-07-27 Tevkür, Talip Strömungskraftmaschine
AT412952B (de) * 2003-08-14 2005-09-26 Ertl Ulrich Dr Vorrichtung zum kodensieren von wasserdampf
CN100408937C (zh) * 2006-04-10 2008-08-06 张瑞明 利用热气流进行发电的装置
US7854224B2 (en) 2007-01-03 2010-12-21 Pitaya Yangpichit Solar chimney with internal and external solar collectors
WO2008081209A2 (en) * 2007-01-03 2008-07-10 Barker, Rosemary Solar chimney
WO2008081209A3 (en) * 2007-01-03 2008-12-04 Barker Rosemary Solar chimney
US8960186B2 (en) 2007-01-03 2015-02-24 Pitaya Yangpichit Solar chimney with external solar collector
US7856974B2 (en) 2007-01-03 2010-12-28 Pitaya Yangpichit Solar chimney with internal solar collector
US8572965B2 (en) 2008-02-06 2013-11-05 Ihi Corporation High-temperature radiator storage yard generating apparatus
EP2246560A4 (de) * 2008-02-06 2012-09-19 Ihi Corp Heizkörperlagererzeugungsvorrichtung
EP2246560A1 (de) * 2008-02-06 2010-11-03 IHI Corporation Heizkörperlagererzeugungsvorrichtung
WO2009132619A3 (de) * 2008-04-29 2010-11-18 Ap Aero Power Ltd. Vorrichtung zur erzeugung elektrischer energie
WO2009132619A2 (de) * 2008-04-29 2009-11-05 Ap Aero Power Ltd. Vorrichtung zur erzeugung elektrischer energie
WO2010053461A3 (en) * 2008-11-10 2010-10-21 Nuri Sineklioglu Power plant that operates with perpendicular air current
MD20110045A2 (ro) * 2008-11-10 2011-09-30 Нури СИНЕКЛИОГЛУ Centrală electrică pusă în funcţiune de curenţi de aer perpendiculari
WO2010053461A2 (en) * 2008-11-10 2010-05-14 Nuri Sineklioglu Power plant that operates with perpendicular air current
NL1036241C2 (nl) * 2008-11-26 2010-05-27 Franklin Hagg Zonne-energietoren met zoutmeer als zonnewarmtecollector.
DE202009008627U1 (de) 2009-06-23 2010-11-04 Korrmann, Volker Tornadokraftwerk
US8534068B2 (en) 2010-01-15 2013-09-17 Pitaya Yangpichit Solar chimney with wind turbine
US9903349B2 (en) 2010-01-15 2018-02-27 Pitaya Yangpichit Solar chimney with wind turbine
WO2012061862A3 (de) * 2010-11-10 2012-07-19 Alois Penz Windkraftanlage
WO2012079555A1 (de) * 2010-12-17 2012-06-21 Lueftl Thomas Aufwindkraftwerk mit gasdruckthermie
US9617982B2 (en) 2011-12-30 2017-04-11 Pitaya Yangpichit Solar chimney with external vertical axis wind turbine
US9097241B1 (en) 2014-10-02 2015-08-04 Hollick Solar Systems Limited Transpired solar collector chimney tower
EP3002454A1 (de) * 2014-10-02 2016-04-06 Hollick Solar Systems Limited Wasserabgebender Sonnenkollektorschornsteinturm
WO2016169888A1 (de) * 2015-04-18 2016-10-27 Reinhard Kühling Solare anlage, wärmespeicher und verfahren zur energieerzeugung

Also Published As

Publication number Publication date
DE10023424B4 (de) 2007-01-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE10023424A1 (de) Anlage zur Erzeugung elektrischer Energie aus Sonnenenergie
DE19821659A1 (de) Aufwindkraftwerk
DE2759181A1 (de) Verfahren zur raumtemperierung sowie nach diesem verfahren zu beheizendes gebaeude
EP1674802A2 (de) Multifunktionale Zentrale für Heizung und/oder Kühlung in Wohnbauten
DE10118572B4 (de) Wärmeversorgungssystem
DE2411308A1 (de) Heizungs- und/oder klimaanlage
DE2250794A1 (de) Kondensationseinrichtung fuer dampfturbinenkraftwerke
DE4208958A1 (de) Waermespeicher als pufferspeicher fuer eine raumheizung
DE2542348A1 (de) Waermeanlage
DE29604530U1 (de) Solarthermische Heiz- und Brauchwasserbereitungsanlage
EP3027971B1 (de) Temperatur-management-system
EP1108191B1 (de) Anlage zur solarthermischen energiegewinnung
EP0041658A2 (de) Anordnung zum Heizen oder Kühlen von klimatisierten Räumen in Wohnungen, Gewächshäusern oder dergleichen
DE3740618C2 (de)
DE10139065A1 (de) Vorrichtung zur Gewinnung von Wärmeenergie durch Nutzung der Latentwärme von Wasser und dafür geeigneter Wärmeaustauscher
DE2734521A1 (de) Sonnenenergieanlage
DE102007019748A1 (de) Wärmeerzeugung über Solarenergie in Verbindung mit Geothermie zur ganzjährigen Nutzung
DE102012102423A1 (de) Sonnenkollektor
CH641546A5 (en) Heat transmission device
WO1997041395A1 (de) Niedertemperatur-heizungssystem
DE2728398A1 (de) Verfahren und einrichtung zur waermeenergiegewinnung
DE202007013079U1 (de) Solare Meerwasserentsalzungsanlage mit Kraftwerk
DE3943405A1 (de) Anlage zur gebaeude- oder behaelterisolierung mittels sonnenenergie oder abwaerme
DE3040647C2 (de) Wärmetauscher zur Absorbierung der Lufwärme
DE3144807A1 (de) Anlage zum wenigstens teilweisen decken des energiebedarfs (waerme) von raeumen

Legal Events

Date Code Title Description
OM8 Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law
8122 Nonbinding interest in granting licences declared
8110 Request for examination paragraph 44
8120 Willingness to grant licences paragraph 23
8364 No opposition during term of opposition
8330 Complete renunciation