DE10046287B4

DE10046287B4 - Aufwindkraftwerk

Info

Publication number: DE10046287B4
Application number: DE10046287A
Authority: DE
Inventors: Arnold Wietrzichowski
Original assignee: Wietrzichowski Arnold Prof Dipl-Ing
Current assignee: Wietrzichowski Arnold Prof Dipl-Ing
Priority date: 1999-10-04
Filing date: 2000-09-19
Publication date: 2005-03-17
Anticipated expiration: 2020-09-20
Also published as: DE29917453U1; DE10046287A1

Abstract

Aufwindkraftwerk mit einem Aufwindluftkamin, in dem Windturbinen auf einem Fundament angeordnet sind, die direkt oder über ein Getriebe mit Elektrogeneratoren gekoppelt sind, mit einem von einem flach geneigten Dach abgedeckten Raum zur Aufheizung der einströmenden Luft, einem Rundum-Kanal für die Luftströmung am Tage und einem Rundum-Kanal für die Luftströmung bei Nacht mit wärmespeichernden Steinflächen oder Steinblöcken bzw. Schüttungen, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den wärmespeichernden Steinflächen oder Steinblöcken oder Aufschüttungen eine Folienabdeckung angeordnet ist, die das Ableiten der eingestrahlten Sonnenenergie in das Erdreich verhindert und sie zu den speichernden Steinflächen, Steinblöcken oder Aufschüttungen reflektiert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Aufwindkraftwerk nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aufwindkraftwerke sind grundsätzlich bekannt. Sie bestehen in der Regel aus einem aus Stahlrohren oder aus leichtem, hochfestem Gewebematerial bzw. hochfestem Kunststoffgewebe angefertigten Aufwindkanal. In dem Aufwindkanal ist unten mindestens eine Windturbine angebracht, die einen oder mehrere Elektrogeneratoren antreibt. Neben der Größe der abgedeckten Erwärmungsfläche bestimmt dabei die Höhe und der Durchmesser des Aufwindkanals wesentlich die abzugebende Leistung eines solchen Aufwindkraftwerks. Ein solches Aufwindkraftwerk ist zum Beispiel im Deutschen Gebrauchsmuster DE 296 00 325 U1 beschrieben.

Außerdem ist in der DE 198 31 492 A1 ein Aufwindkraftwerk beschrieben, in dem zum Erreichen einer besseren Wärmespeicherung dunkelfarbige Steine vorgesehen ist.

Des Weiteren ist in dem Buch "Das Aufwindkraftwerk:
Strom aus der Sonne: Einfach- Erschwinglich-Unerschöpflich" von Jörg Schlaich, Stuttgart, Deutsche Verlagsanstalt, 1994, die Entwicklung der Aufwindkraftwerke bis zu diesem Zeitpunkt beschrieben. Ebenso sind in einer Fortsetzung zum Buch "Das Aufwindkraftwerk" Gedanken für einen regelbaren kontinuierlichen Tag und Nachtbetrieb durch Anpassung der Stromlieferung unter Verwendung von wassergefüllten, schwarzen Schläuchen an den Bedarf bei etwa gleichen Stromentstehungskosten ausgeführt worden (veröffentlicht im August 1996).

Der Leistungsbedarf eines solchen Kraftwerks während der Abend- und frühen Nachtstunden, in den für die Nutzung der Aufwindkraftwerke hauptsächlich in Betracht kommenden Subtropen und Tropen ist relativ hoch und manchmal sogar höher als am Tage. Daher muß eine möglichst hohe Speicherkapazität der Erd- bzw. Absorberfläche angestrebt werden. Die Speicherform ist dann optimal, wenn die größte Wärmeabgabe bis ca. 24 Uhr erfolgt mit nur geringer Reserve für die weiteren Nachtstunden. In der bereits genannten DE 198 31 492 A1 sind verschiedene Formen der Wärmespeicher-Anordnungen mit Steinen beschrieben.

Der Nachteil bei der derartigen Lösung besteht jedoch darin, dass die Bodenflache um die Steine herum als Erdspeicher wirkt und damit ein gewisser Energieanteil der eingestrahlten Sonnenenergie an das Erdreich verloren geht, da die Temperatur in den oberen Erdschichten auch in den Tropen nicht wesentlich über 10° Celsius liegt.

Eine Verbesserung dahingehend, dass eine Energieabgabe an das unter dem Wärmespeicher liegende Erdreich weitgehend vermieden wird, ist deshalb geboten.

Aus der DE 198 06 144 A1 ist ein Aufwindkraftwerk an einem Berg bekannt, das im Auslauf des Bergfußes mit großvolumigem Gestein versehen ist, um eine größere Wärmespeicherfläche zu erreichen.

Aus der DE 198 06 489 A1 ist ein Kraftwerk zur Nutzbarmachung von thermischer Konvektion der Luft zwischen dem Boden und einer Überdeckung bekannt, dass eine Anhöhe zur Erzeugung von Aufwind verwendet. Der Boden weist dabei zwischen dem Untergrund der Anhöhe und einem sich darüber befindlichen lichtabsorbierenden Material wärmespeicherndes Material und wärmeisolierendes Material auf.

In diesem Stand der Technik sind jedoch Maßnahmen zur Optimierung der Speicherfähigkeit nicht genannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Aufwindkraftwerk zu schaffen, dessen Luftkollektor eine noch bessere Speicherung der eingestrahlten Sonnenenergie ermöglicht, insbesondere eine unerwünschte Ableitung in das Erdreich verhindert und dass damit durch kostengünstige Maßnahmen der Wirkungsgrad verbessert wird.

Die Lösung der Aufgabe ist im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 charakterisiert.

Weitere Lösungen sowie Ausgestaltungen sind in den Patentansprüchen 2 bis 7 charakterisiert.

Die ungewollte Ableitung von eingestrahlter bzw. gespeicherter Sonnenenergie in den darunter liegenden Erdboden wird dadurch erreicht, dass wärmedämmendes Material auf dem Erdboden ausgelegt wird, auf dem dann die als Speicher wirkenden Steine aufgelegt werden. Der Anteil der Sonnenstrahlen um die Steine herum wird durch die Folienabdeckung auf diese gespiegelt und verstärkt deren Erwärmung und die effiziente Energieaufnahme.
Bei einer Anordnung der Folienabdeckung in schmalen, kreuzförmig verlegten Bahnen besteht die Möglichkeit einer einfachen Erneuerung und Zugänglichkeit zu den Steinpackungen für eine gegebenenfalls erforderliche neue Schwarzfärbung. Die als Steine wirkenden Speicher können nämlich bei dieser Lösung im Erdreich oder in einer dafür geeigneten Hilfsschicht verankert werden bzw. bleiben und die Auslegung der Folienabdeckung braucht nur in den Zwischenräumen zu erfolgen.
Zur Verminderung der Wärmeleitung aus den wärmespeichernden Steinen in das Erdreich können diese auf deiner wärmedämmenden (begrenzten) Schüttung aus Bims, Blähton oder ähnlichem Material gelagert werden. Schwarzes Steinmaterial, zum Beispiel Basalt, eignet sich für die Speicherung am besten. Andere Steinsorten werden gegebenenfalls schwarz eingefärbt. Extrem große Blöcke mit hoher und langwirkender Wärmespeicherkapazität sind für eine Speicherwirkung über einen Tagesrhythmus hinaus geeignet.
Im genannten Stand der Technik wird unter anderem auf die hohe Speicherkapazität von Wasser für die Sonnenwärme hingewiesen, weshalb die Speicherung der Sonnenenergie dort in Wasserschläuchen erfolgt, die im Verhältnis zur Energiespeicherung in Steinen und ähnlichem technisch aufwendig und kompliziert ist. Bei der vorliegenden Lösung wird eine bessere Wirkung durch größeres Gesteinsvolumen und das Einbringen der Folienabdeckung als Reflektions- und Isolierschicht zum Erdreich erzielt.

Claims

Aufwindkraftwerk mit einem Aufwindluftkamin, in dem Windturbinen auf einem Fundament angeordnet sind, die direkt oder über ein Getriebe mit Elektrogeneratoren gekoppelt sind, mit einem von einem flach geneigten Dach abgedeckten Raum zur Aufheizung der einströmenden Luft, einem Rundum-Kanal für die Luftströmung am Tage und einem Rundum-Kanal für die Luftströmung bei Nacht mit wärmespeichernden Steinflächen oder Steinblöcken bzw. Schüttungen, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den wärmespeichernden Steinflächen oder Steinblöcken oder Aufschüttungen eine Folienabdeckung angeordnet ist, die das Ableiten der eingestrahlten Sonnenenergie in das Erdreich verhindert und sie zu den speichernden Steinflächen, Steinblöcken oder Aufschüttungen reflektiert.
Aufwindkraftwerk nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Folienabdeckung des Erdreiches in kreuzförmig verlegten Bahnen angeordnet ist.
Aufwindkraftwerk nach den Patentansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Folienabde ckung des Erdreiches nur in den Zwischenräumen zwischen den wärmespeichernden Steinen angeordnet ist.
Aufwindkraftwerk nach einem der Patentansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die kreuzförmig verlegte Folienabdeckung aus schmalen reflektierenden Folienstreifen besteht.
Aufwindkraftwerk nach einem der vorangehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wärmeenergiespeichernden Steinblöcke oder Aufschüttungen oder Steintafeln zur Verminderung der unerwünschten Wärmeableitung in das Erdreich auf einer wärmedämmenden Unterlage angeordnet sind.
Aufwindkraftwerk nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die wärmedämmende Unterlage der Steinblöcke, Aufschüttungen oder Steintafeln aus Bims, Blähton oder anderem druckbeständigen und isolierenden Material angeordnet ist.
Aufwindkraftwerk nach einem der vorangehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Langzeitspeicherung von eingestrahlter Sonnenenergie Steinblöcke bzw. -gebilde mit hoher und langwirkender Wärmespeicherkapazität angeordnet sind.