DE102008020851A1

DE102008020851A1 - Vorrichtung zur Nutzung von Solarenergie oder Wärmeenergie und Verfahren zur Herstellung

Info

Publication number: DE102008020851A1
Application number: DE102008020851A
Authority: DE
Inventors: Michael Dongus
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-04-25
Filing date: 2008-04-25
Publication date: 2009-10-29

Abstract

Ziel dieser Erfindung ist die Reduzierung des Aufwandes zur Nutzung von Solar- oder Wärmeenergie durch neue Komponenten zur Nachführung, Lichtkonzentration oder Krafterzeugung. Dazu bestehen erfindungsgemäße Vorrichtungen womöglich zur Material- und Gewichtseinsparung aus Folie mit optischer und/oder mechanischer Funktion. Außerdem kann statischer Druck, Elastizität, Schwer- oder Fliehkraft auf die Beweglichkeit derart optimierend wirksam sein, dass spezielle lichtkonzentrierende Elemente, spezielle (z.B. schwimmende) Nachführsysteme oder spezielle optothermische Verbraucher entstehen bzw. anwendbar sind. Erfindungsgemäße Vorrichtungen dienen der Nutzbarmachung der Sonnenenergie für verschiedenste Anwendungen, beispielsweise als Solar-Reise-Kocher mit geringem Gewicht und Packmaß, der die direkte Sonnenstrahlung (1) durch den transparenten Lichteinfallbereich (2) eines aufblasbaren Parabolspiegels (3) aufnimmt und sie über einen Einkoppelungsspiegel (4) ins Lumen des lichtleitenden Halterohrs (5) konzentriert, das nach dem Aufblasen der Hülle mit einem Lichtleiter (6) verschlossen wurde, der die Energie zum Verbrauchsabsorber (7) führt. Die vier Segmente des Halterohrs sind beidseitig konisch abgeschrägt, um bei Fehlausrichtung eingangsseitig die Fehlstrahlung (8) in geeignetem Maß einzukoppeln, ausgangsseitig, um die Sichtbarkeit der Austrittsflächen zu verbessern, die zur Ausrichtungsanzeige (9) lichtdiffundierend sind. Das Halterohr fixiert die Hülle im ...

Description

Ausgangspunkt dieser Erfindung war die Idee „Aufblasbares Sonnenkraftwerk”: Aus transparenter bzw. verspiegelter Folie gefertigte Hüllen bilden Parabolspiegel, die reihenweise in zylindrisch aufgeblasenen Folienschläuchen rollend vertikal nachgeführt werden, wobei mehrere solcher Schläuche auf einer horizontal nachgeführten Schwimm-Plattform angeordnet sind oder diese selbst bilden. Diese Idee inspirierte in Folge einen Erfindungsprozess, bei dem einerseits versucht wurde, erkannte Mängel zu beseitigen oder zu umgehen, was andererseits auch ein gedankliches Ausweichen auf verwandte Möglichkeiten inspirierte. Gefundene und positiv bewertete Lösungsmöglichkeiten einfließen zu lassen erschwerte zunehmend die Zusammenfassung zum Hauptanspruch für die erfindungsgemäße Vorrichtung und erforderte eine extreme Abstraktion zur Strukturierung der Ansprüche. Die sich herausbildende Anspruchsstruktur spiegelte schließlich zwangsweise in hohem Maß den Erfindungsprozess selbst wieder. Weil aber „das Tüfteln an sich” nicht Anspruch dieser Anmeldung sein soll, wurde in den Patentansprüchen die Worthülse „bestimmt speziell” definiert und entsprechend verwendet. Schließlich wurde die Beschreibung als eine Sammlung kombinierbarer Möglichkeiten gestaltet, wobei weder alle beschriebenen Komponenten neu sind, noch alle Kombinationen sinnvoll. Durch enthaltene, neue Komponenten sind aber auch wesentliche Möglichkeiten innovativer Kombinationen vorhanden, die so am besten überblickt werden können.
Die vorliegende Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass jede Vorrichtung zur Nutzung von Solarenergie als Ersatz für nicht-regenerative Energiequellen der globalen Erwärmung entgegenwirkt, sobald die zur Herstellung aufgewandte Energie durch den Betrieb wieder nutzbargemacht wurde. Dies bedeutet, dass Vorrichtungen mit geringerem ”technischen” Wirkungsgrad durchaus einen besseren ”globalen” Wirkungsgrad haben können, sofern deren Herstellungsaufwand entsprechend gering ist. Dementsprechend wurden insbesondere kostengünstige Teillösungen gesucht, um deren Kombinierbarkeit auch mit herkömmlichen Komponenten zu durchdenken und so praktikable, preiswerte Kombinationslösungen zu (er)finden.
Gewichtsreduzierung führt zu Materialeinsparung und zu sinkenden Anforderungen an tragende Teile und Nachfahr-Stellkräfte, also zu weiteren Reduzierungsmöglichkeiten. Eine Reduzierung des Gewichts tragender Teilen hat aber auch zur Folge, dass sich Störeinflüsse wie Windlast oder Niederschlag stärker auswirken. Dennoch kann eine extreme Gewichtsreduzierung sinnvoll sein, sofern Störwirkungen durch entsprechend günstige Maßnahmen ausreichend verhindert, gehemmt oder gefiltert werden können.
Folie ist als Massenprodukt geringen Gewichts günstig bezüglich Anschaffung (Herstellung, Transport), Verarbeitung (Tiefziehen, Verschweißen, Verkleben, Klippverbinden) und Verwendung (Gewichtreduzierung, Anwendungsvielfalt) und kann dazu verspiegelt, absorbierend, transparent, zur optischen Anwendung wellenschiebend, bezüglich Biegung labil oder elastisch, bezüglich Zug elastisch, fest, faser-, draht- oder seilverstärkt sein. Schwerkraft, Fliehkraft, Druck, elastische Verformung oder eine Kombination dieser Einflüsse kann Folie in nützlicher Form stabilisieren, insbesondere als Spiegel, Linse, Linsen-Oberflächen-Begrenzung oder tragendes Element. Dazu folgende Möglichkeiten: (M1) Eine, aus ebenen Foliensegmenten gefertigte Hülle kann näherungsweise zu einem Parabolspiegel aufgeblasen werden, dessen Abweichung von der Idealform durch tiefgezogene Segmente verringert werden kann. (M2) Eine korrektiv-abweichend tiefgezogene Hülle kann nahezu ideal zu einer paraboloiden (oder elipsoiden) Form aufgeblasen werden. (M3) Eine ebene, rechteckige Folie hängt bei paralleler Aufhängung an gegenüberliegenden Seiten als Parabolrinne durch. (M4) Eine verspiegelte, ebene, labile, runde, zusammengerollte Folie entfaltet sich in Schwerelosigkeit durch Rotation als ebener Spiegel.
(M5) Ein Schlauch aus ebener, labiler Folie kann zu einem Kreiszylinder aufgeblasen werden. (M6) Ein Schlauchring aus ebener, labiler, leicht zugelastischer Folie kann, wie ein Fahrradschlauch, zu einem Ring aufgeblasen werden, schwimmt stabil aber drehbar (horizontale Nachzuführung). (M7) Ein rechteckiger Streifen aus ebener, biege-elastischer Folie kann zu einem Rohr oder Rohrsegment gebogen werden. (M8) Ein Kreisringsegment aus ebener, biege-elastischer Folie kann zum konischen Ausschnitt einer Kreiskegel-Oberfläche gebogen werden. (M9) Ein flüssigkeitsgefüllter Folienbeutel kann optisch als Sammellinse dienen.
Die Nachführung, d. h. die zeitlich variable Ausrichtung auf die Sonne, kann je nach Art der verwendeten Strahlungsempfänger in einer oder zwei Dimensionen erforderlich oder sinnvoll sein.
Die Lichtkonzentration kann bei Nutzung der direkten Sonnenstrahlung in einer oder zwei Dimensionen erforderlich oder sinnvoll sein, wobei eine entsprechende Nachführung vorauszusetzen ist.
Nachführung und Lichtkonzentration in zwei Dimensionen kann durch eine stufenweise Überlagerung der Wirkung entsprechender eindimensionaler Komponenten auch in je zwei eindimensionalen Stufen erfolgen, deren Wirkungsreihenfolge bedingt variabel ist. Ob eine Variation die Herstellung begünstigt, kann aber von Umgebungsbedingungen wie Breitengrad und Witterung abhängig sein.
Die Folienkomponenten aus Möglichkeit 1 bis 9 (s. o.) eignen sich dabei ebenso wie folgende Möglichkeiten: (M10) Folie formt auf einer Gewässeroberfläche bei linienartiger Belastung eine nützliche Linsenstruktur, die drehbar, also leicht horizontal nachzuführen ist. (M11) Folie kann als 1D-Linse mit Fresnel-Querschnitt extruiert (Kunststoff) oder gewalzt (Glas) werden. (M12) Zwei solcher Folien bilden (mit quer innenliegender Maserung am Rand verbunden) eine quadratische, außen glatte, in sich stabilisierte 2D-Linse.
Nachführsysteme sind besonders dann günstig, wenn die Summe der ausreichend genau nachgeführten Flächen bei ausreichender Tragfähigkeit groß gegenüber dem Herstellungsaufwand ist. Dies kann auf schwebende, schwimmende, rollende oder pendelnde Nachführsysteme zutreffen, insbesondere dann, wenn bezüglich der Nachführbewegung ein indifferentes Kräftegleichgewicht besteht oder innerhalb der gewünschten Nachführgrenzen ein leicht stabiles Gleichgewicht minimale Stellkräfte erlaubt, die eventuell auf ein Vorzeichen begrenzt sind, z. B. nur Zugkräfte. Dabei kann ein stabiles Gleichgewicht rollender oder pendelnder Körper auch durch Gewichtsreduzierung „leicht” werden. So optimierte Systeme begünstigen auch die synchrone Nachführung einer Reihe oder Matrix von Teilsystemen oder die Nachführung mit geringen optothermisch erzeugten Kräften. Dazu folgende weitere Möglichkeiten:
(M13) Horizontale Nachführung durch eine schwimmende Plattform (vorzugsweise rund oder ringförmig eintauchend) in einem geringfügig größeren Becken. (M14) Horizontale Nachführung durch eine Plattform, die luftdicht auf einem schwimmenden, aufgeblasenen Ringschlauch gelagert ist und durch erhöhten Innenraumdruck luftgepolstert getragen wird. (M15) Ein leichter, hängender Pendelarm kann horizontale Störbewegungen filtern, also vom aufgehängten Körper nahezu fernhalten. (M16) Zylindrisch rollende 1D-Nachführung. (M17) Eine 2D-Nachführung kann z. B. auch liegend-zylindrisch schwimmend, kugelförmig schwimmend oder kugelförmig rollend stattfinden.
Zur Wärme-Kraft-Koppelung können feste, flüssige, gasförmige oder ihren Aggregatzustand wechselnde Dehn-Stoffe benutzt werden. Begrenzt eine Anordnung die räumliche Ausdehnung zumindest eines Dehn-Stoffes in einem Dehn-Raum (beispielsweise Zylinder-Hubraum, elastische Blase, Bi-Metall-Streifen, flüssigbegrenzte Gasblase), so erfordert dessen Volumenänderung eine Bewegung. Diese kann als Kraft zwischen zwei Dehn-Bezugspunkten genutzt werden, deren Abstand (Dehn-Distanz) monoton vom Volumen des Dehn-Raums abhängt. Dadurch wird ein Dehn-Raum zum Aktor.
Ein gesteuerter Energietransport, also die zeitabhängige Verteilung von Wärme, ist durch Wärmeleitung nur in Kombination mit einem kontrolliert bewegten Transportmedium möglich. Für einen Dehn-Raum ergeben sich deshalb folgende, teilweise kombinierbare Möglichkeiten:
(M18) Direkt-Einstrahlung: Zuführen von Licht, das am oder im Dehn-Raum absorbiert wird, wobei das Licht als freie Strahlung oder in einem Lichtleiter transportiert und der Transport durch bewegte Spiegel, Prismen, Linsen oder Lichtleiter gesteuert werden kann.
(M19) Thermo-Einspritzung: Die Direkt-Einspritzung eines Wärme-Transportmediums (z. B. heißes Öl).
(M20) Thermo-Entfaltung: Im (oder am) Dehn-Raum wird z. B. per Direkt-Einstrahlung oder Wärmetausch kontinuierlich ein Wärme-Akku erhitzt, der die Wärme aber vornehmlich gesteuert, z. B. durch Eintauschen in eine dann verdampfende Flüssigkeit, wirksam abgibt. Eine besondere Ausprägung davon ist die ...
(M21) Dehn-Stoff-Einspritzung: z. B. Wasser wird eingespritzt auf einen kontinuierlich erhitzten Wärme-Akku.
(M22) Dehn-Raum-Transport: Der Dehn-Raum wird durch Zonen unterschiedlicher Temperatur bewegt. Besonders nützliche Kombinationsmöglichkeiten:
(M23) Kleine Bewegungen, wie beispielsweise durch Bi-Metall-Aktoren, können als Autofokus zur Lichteinkoppelung in Lichtleiter dienen. (M24) Die Gewichtsverlagerung einer Flüssigkeit durch zwei angrenzend eingeschlossene Gasblasen (in einem U-Rohr) kann Vorrichtungen in leicht stabilem Gleichgewicht nachführen. (M25) Die U-Rohr-Topologie kann auch durch entsprechendes Verschweißen zweier Folien hergestellt sein. (M26) Eine periodische Bewegung kann ihre Erzeugung steuern, indem ein Dehn-Raum periodisch dekomprimiert bzw. komprimiert und korrelierend Wärme zu- bzw. abführt wird. Eine besonders einfach gesteuerte Kombination von flüssigbegrenztem Dehn-Raum mit Direkt-Einstrahlung und Thermo-Entfaltung zeigt das Beispiel ”Entsalzungspumpe”. (M27) Eine Rotationsbewegung kann leicht per Dehn-Raum-Transport erzeugt werden, indem sie diesen als Dehn-Raum-Direkt-Transport-Rotation selbst direkt antreibt. Ein Dehn-Bezugspunkt je Dehn-Raum folgt dabei zumindest abschnittsweise direkt der Rotation. (siehe Beispiel ”Dehnblasenriemen-Motor”).
Beispiel 1: Solar-Champing-Kocher
Siehe Zusammenfassung und 1.
Beispiel 2: Solarzellen in Folienröhren
Die in Beispiel 4 bzw. 5 verwendbaren Röhren (2) bestehen aus biege-elastischen Folienstreifen, die zu einer annähernd zylindrischen Halbschale (1) mit Überrollbügeln (2) verklippt sind und Haltenasen (3) besitzen, die einen Solarzellen-Streifen (4) halten, um ihn durch Rollen (5) eindimensional nachzuführen.
Beispiel 3: Solarzellen in Fresnel-Folienröhren
Die zu einer zylindrischen Röhre (3) verklippte transparente Folie (1) ist mit Fresnellinse (2) extruiert, welche die direkte Sonnenstrahlung (3) konzentriert (4) auf durch Haltenasen fixierte Solarzellen-Streifen (5), die rollend eindimensional nachgeführt werden können.
Beispiel 4: Folien-Schwimm-Plattform
4 zeigt einen auf ebenem Untergrund (1) kreisförmig gestreuten Sandwall (2), der die Ränder der daraufliegenden Folien (3 und 4) anhebt, zwischen denen sich Flüssigkeit (5) befindet. Die untere Folie (3) dient als Becken für die obere (4), welche als schwimmende Plattform die auf ihr liegenden Röhren (6) aus Beispiel 2 horizontal nachführt. Diese werden durch die transparente Abdeckfolie (7) geschützt und rollend vertikal nachgeführt. Diese Minimalversion kann zur funktionellen Verbesserung oder Erweiterung ergänzt werden durch folgende Möglichkeiten: (M28) Stabilisierung durch steife Folie anstelle labiler. (M29) Zusammengesteckter Gitterrost zur Stabilisierung einer schwimmenden Plattform für schwerere Lasten. (M30) Schichten zur Wärmeisolierung der Flüssigkeit. (M31) Becken als Kältereservoire bzw. Wärmespeicher. (M32) Ringbecken mit Zentrierpfeiler gegen Abtreiben. (M33) Windschutz in geschlossenem Luftkissen. (M34) Ringförmiger, feststehender Windfang
Beispiel 5: Folienröhren mit Neigung
In 5 sind die Röhren (1) aus Beispiel 2 oder 3 auf einer geneigten Dachfläche in einem Kasten (2) angeordnet, auf dessen Rückwand (3) eine zweite Rückwand (4) durch eine horizontale Verschiebung (5) auf Lagerkugeln (6) die eindimensionale Nachführung erlaubt, indem die Röhren an der Abdeckscheibe (7) abgerollt werden. Weitere Möglichkeit: (M35) Senkrechte Röhren, die über je zwei elastische Kappen mit axialen Nadeln in horizontalen Schienen als Pendel in indifferentem Gleichgewicht gelagert sind.
Beispiel 6: Luftpolster-Rondell
6: In einem Ringbecken (1) schwimmt ein Ringschlauch-Stapel (2) als Wand eines horizontal nachführbaren Raums. Die Decke besteht aus transparenten Folienstreifen (3) mit Klippverbindung durch Profildichtungen (4) an denen ein Gestänge (5) zur Stabilisierung der Decke und Befestigung weiterer Teile hängen kann. Sie wird auf dem Boden luftdicht zusammengefügt und ggf. stabilisiert, bevor sie mit der Wand luftdicht verbunden und schließlich durch angepasste Druckerhöhung im Ringschlauch-Stapel und Innenraum angehoben wird. Ein Siffon (6) genügt, um Energie- und Steuerleitungen herauszuführen. Der geschützte Innenraum kann für weitere Installationen durch eine Druckschleuse (7) zugänglich gemacht werden. Ein zentral, senkrecht, feststehend installierter Metall-Dorn (8) kann die Decke über ein entsprechendes Gleitlager (9) stabilisieren, um Schwingungen zu hemmen und Abtreiben durch Windlast zu verhindern. Diese kann außerdem durch einen ringförmigen Windschutz (10) gemindert werden.
6 kann prinzipiell als Stufe der Herstellung eines ähnlichen Rondells gesehen werde, wobei folgende weitere Möglichkeiten bestehen: (M36) Die Decke wird nur während der Phase des Rohbaus wie beschrieben von einem Ringschlauch-Stapel gehoben und ragt über diesen hinaus. (M37) Unten an der gehobenen Decke wird entlang ihres Umfangs luftdicht ein Schwimmring angebracht. (M38) Der feststehende Windschutz wird luftdicht und mit ebenerdiger Druckschleuse als endgültige Rondellwand errichtet, an der oben, unter dem Schwimmring der Decke ein Ringbecken angebracht ist, in welches die Decke dann abgesenkt wird bis sie schwimmt, so dass sie den Innenraum mit der Rondellwand luftdicht abschließt, aber drehbar bleibt. (M39) An der feststehenden Wand können tangential Anpressrollen montiert werden, welche die schwimmende Decke zur Sicherung in geeignetem Maß niederdrücken und gleichzeitig zentrieren. (M40) Druckanpassungen während des Rohbaus können die auftretende statische Last dem Betrag nach voll tragen, ein Kippen muss aber durch eine sichernde Seilverspannung verhindert werden, bis der Hebe-Ringschlauch-Stapel entfernt und der zentrale Pfeiler mit Metalldorn-Gleitlager errichtet ist.
Beispiel 7: Folien-Parabolrinnen-Kraftwerk
Ein Luftpolster-Rondell nach Beispiel 6 besitzt eine Deckenkonstruktion nach 7: Am Gestänge (1) zur Stabilisierung der transparenten Decke (2) hängt eine Parabolrinnen-Anordnung aus Spiegelfolie (3), welche die Sonnenstrahlung auf die Absorber-Röhren (4) konzentriert.
Beispiel 8: Zweistufige Fresnel-Matrix
In einem Luftpolster-Rondell nach Beispiel 6 werden die Teile nach 8 verwendet: Die direkte Sonnenstrahlung (1) wird von den als Fresnellinse extruierten oder gewalzten Deckenstreifen (2) auf die Fokuslinien (3) konzentriert. Quer dazu sind Fresnel-Folienstreifen (4) installiert, die vertikal nachgeführt werden können, indem sie um ihre Fokuslinien (5) pendeln. An den Schnittpunkten der orthogonalen Fokuslinien 3 und 5 kann das zweistufig konzentrierte Licht z. B. in Lichtleitfasern eingekoppelt werden.
Beispiel 9: 1D-Bi-Metall-Autofokus
Um in der Anordnung nach Beispiel 8 horizontale Ungenauigkeiten der Nachführung oder der Justierung der Lichtleiter-Einkoppelung zu korrigieren, kann eine Vorrichtung nach 9 dienen. Sie zeigt in jeweils zwei Seitenansichten und einer Draufsicht folgende Teile: In die von der Umgebung gehaltene, äußere Fassung (1) kann von unten eine innere Fassung (2) gesteckt werden, die von absorbierend beschichteten Bi-Metall-Streifen (3) gehalten wird. Deren Bestreben sich zu Strecken nimmt bei Wärmezufuhr, d. h. durch Bestrahlung (4) ab. Die innere Fassung wird mit dem eingeklemmten Lichtleiter (5) zur höchsten Konzentration der Strahlung hin verschoben (6).
Beispiel 10: U-Rohr als Lichtwaage
Ein transparent verschlossenes U-Rohr (10) enthält auf beiden Seiten eine jeweils gleiche Menge Gas (1) über einer Flüssigkeit (2), ist pendelnd aufgehängt (3) und befindet sich in leicht stabilen Gleichgewicht. Wird eine der Gasblasen wärmer, z. B. durch Bestrahlung (4) einer darin befindlichen, absorbierenden Folie (5), so verschiebt sich mit der Flüssigkeit der Schwerpunkt (6) und das Rohr neigt sich (7).
Beispiel 11: Lichtleiter-Einkoppelung für Nutz- und Fehlstrahlung mit 1D-Autofokus
Um in der Anordnung nach Beispiel 8 die einzelnen Pendel mit Hilfe der Lichtwaage aus Beispiel 10 vertikal nachführen zu können, ist erstens das U-Rohr so dimensioniert und am Pendel befestigt, dass dieses in ein leicht stabiles Gleichgewicht kommt und zweitens ist das Pendel reibungsarm auf zwei Nadelspitzen gelagert. Drittens wird die Fehlstrahlung durch die Verschiebung des Fokus bei vertikaler Fehlausrichtung in der Lichtwaage verwertet. Dazu wird eine Lichtleiter-Einkoppelung (11) verwendet: Eine Reihe von flexiblen Lichtleitern (1) ist einerseits in einen Einkoppelungsquader (2) eingeschmolzen, dessen Oberfläche ausreicht, um die Einkoppel-Verlustwärme abzustrahlen. Andererseits sind die Lichtleiter (optisch isoliert) in eine von der Umgebung gehaltene Fassung (3) eingegossen. Wie in Beispiel 9 realisieren zwei Bi-Metallstreifen (4) eine horizontal genutzte 1D-Autofokus-Funktion. Neben dem Nutz-Lichtleiter (5) wird von jeweils mehreren Fehlstrahlungslichtleitern (6 bzw. 7) die Lichtwaage gespeist.
Beispiel 12: Dehnblasenriemen-Motor
Ein Dehnblasenriemen (12) besteht prinzipiell aus einem voll-elastischen Riemen (1), der in einer Reihe von geschlossenen Hohlräumen (2) jeweils die gleiche Menge eines Dehn-Stoffs einschließt und durch gezielte Wärmezufuhr (3) Kraft entwickelt, die durch verschiedene Anordnungen in eine Bewegung (4) umgesetzt werden kann. Dazu folgende Begriffe: Eine Welle habe eine gelagerte Achse, eine Walze keine:

(A) an einer Welle (5) gespannt
(B) um eine Walze (6) auf ebener Unterlage
(C) um eine Walze in einer Rohr-Welle (7)
(D) um eine exzentrische Welle in einer Rohrwelle (8)

Beispiel 13: Entsalzungspumpe
Ein nach 13 unten offener Zylinder (1) wird durch Eintauchen in Salzwasser flüssig begrenzt. Ein Lichtleiter (2) erwärmt per Direkt-Einstrahlung von unten einen Wärme-Akku (3), der im Zylinder befestigt ist. Das Eintauchen des Wärme-Akkus verursacht die Verdampfung von Wasser und damit eine Druckschwankung, die eine entgegengesetzte Bewegung von Zylinder und Wasseroberfläche bewirkt. Kocht das Wasser, so kann selbst gesteuert eine stehende Wasserwelle bestehen und die Kurbelwelle (4) wird vom Zylinder angetrieben. Dabei entweicht der Dampf durch periodisch auftauchende Auslass-Schlitze (5). Der Dampf (nicht gezeigt) kann aufgefangen und in einem Wärmetauscher kondensiert werden, der gleichzeitig das zuzuführende Salzwasser vorheizt. Der Wärmetauscher kann mit nach außen sinkender Temperatur als Isolierung um den Behälter gewickelt werden, die Kurbelwelle kann z. B. einen Schleifstein antreiben. Der absorbierende Warme-Akku kann so auf- und eingebaut sein, dass die Entfernung von Rückständen (insbesondere Salz) erleichtert wird.
Übersicht der Vorrichtungsansprüche
Vorrichtung zur Nutzung von Solar- oder Wärmeenergie, deren (1) innere Beweglichkeit bestimmt speziell optimiert ist. Dabei kann (2) statischer Druck, (3) elastische Verformung, (4) Schwerkraft, (5) Fliehkraft speziell (6) Folie stabilisieren, (7) die Nachführung erleichtern und/oder sinnvoll einschränken, (8) Wärme in einem bestimmt speziellen Dehn-Raum dynamisch in Kraft umsetzen.
Folie kann (9) eben, (10) eindimensional gewölbt, (11) kegelförmig, (12) zylindrisch, (13) kreiszylindrisch, (14) parabel-zylindrisch, (15) zweidimensional gewölbt, (16) sphärisch, (17) elipsoid, (18) paraboloid stabilisiert als (19) Spiegel, (20) Linsenoberfläche, (21) Linse, (22) tragendes Element eingesetzt werden.
Die Nachführung kann (23) schwebend, (24) schwimmend, (25) rollend, (26) pendelnd stattfinden. Für (27) stabiles, (28) halbstabiles, (29) instabiles Schwimmverhalten kann das Eintauchen (30) kreiszylindrisch, (31) ringförmig, (32) zylindrisch liegend, (33) kugelförmig sein und außerdem kann (32) der schwimmende Körper eine luftgepolsterte Hülle bilden. Eine Abroll-Fläche kann (35) eindimensional gekrümmt, (36) zylindrisch, (37) kegelförmig, (38) zweidimensional gekrümmt, (39) kugelförmig sein. Ein Pendel kann (40) auf einer Spitze oder Kante oder (41) mit nützlicher Reibung gelagert werden oder (42) störende Bewegungen dämpfen.
Zur Krafterzeugung kann die Wärmeausdehnung (43) gasförmiger, (44) flüssiger, (45) fester Stoffe innerhalb eines Dehn-Raums genutzt werden, der (46) ein fester Körper, (47) ein Zylinderhubraum, (48) von einer elastischen Wand begrenzt, (49) von einer Flüssigkeit begrenzt ist.
Wärme kann neben Wärmeleitung durch (50) Direkt-Einstrahlung, (51) Thermo-Einspritzung oder (52) Thermo-Entfaltung (insbesondere (53) Dehn-Stoff-Einspritzung) in einen Dehn-Raum gelangen oder dort wirksam werden. Eine (54) Dehn-Raum-Direkt-Transport-Rotation korreliert Kompression und Wärmezufuhr zu ihrer Erzeugung, indem sie zumindest einen Dehn-Bezugspunkt je Dehn-Raum zeitweise direkt transportiert. Die Bewegung der anderen Bezugspunkte kann dabei (55) immanent, durch (56) einen Riemen, (57) eine Verzahnung, (58) ein Kardan-Gelenk gekoppelt sein.
Eine Nachführung oder Nachfuhr-Korrektur kann optothermisch durch Fehlstrahlung (59) angeregt, d. h. (60) erregt oder (61) gesteuert sein. Dabei kann (62) Überschwingen durch Begrenzung der Schritte per vibrationsreduzierter Lagerreibung vermieden werden.
Übersicht der Verfahrensansprüche
Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung, wobei Folie entsprechend Anspruch 6 temporär stabilisiert ist, um sie dann (63) permanent zu stabilisieren, was durch (64) Aushärten oder (65) Verstreben geschehen kann.

Claims

(Hauptanspruch) Vorrichtung zur Nutzung von Solar- oder Wärmeenergie, gekennzeichnet durch ein bestimmt speziell optimiertes System innerer, mechanischer Freiheitsgrade. (Wirkungen zur Freiheitsgrad-Optimierung)
Vorrichtung nach Anspruch 1, d. g., dass statischer Druck bestimmt speziell optimierend wirksam ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 d. g., dass elastische Verformung bestimmt speziell optimierend wirksam ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 d. g., dass Schwerkraft bestimmt speziell optimierend wirksam ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 d. g., dass Fliehkraft bestimmt speziell optimierend wirksam ist. (Arten der Freiheitsgrad-Optimierung)
Vorrichtung n. z. e. d. A. 1 bis 5, d. g., dass Folie zumindest teilweise zumindest annähernd in bestimmt spezieller Form stabilisiert ist. Als Folie gilt dabei auch eine (eventuell zusammengesetzte) Schicht, deren Dicke klein gegenüber ihrer Fläche ist.
Vorrichtung n. z. e. d. A. 1 bis 5, d. g., dass zumindest eine eindimensionale Nachführbewegung optimiert ist, indem eine (Nachführ-)Stellkraft durch ein indifferentes oder leicht stabiles Kräftegleichgewicht bestimmt speziell minimiert oder eine unerwünschte Bewegung durch ein stabiles Kräftegleichgewicht bestimmt speziell gehemmt ist.
Vorrichtung n. z. e. d. A. 1 bis 5, d. g., dass zur Wärmekraft-Koppelung zumindest ein Kräftegleichgewicht dynamisch beeinflusst ist durch die Wärmeausdehnung zumindest eines Dehn-Stoffes in zumindest einem bestimmt speziellen Dehn-Raum. (Folie in bestimmter Form stabilisiert)
Vorrichtung nach Anspruch 6, d. g., dass die Form eben ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, d. g., dass die Form eindimensional gewölbt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, d. g., dass die Form kegelförmig ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, d. g., dass die Form zylindrisch ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, d. g., dass die Form kreiszylindrisch ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, d. g., dass die Form parabel-zylindrisch ist (Parabolrinne).
Vorrichtung nach Anspruch 6, d. g., dass die Form zweidimensional gewölbt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, d. g., dass die Form sphärisch ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, d. g., dass die Form elipsoid ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, d. g., dass die Form paraboloid ist. (Folie in bestimmter Verwendung)
Vorrichtung n. z. e. d. A. 6, sowie 9 bis 18, d. g., dass die Folie zumindest teilweise eingesetzt ist als Spiegel.
Vorrichtung n. z. e. d. A. 6, sowie 9 bis 18, d. g., dass die Folie zumindest teilweise eingesetzt ist als Linsenoberfläche zur Trennung von Medien unterschiedlicher optischer Dichte.
Vorrichtung n. z. e. d. A. 6, sowie 9 bis 18, d. g., dass die Folie zumindest teilweise eingesetzt ist als Linse.
Vorrichtung n. z. e. d. A. 6, sowie 9 bis 18, d. g., dass die Folie zumindest teilweise eingesetzt ist als tragendes Element. (Nachführung durch Schweben, Schwimmen, Rollen, Pendeln)
Vorrichtung nach Anspruch 7, d. g., dass die Nachführung die Bewegung eines schwebenden Körpers ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, d. g., dass die Nachführung die Bewegung eines schwimmenden Körpers ist, dessen sein Schwimmverhalten bestimmende Teiloberfläche dazu zumindest annähernd Teil einer speziellen Form sein kann.
Vorrichtung nach Anspruch 7, d. g., dass die Nachführung die Bewegung eines rollenden Körpers ist, dessen sein Rollverhalten bestimmende Teiloberfläche dazu zumindest annähernd Teil einer speziellen Form sein kann.
Vorrichtung nach Anspruch 7, d. g., dass die Nachführung die Bewegung eines pendelnden Körpers ist. (ausgeprägte Schwimm-Nachführung)
Vorrichtung nach Anspruch 24, d. g., dass der Körper stabil schwimmt, d. h. dass jede Kippbewegung gehemmt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 24, d. g., dass der Körper halbstabil schwimmt, d. h. dass genau eine Kippbewegung weniger stark oder nicht gehemmt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 24, d. g., dass der Körper instabil schwimmt, d. h. dass keine Kippbewegung besonders gehemmt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 27, d. g., dass zumindest eine spezielle Form kreiszylindrisch (flach, ähnlich einer Münze mit stehender Achse) ist.
Vorrichtung nach Anspruch 27, d. g., dass zumindest eine spezielle Form ringförmig (rotationssymetrisch mit stehender Achse) ist.
Vorrichtung nach Anspruch 28, d. g., dass zumindest eine spezielle Form zylindrisch (mit liegender Achse) ist.
Vorrichtung nach Anspruch 29, d. g., dass zumindest eine spezielle Form kugelförmig ist.
Vorrichtung n. z. e. d. A. 27 bis 33, d. g., dass der Körper eine Hülle bildet, die zumindest teilweise einen Innenraum begrenzt, dessen erhöhter, statischer Druck zumindest teilweise das Körpergewicht trägt. (ausgeprägte Roll-Nachführung)
Vorrichtung nach Anspruch 25, d. g., dass zumindest eine spezielle Form eindimensional gekrümmt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 25, d. g., dass zumindest eine spezielle Form zylindrisch ist.
Vorrichtung nach Anspruch 25, d. g., dass zumindest eine spezielle Form kegelförmig ist.
Vorrichtung nach Anspruch 25, d. g., dass zumindest eine spezielle Form zweidimensional gekrümmt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 25, d. g., dass zumindest eine spezielle Form kugelförmig ist. (ausgeprägte Pendel-Nachführung)
Vorrichtung nach Anspruch 26, d. g., dass der Körper in zumindest einem Lager auf einer Spitze oder Kante gelagert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 26, d. g., dass in zumindest einem Lager des Körpers Reibung nützlich ist, um die Schritte der Nachführ-Bewegung zu begrenzen. (Pendel zur Dämpfung von Störbewegungen)
Vorrichtung n. z. e. d. A. 25 bis 41, d. g., dass zumindest ein Lager des Körpers an einem Pendel befestigt ist, durch welches störende Bewegungen des Aufhängungspunktes gedämpft sind. (Wärmekraft-Koppelung mit Dehn-Stoffen)
Vorrichtung nach Anspruch 8, d. g., dass zumindest ein Dehn-Stoff zumindest zeitweise, zumindest teilweise gasförmig ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, d. g., dass zumindest ein Dehn-Stoff zumindest zeitweise, zumindest teilweise flüssig ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, d. g., dass zumindest ein Dehn-Stoff zumindest zeitweise, zumindest teilweise fest ist. (ausgeprägte Dehn-Räume)
Vorrichtung nach Anspruch 45, d. g., dass zumindest ein Dehn-Raum durch das Volumen eines festen Körpers (z. B. Bi-Metall-Schicht) bestimmt ist.
Vorrichtung n. z. e. d. A. 43 bis 45, d. g., dass zumindest ein Dehn-Raum in einem Zylinder durch einen Kolben bestimmt ist.
Vorrichtung n. z. e. d. A. 43 bis 45, d. g., dass zumindest ein Dehn-Raum zumindest teilweise durch eine elastische Wand begrenzt (bestimmt) ist.
Vorrichtung n. z. e. d. A. 43 bis 45, d. g., dass zumindest ein Dehn-Raum zumindest teilweise durch eine Flüssigkeitsoberfläche begrenzt (bestimmt) ist. (ausgeprägter Wärme-(Energie)-Transport)
Vorrichtung n. z. e. d. A. 46 bis 49, d. g., dass in oder an einem Dehn-Raum Wärme als Folge von Direkt-Einstrahlung vorhanden ist.
Vorrichtung n. z. e. d. A. 46 bis 49, d. g., dass in einem Dehn-Raum Wärme als Folge von Thermo-Einspritzung (z. B. heißes Öl) vorhanden ist.
Vorrichtung n. z. e. d. A. 46 bis 49, d. g., dass gespeicherte Wärme in einem Dehn-Raum als Folge von Thermo-Entfaltung wirksam ist, d. h. die Wärmeenergie ist am oder im Dehn-Raum vorhanden, aber erst durch Umverteilung auf einen Dehn-Stoff im Dehn-Raum wesentlich mechanisch wirksam gemacht.
Vorrichtung nach Anspruch 52, d. g., dass die Thermo-Entfaltung durch Dehn-Stoff-Einspritzung realisiert ist. (Dehn-Raum-Direkt-Transport-Rotation)
Vorrichtung n. z. e. d. A. 46 bis 49, 50, 52 d. g., dass eine Rotationsbewegung zumindest abschnittsweise zumindest einen Dehn-Raum zumindest zeitweise zumindest annähernd direkt transportiert, d. h. dass dann zumindest ein Dehn-Bezugspunkt der Rotation zumindest näherungsweise folgt. Dabei sind jedem Dehn-Raum zwei Dehn-Bezugspunkte so zuzuordnen, dass die Korrelation zwischen deren Distanz und dem Dehn-Raum-Volumen zu keinem Zeitpunkt offensichtlich dem Betrag nach durch eine andere Bezugspunkt-Wahl überschritten werden kann. (immanent-, riemen-, zahn-, kardan-gekoppelt)
Vorrichtung nach Anspruch 54, d. g., dass die Dehn-Bezugspunkt-Bewegungen immanent gekoppelt sind, d. h. zumindest wesentlich durch Dehn-Raum-bildende Elemente.
Vorrichtung nach Anspruch 54, d. g., dass die Dehn-Bezugspunkt-Bewegungen gekoppelt sind durch zumindest einen Riemen.
Vorrichtung nach Anspruch 54, d. g., dass die Dehn-Bezugspunkt-Bewegungen gekoppelt sind durch zumindest eine Verzahnung.
Vorrichtung nach Anspruch 54, d. g., dass die Dehn-Bezugspunkt-Bewegungen gekoppelt sind durch zumindest ein Kardan-Gelenk oder ein Gelenk vergleichbarer Funktion (z. B. Haken in Öse). (optothermische Nachführung)
Vorrichtung n. z. e. d. A. 1 bis 58, d. g., dass zumindest eine eindimensionale (Sonnen-)Nachführung bzw. Nachführ-Korrektur (z. B. Autofokus für Lichtleiter-Einkoppelung), zumindest bei geringer Fehlausrichtung durch Fehlstrahlung optothermisch angeregt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 59, d. g., dass die Anregung direkt als Erregung wirksam ist.
Vorrichtung nach Anspruch 59, d. g., dass die Anregung indirekt (steuernd) wirksam ist.
Vorrichtung n. z. e. d. A. 41, 59 bis 61, d. g., dass die Nachführung zur Vermeidung von Überschwingen durch eine entsprechend zeitlich begrenzte künstliche Vibration (z. B. Ultraschall) überwundene Lagerreibung auf kleine Schritte begrenzt ist. (Hauptanspruch für Verfahren)
Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung zur Nutzung von Solar- oder Wärmeenergie, d. g., dass Folie (oder eine dünne, eventuell zusammengesetzte Schicht) temporär (eventuell bei günstiger Witterung wie Windstille) zumindest wesentlich entsprechend Anspruch 6 oder einem Unteranspruch in einer Form stabilisiert ist, um diese Form durch weitere Maßnahmen permanent zu stabilisieren.
Verfahren nach Anspruch 63, d. g., dass die permanente Stabilisierung zumindest teilweise auf dem Aushärten der Folie oder einer dazu aufgebrachten Stabilisierungsschicht oder Struktur beruht.
Verfahren nach Anspruch 64, d. g., dass die permanente Stabilisierung zumindest teilweise auf dem Anbringen von Verstrebungen beruht. (Abkürzungen) d. g. => dadurch gekennzeichnet n. z. e. d. A. => nach zumindest einem der Ansprüche (Worthülsen) bestimmt speziell => Ein Anspruch, der diese Worthülse enthält, ist von einer Prüfung auszuschließen. Ebenso jeder Unteranspruch für den nicht „bestimmt” ist was ”speziell” sein soll. Existiert bereits die gesetzliche Definition einer gleichbedeutenden Worthülse, so kann „bestimmt speziell” durch diese ersetzt werden. Ist eine solche Definition nicht zulässig, so kann eine entsprechende (d. h. sprachlich gleichwertige) Umstrukturierung der betroffenen Anspruchsketten vorgenommen werden.