DE102012022016A1 - Verfahren zur Transformation von Auftriebskräften - Google Patents

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    • 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
    • F03BMACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B17/00Other machines or engines
    • F03B17/02Other machines or engines using hydrostatic thrust
    • 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
    • Y02E10/20Hydro energy

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Transformation von den von der Schwerkraft verursachten Auftriebskräften, wie sie in Flüssigkeiten auftreten, vorzugsweise in elektrische Energie. Das Verfahren ermöglicht eine kontinuierliche und dezentrale Versorgung mit elektrischer Energie ohne Brennstoffkosten. Das erfindungsgemäße Stromerzeugungs-System kann für Leistungen zwischen 10 bis 250 kW in beliebiger Größe gebaut werden. Größere Leistungen können durch Kaskadierung realisiert werden. Die Geräte sind in der Leistung regelbar und theoretisch (genau wie ein mit Brennstoff betriebenes Kraftwerk) permanent verfügbar. Wesentlicher Vorteil der dynamischen Nutzung der Auftriebskraft gegenüber anderen (regenerativen wie konventionellen) Energiequellen ist die völlige Unabhängigkeit bei der Wahl des Standortes. Die Umweltverträglichkeit ist durch die natürliche Emissionsfreiheit des Verfahrens gegeben. Das größtmögliche Unfallrisiko besteht darin, dass das Wasser einfriert oder ausläuft.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Transformation von Auftriebskräften, wie sie in Flüssigkeiten auftreten. Dabei können diese Auftriebskräfte sowohl durch natürliche wie auch durch künstlich erzeugte Schwerkraft verursacht sein. Diese Transformation erfolgt in technisch nutzbare Kräfte, vorzugsweise in elektrischer Energie.
  • Das Verfahren ermöglicht eine kontinuierliche und sichere Versorgung mit elektrischer Energie. Die Erfindung umfasst darüber hinaus diverse Maßnahmen hinsichtlich der kostengünstigen Erstellung, Montage und Pflege des Systems bei hoher Umweltverträglichkeit.
  • Auftriebskräfte in Flüssigkeiten sind seit jeher bekannt. Paradebeispiel für die Anwendung des statischen Auftriebs ist der Schiffsbau: Aus der Beobachtung, dass Holz im Wasser schwimmt, entstanden die Ideen zu Floß- und Schiffsbau. Jedoch erst die Erkenntnis, dass eigentlich die Wasserverdrängung des hohlen Schiffsrumpfes zum Aufschwimmen des gesamten Schiffes beiträgt, ermöglichte (mit den üblichen Widerstand der Fachwelt gegenüber Neuerungen) den Schiffsbau aus so schweren Materialien wie Stahl.
  • Zahlreiche Fischarten regeln ihren Auftrieb bzw. ihr Schwimmniveau mittels Fischblasen. Diese Lösung der Natur wird inzwischen auch in der Technik, so beim U-Boot, zur Nivellierung in einer gewünschten Tiefe und Lage genutzt. Das zeigt, dass der Auftrieb grundsätzlich dynamisch wirkt und nicht nur statisch. Die Berechnungsformel für den Schiffsauftrieb (F = V·p·g) enthält also nicht umsonst den Faktor Fallgeschwindigkeit.
  • Unerwünschte Auftriebskräfte kennt man aus dem Tiefbau: ein unerwartet steigender Grundwasserspiegel kann Tunnelröhren zum Aufschwimmen bringen.
  • Homogene Flüssigkeiten sortieren sich unter dem Einfluss der Schwerkraft (sofern man sie dabei nicht stört) nach ihrer Temperatur: die kältesten Moleküle sind stets zu unterst. (Große Ausnahme: Das Wasser, hier ist die größte Dichte bei rund 4° Celsius erreicht, daher schwimmt das kältere Eis stets obenauf).
  • Der gleiche, unauffällige Effekt der Auftriebskraft tritt aber auch in Zentrifugen auf: Die schwereren Moleküle sinken an die Zentrifugenwand und treiben die leichteren Moleküle zum Zentrum hinauf. Das Phänomen Auftrieb tritt hier im künstlich erzeugten Schwerefeld wesentlich schneller und deutlicher auf als bei dem schwachen natürlichen Schwerkraftfeld der Erde. Und je schneller wir die Zentrifuge betreiben, umso stärker wird das künstliche Schwerkraftfeld und umso stärker wird der Auftrieb.
  • Das beweist eindeutig, dass der Auftrieb keine „natürliche und permanente, bzw. unveränderliche Eigenschaft von Wasser” (oder anderen Flüssigkeiten) ist, sondern allein durch die Schwerkraft verursacht wird.
  • Entnimmt man beispielsweise einem irdischen Gewässer etwas Wasser und wirft es in die Luft, so wird es erwartungsgemäß wieder ins Gewässer zurückfallen. Setzt man Wasser in der Schwerelosigkeit, z. B. in einem die Erde umkreisenden Raumschiff frei, so wird das „schwere” Wasser in der „leichten” Luft ziellos herum schwimmen – von Auftrieb keine Spur.
  • Auch ohne die Kenntnis über die wahre Ursache der Auftriebskraft sind bereits diverse Vorschläge zur technischen Nutzung der Auftriebskraft und zur Umwandlung in Drehmoment oder elektrischen Strom gemacht worden:
    In der DE 24 08 682 von 1974 soll die Auftriebskraft von Luft in Wasser ganz direkt in eine Drehbewegung umgesetzt werden: Ein umlaufendes Becherband, wie es als ein Wasserförderwerk in der umgekehrten Anwendung eingesetzt werden könnte, wird von unten mit Druckluft angeblasen, wobei das Wasser in den Bechern dann durch die Luft verdrängt werden soll. Wiederholt wird diese Idee in der DE 10 2008 063 021 , im kanadischen Patent CA 2 212 238 von 1996 und der AT 509 115 von 2009. Alle Lösungen verblüffend einfach wie wirkungslos: Die Erzeugung der erforderlichen Druckluft verschlingt mehr Energie als mit jeder dieser Vorrichtung an Drehmoment daraus nutzbar transformiert werden könnte. Das gilt auch für alle anderen (nachfolgend geschilderten, wie auch immer anders konstruierten) Vorrichtungen, die Pressluft als primären Energieträger einsetzen wollen.
  • So wie in der hypothetischen Fortführung des vorstehenden Vorschlags: Es wird eine geschlossene Kette mit geschlossenen Auftriebskörpern, die über (zwei) Umlenkräder(paare) laufen, betrieben, wobei die Auftriebskörper im absteigenden Trum entlüftet und im aufsteigenden Trum wieder aufgepumpt werden. Diverse Ausführungen werden, wie z. B. in den Schriften DE 10 2008 058 261 und DE 10 2009 043 356 offengelegt. Verfahren, die leider genauso ineffektiv wären, wie die zuvor mit den offenen Auftriebskörpern: Die Druckluft muss hier ebenfalls permanent ersetzt werden.
  • Das gilt auch für die Vorrichtung nach DE 101 09 870 A1 von 2001 in der die Kammern in der oberen Stellung zunächst geflutet, um dann in der unteren Stellung mit Druckluft zwecks Auftrieb wieder aufgeblasen zu werden – die Energie zur Erzeugung der Pressluft geht auch hier nutzlos verloren.
  • Mit schwäbischer Präzision will man in der DE 10 2010 047 153 die Dichtedifferenz in einer möglichst umlaufdichten Turbine zur Energiegewinnung nutzen: Einseitig soll hier die Luft unten ins Wasser eingebracht und oben wieder zum Verdichter zurückgeführt werden. Ein merkwürdiges Verfahren, das schon in der Theorie nicht funktionieren kann: Die eingeblasene Druckluft erhöht zwar den Druck (zunächst nur einseitig) aber senkt keineswegs die Dichte, denn das Wasservolumen bleibt ja stets unverändert. Es ist also eher zu befürchten, dass sich beim ersten Start die unteren zwei Turbinenschaufeln einfach nur verbiegen, eine Drehbewegung ist da nicht zu erwarten.
  • In der JP 57-203877 A von 1981 soll die eingebrachte Druckluft permanent in einem umlaufenden Schlauch, der durch diverse Zwischenwände segmentiert sein soll, festgehalten werden. Rückschlagventile in den Kammerwänden sollen bewirken, dass der Schlauch nur einseitig dick aufgeblasen bleibt und so ein einseitiger Auftrieb erfolgt, der dann in Drehmoment umgesetzt, weiter genutzt werden könnte. Da Rückschlagventile jedoch nur in eine Richtung wirken, wird sich fast sofort in allen Kammern bei gleichem Druck auch gleiches Volumen einstellen: Von einseitigem Auftrieb ist da keine Spur.
  • In der JP 07-071359 A von 1993 sollen zwei Flüssigkeiten mit unterschiedlicher Dichte ein umlaufendes Band von gasgefüllten Bällen diese Bälle so zusammenpressen bzw. wieder aufblasen lassen, dass dadurch eine Bewegung des Bandes entstehen soll.
  • In der FR 28 93 990 A1 von 2005 wird nach zwei Varianten mit Verluste erzeugendem Kompressor sicherheitshalber noch eine dritte Version vorgeschlagen: Mit Gas gefüllte Bälle steigen wie bekannt im Wasser auf und fallen in einem wasserfreien Rohr bis in ihre Ausgangstiefe wieder hinunter, wo sie durch eine Klappe ins Wasser zurück geschleust werden sollen.
  • Ein wesentlich komplexeres Ventilsystem wird in der US 5 944 480 von 1999 vorgeschlagen. Hier wird ein mit Wasser gefülltes Rohr eingesetzt, in dem Bälle, die rundum an einem laufenden Seil aufgereiht sind, durch den Auftrieb im Wasser aufsteigen sollen. Auf der Gegenseite in der freien Luft sollen die Bälle dann durch ihr Gewicht auch noch die Effektivität der Vorrichtung erhöhen. Es ist schon erstaunlich wie wenig sich die Erfinder über das Abdichtungsproblem Wasser zu Luft Gedanken machen. Oder über die Einschleusung gegen den Wasserdruck. Beispielhaft hierzu sind die DE 10 2008 051 230 , die DE 20 2010 011 168 und die DE 10 2011 003 099 , die alle bei der ersten Inbetriebnahme zur Enttäuschung führen werden.
  • Einen völlig anderen Weg offenbart die WO 96/02747 von 1996: Hier sollen die Auftriebskörper, die in einem engen Aufstiegsschacht aufschwimmen, ihrerseits Wasser in ein höher gelegenes Reservoir befördern, woraus das Wasser dann in einen (zweistufigen!) hydroelektrischen Generator fließen soll, der dann elektrischen Strom erzeugt. Diese Auftriebskörper (von denen mehrere Varianten vorgeschlagen werden) werden rundum laufend jeweils einzeln über ein komplexes Ventil- und Steuerungssystem be- und entlüftet, wobei die Vorrichtung für die Be- und Entlüftung ihre Betriebsenergie aus einem sogenannten Nitinol Metall (soll aus der US 3 403 238 bekannt sein) und geothermischer Beheizung des besagten Nitinol-Metalls bezieht. Wird dieses komplexe System soviel Überschussenergie freisetzen, dass davon die Wartungsmannschaft bezahlt werden kann?
  • In einer weiteren Vorrichtung nach DE 20 2008 000 671 werden ballförmige, einzeln für sich dicht abgeschlossenen Auftriebskörper im absteigenden Trum eng zusammengepresst, sodass ihr Innendruck zwar ansteigt, aber das verdrängte Volumen zwecks Auftriebsminderung kleiner wird, um danach im aufsteigenden Trum wieder entlastet zu werden, damit das zusammengedrängte Volumen zwecks Auftriebssteigerung wieder größer wird. Noch ein Verfahren, das nicht wirklich effektiv sein kann, da die Leistung, die zum Zusammenpressen aufgebracht werden muss, den Ertrag aus der Auftriebskraft immer deutlich mindert, wenn nicht völlig aufzehrt.
  • Die Gewinnung von elektrischem Strom aus Auftriebskräften nach den hier genannten Verfahren und Vorrichtungen (soweit sie genügend Überschussenergie produzieren) hätte zwar den Vorteil der dezentralen und permanenten Energieversorgung aus einer kostenlosen, regenerativen Quelle, aber in allen Fällen leider bei einem Gesamtwirkungsgrad (d. h. bis der Strom aus der Steckdose kommt), der möglicherweise noch schlechter wäre als bei unseren Atomkraftwerken: die Amortisation des Investments lässt sich hier nicht so leicht berechnen.
  • Ein alternatives Verfahren wurde als Graviator-Strom-Erzeugungssystem unter der DE 10 2007 019 932 bzw. DE 10 2008 020 835 bekannt gemacht: Fallenden Massekörpern wird die kinetische Energie in einem Fallschacht mittels eines Lineargenerators entzogen und in elektrischen Strom konvertiert. In einem zweiten mit Wasser gefüllten Schacht steigen die Massekörper wieder hoch. Schlüsselequiment dieses Verfahrens sind die beiden Schleusen (ähnlich der Ventilschleuse nach US 5 944 480 ) zwischen den beiden Schächten, denn insbesondere die Einschleusung des Massekörpers gegen den Wasserdruck im Aufstiegsschacht erfordert hohen technischen Aufwand für Mechanik und Steuerung. Durch die systembedingten Abstände in der Fallfolge der Massekörper sind jedoch Leistungslimits gegeben, die die Amortisationszeit gegenüber anderen erneuerbaren Energiegewinnungsverfahren verlängern.
  • Bei diesem Stand der Technik wird die Aufgabenstellung ebenso klar wie eindeutig: Es soll eine kostengünstige, sichere, umweltschonende, kontinuierliche und dezentrale Versorgung von Verbrauchern aller Art mit elektrischer Energie ermöglicht werden. Die Erfindung soll weiterhin diverse Maßnahmen hinsichtlich ihrer kostengünstigen Erstellung, der Montage und Pflege des Systems und nicht zuletzt ihrer Umweltverträglichkeit enthalten.
  • Die Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Transformation von dynamischen Auftriebskräften in Flüssigkeiten aller Art, zur Erzeugung und Auskoppelung von Drehmomenten, wobei diese insbesondere zur Erzeugung von elektrischer Energie genutzt werden können, erfolgt gemäß den Ansprüchen.
  • Für die Durchführung dieses Verfahren sind die folgenden funktions- und leistungsbestimmenden Bedingungen, teils zwingend, erforderlich:
    • a) dass das Verfahren nur in Schwerkraftfeldern, sowohl in natürlichen wie auch in künstlich erzeugten, zur Anwendung gebracht wird,
    • b) dass im verfahrensgemäßen System eine Flüssigkeit und ein Gas strikt voneinander getrennt in leistungsbedingter bzw. gewünschter Menge vorhanden sind, wobei
    • c) das Volumen der Flüssigkeit das Volumen des mit Gas gefüllten Raumes stets wesentlich übertrifft und dass
    • d) der Druck des Gases höher ist als der Druck des Fluids und dass
    • e) der permanent mit Gas gefüllte Raum in der jeweiligen mit Schwerkraft beaufschlagten Flüssigkeit in beliebig geformten Auftriebskörpern, die aber in ihrer Größe stufenlos veränderlich (mindestens im Verhältnis 2:1) und miteinander verbunden sein müssen, ausgestaltet ist, und dass
    • f) nämliche Auftriebskörper vorwiegend senkrecht aufsteigen bzw. sinken können, wobei ihnen ein Teil ihrer Aufstiegsenergie zur technischen Nutzung entzogen wird und wobei
    • g) die Bedingungen „d” und „e” zwecks gewünschter Leistungsgewinnung bezüglich Enddruck, Gesamtvolumen und Form der Auftriebskörper variiert werden können.
  • Schwerkraft, Fluid und Gas sowie die Druckdifferenz sind absolut erforderlich: Denn, fällt das Schwerefeld aus, kommt der Prozess zum Erliegen. Sinkt der Flüssigkeitsstand oder sinkt der Gasdruck, sinkt sofort die nutzbare Leistung, die aus dem Verfahren gezogen werden kann. Beide Systemteile, Fluid und Gas, agieren miteinander, sind jedoch strikt voneinander getrennt. Kommt es zu einer Leckage oder zur waagerechten Lage des verfahrensgemäßen Systems, fällt nur eine der Bedingungen „a” bis „f” aus, so kommt der Prozess zum Erliegen. Klar ist auch, dass einem künstlich erzeugten Schwerefeld immer weniger Energie entzogen werden kann, als zu seiner Erzeugung aufgebracht wird.
  • In seiner ersten, bevorzugten Variante bedient das Verfahren sich eines kontinuierlich umlaufenden, hohlen Bandkörpers, der in seinem Aufwärtstrum durch ein komprimiertes Gas gegen den Flüssigkeitsdruck von unten nach oben immer dicker aufgespreizt (und so die umgebende Flüssigkeit verdrängt) und der in seinem Abwärtstrum flach gepresst zusammengehalten wird (und so weniger Raum einnimmt als der Aufwärtstrum), wobei die Trumführung vorzugsweise vertikal erfolgt, aber auch an die vorgegebene Umgebung oder Behälterkontur angepasst werden kann und wobei der Gasdruck bzw. das Gasvolumen im Bandkörper beliebig und selbsttätig geregelt werden können, aber während des gewünschten Betriebszustandes permanent und rundum konstant gehalten werden, d. h., dass Druck bzw. Volumen über mindestens ein mitlaufendes Ventil überwacht und geregelt werden, wobei der Gasdruck den maximalen Flüssigkeitsdruck nur minimal übersteigen muss und wobei der Flüssigkeitsdruck im Behälter, der den Bandkörper aufnimmt (oder in einem anderen geschlossenen System), z. B. über einen Gaspuffer über dem Flüssigkeitsspiegel ebenfalls zur Leistungsregelung variiert werden kann.
  • Außer Luft und Wasser können andere Gase (H, He, N etc.) und Fluide, wie z. B. schwerere als Wasser, genutzt werden, um das Verfahren zu optimieren.
  • Weiterhin werden die innere und die äußere Schicht des kontinuierlich umlaufenden, hohlen Bandkörpers, der mehrschichtig aus endlosen flexiblen Lagen und mindestens einem elastischen, schlauchähnlichen in sich ringförmig geschlossenen Hohlkörper aufgebaut ist, wobei die innere und die äußere Schicht des Bandkörpers in Längsrichtung biegsam und flexibel, die innere Schicht quer zur Laufrichtung jedoch biegesteif aufgebaut wird und die äußere Schicht des Bandkörpers längs zur Laufrichtung auch noch elastisch und dehnbar ausgeführt ist, alle flüssigkeitsberührten Flächen strömungsgünstig präpariert.
  • In einer zweiten Variante des Verfahrens zur Nutzung von Auftriebskräften in Flüssigkeiten, besteht der kontinuierlich umlaufende, mehrschichtige und hohle Bandkörper statt einem einzigen längs laufenden bandförmigen Segment aus mehreren quer separierten und in sich abgeschlossenen Segmenten, wobei die Segmente dennoch alle störungsfrei miteinander verbunden sind, sodass der Gasdruck auch in ihnen ebenfalls rundum konstant gehalten werden kann. Die Segmente können im geöffneten bzw. geschlossenen Zustand exzentrisch zur Transportachse angeordnet sein, um damit die Leistungsausbeute zu steigern.
  • Im erfindungsgemäßen Verfahren wird die innere und die äußere Schicht des hohlen Bandkörpers bzw. seiner einzelnen Segmente im Abwärtstrum reißverschlussartig flach gepresst zusammengehalten, wobei dieser „Reißverschluss” in der oberen Umlenkung geschlossen und in der unteren Umlenkung geöffnet werden kann. Alle Varianten des Verfahrens bieten den Vorteil, dass in den Umlenkungen ohne zusätzlichen Kraftaufwand von außen der Bandkörper bzw. seine einzelnen Segmente aufgespreizt oder geschlossen werden können, da das Gasvolumen und der Gasdruck konstant gehalten werden. Es sind lediglich die üblichen Reibungsverluste in dem „Reißverschluss” und die Schließarbeit zu leisten.
  • In diesem Verfahren zur Nutzung von Auftriebskräften in Flüssigkeiten wird die im Aufwärtstrum des Bandkörpers entstehende Auftriebskraft als Drehmoment aus einem der bandtragenden Räder(paare) ausgekoppelt und in elektrische Energie konvertiert, wobei die Kraftübertragung mittels Formschluss zwischen Rad(paar) und der inneren Schicht des Bandkörpers, das hier ein formstabiler Zahnriemen sein kann, erfolgt.
  • Diese Auskopplung erfolgt vorzugsweise in der oberen, außerhalb der Flüssigkeit liegenden Umlenkung. Der Flüssigkeitsstand wird ohnehin nur soweit hoch reichen, wie die Segmente noch geöffnet sind, um einerseits den Strömungswiderstand in der Flüssigkeit nicht unnötig zu steigern und andererseits Dichtigkeitsprobleme in der Kraftübertragung bzw. zum Generator hin schon konstruktionsbedingt auszuschließen.
  • Es kann natürlich auch direkt in elektrische Energie konvertiert werden, indem (wahlweise) die innere oder die äußere Schicht des Bandkörpers magnetisch präpariert ist und an einem Lineargenerator vorbei geführt wird. Und es können auch beliebig viele und beliebig geformte magnetisch präparierte Elemente an einer beliebigen oder auch an beiden Bandseiten so befestigt sein, dass sie an einem Lineargenerator vorbei geführt werden können. Bei dieser Verfahrensvariante entfällt das leistungsmindernde Übersetzungsgetriebe für den konventionellen Generator.
  • Zur Leistungssteigerung können außerdem mehrere Bandkörper in einem Gehäuse bzw. mehrere derartige Stromerzeugungs-Systeme in Reihe geschaltet werden.
  • Das Verfahren kann unabhängig von der Bauart des Bandkörpers bzw. der Stromerzeugungs-Systeme in jedem offenen Wasser entsprechender Tiefe, in Brunnen, in natürlichen oder künstlichen und dafür gefluteten Schächten oder in Gebäuden, Behältern und auch in Schiffen oder anderen beliebigen Orten, wie auch im freien Weltraum mit vorhandener (natürlicher & künstlicher) Schwerkraft betrieben werden. Alle mechanischen Vorrichtungen sind dem Verschleiß einiger ihrer Bauteile unterworfen. Hier wird es die hauptsächlich den Bandkörper bzw. seine Segmente betreffen. Verfahrensmäßig ist vorgesehen, jeweils das komplette Stromerzeugungs-System (Bandkörper und alle tragenden Elemente sind in einer Kassette zu einer Wechseleinheit zusammengefasst) turnusmäßig auszutauschen; das kann daher relativ schnell und unkompliziert erfolgen. Das entnommene komplette System kann im Herstellerwerk unter optimalen Bedingungen renoviert werden, um danach anderenorts zum Austausch zu dienen.
  • Zur Durchführung des Verfahrens werden verschiedene Ausgestaltungen vorgeschlagen:
    Beispielsweise, dass die innere und die äußere Schicht des Bandkörpers bzw. seiner Segmente mittels Klammern in seinem Abwärtstrum flach gepresst zusammen gehalten werden, wobei diese Klammern in der oberen Umlenkung des Bandkörpers geschlossen und in der unteren Umlenkung geöffnet werden können. Weiterhin wird die innere und äußere Schicht des Bandkörpers, die zur Herabsetzung des Strömungswiderstandes mit einer entsprechenden Beschichtung bzw. einer Strukturierung (Haifischhaut) versehen ist, quer zur Laufrichtung dadurch biegesteif aufgebaut, dass metallische, hohle oder massive Stäbe so in die Bandschicht integriert sind, dass die Stäbe erstens zur Verstärkung der kraftübertragenden Zähne sowie zweitens als Lager oder Gegenlager für die Reißverschlussklammern genutzt werden können.
  • In der Variante mit den separaten, aber gasdurchleitend miteinander verbundenen Segmenten des Bandkörpers, sind diese im wesentlichen aus zwei formstabilen äußeren Schalen aufgebaut. Zwischen diesen befinden sich mehrere ziehharmonikaähnliche Kammern aus elastischem Material, die rundum und an ihren Enden so geführt werden, dass sie vertikal gegen den Auftrieb in Position gehalten sind.
  • Schwere Fluide, wie beispielsweise Fluorcarbon, sind zwar selbst recht teuer, ermöglichen aber letztendlich doch eine Kostenreduktion durch die enorme Verkürzung der Bandkörper (bei gleicher Leistung wie bei Wasser). Hinzu kommt eine deutliche Verminderung des Platzbedarfs für das Gesamtgerät.
  • Dieses Verfahren zur Tranformtion von Auftriebskraft in elektrische Energie bietet einen hohen Nutzwert für unterschiedlichste Verbraucher: vom Camping-Haushalt bis zur Aluminiumschmelze, erlaubt den Einsatz als mobiles Kraftwerk und in der Raumfahrt. Hauptanwendungsgebiet wird jedoch die dezentrale Energieversorgung auf der Erde sein, sei es in mobiler Form für Veranstaltungen auf freiem Gelände oder als Festinstallation beispielsweise an einem Eigenheim.
  • Wird ein derartiges Stromerzeugungs-System insgesamt so ausgelegt, dass zusätzlich auch noch die Spitzenlastabdeckung permanent abgesichert ist, so kann im Normalbetrieb Strom verkauft werden – womit sich die Amortisationszeit verkürzt.
  • Die Installation mehrerer, kleinerer Einheiten bringt eine eigene Notstromversorgung ganz natürlich und automatisch mit – ohne Ölkosten oder zusätzliche Infrastruktur.
  • Als ein regeneratives Stromerzeugungs-System mit beliebiger Größe, regelbarer Leistung, permanenter Verfügbarkeit und der Möglichkeit der Installation an beliebigen Standorten, bietet es mehr Vorteile als andere Systeme: Keine Brennstoffkosten und dennoch permanent verfügbar.
  • Die Kosten pro installierte kWh sind ab Baugrößen über 25 kW Leistung im Vergleich zur Photovoltaik oder zur Geothermie günstiger. Zwar bauen die Geräte bei vergleichbarer Leistung voluminöser, sind jedoch dafür leicht in Gebäude oder ins Gelände integrierbar; sozusagen unsichtbar.
  • Wesentlicher Vorteil der Auftriebskraft als regenerative Energiequelle ist die völlige Unabhängigkeit bei der Wahl des Standortes. Die Einsatzmöglichkeiten sind quasi unbegrenzt: Egal ob in Bergeshöhe oder im tiefen Tal, unabhängig von Sonne oder Wind kann es über oder unter Wasser betrieben werden.
  • Die Erfindung ermöglicht eine kostengünstige, sichere und permanente Versorgung mit elektrischer Energie. Sie bietet darüber hinaus eine hohe Umweltverträglichkeit durch die natürlich gegebene Emissionsfreiheit. Wartung und Pflege sind unkompliziert und erfolgen unter gesicherten und optimalen Bedingungen. Das größtmögliche Unfallrisiko besteht darin, dass das Wasser einfriert oder ausläuft.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 2408682 [0010]
    • DE 102008063021 [0010]
    • CA 2212238 [0010]
    • AT 509115 [0010]
    • DE 102008058261 [0011]
    • DE 102009043356 [0011]
    • DE 10109870 A1 [0012]
    • DE 102010047153 [0013]
    • JP 57-203877 A [0014]
    • JP 07-071359 A [0015]
    • FR 2893990 A1 [0016]
    • US 5944480 [0017, 0021]
    • DE 102008051230 [0017]
    • DE 202010011168 [0017]
    • DE 102011003099 [0017]
    • WO 96/02747 [0018]
    • US 3403238 [0018]
    • DE 202008000671 [0019]
    • DE 102007019932 [0021]
    • DE 102008020835 [0021]

Claims (7)

  1. Verfahren zur Transformation der dynamischen Auftriebskräfte, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren unter folgenden funktions- und leistungsbestimmenden Bedingungen, teilweise zwingend erforderlichen, durchgeführt wird: a) dass das Verfahren nur in Schwerkraftfeldern, sowohl in natürlichen wie auch in künstlich erzeugten, zur Anwendung gebracht wird, dass b) im verfahrensgemäßen System eine Flüssigkeit und ein Gas strikt voneinander getrennt in leistungsbedingter bzw. gewünschter Menge vorhanden sind, wobei c) das Volumen der Flüssigkeit das Volumen des mit Gas gefüllten Raumes stets wesentlich übertrifft und dass d) der Druck des Gases höher ist als der Druck des Fluids und dass e) der permanent mit Gas gefüllte Raum in der jeweiligen mit Schwerkraft beaufschlagten Flüssigkeit in beliebig geformten Auftriebskörpern, die aber in ihrer Größe stufenlos veränderlich (mindestens im Verhältnis 2:1) und miteinander verbunden sein müssen, ausgestaltet ist, und dass f) nämliche Auftriebskörper vorwiegend senkrecht aufsteigen bzw. sinken können, wobei ihnen ein Teil ihrer Aufstiegsenergie zur technischen Nutzung entzogen wird und wobei g) die Bedingungen „d” und „e” bezüglich Enddruck, Gesamtvolumen und Form der Auftriebskörper zwecks gewünschter Leistungsgewinnung variien können.
  2. Verfahren zur Nutzung von dynamischen Auftriebskräften nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein kontinuierlich umlaufender und hohler Bandkörper in seinem Aufwärtstrum durch ein komprimiertes Gas gegen den Flüssigkeitsdruck von unten nach oben immer dicker auf gespreizt wird und dass der Bandkörper im Abwärtstrum flach gepresst zusammengehalten wird, wobei die Trumführung vorzugsweise vertikal erfolgt, bzw. an die vorgegebene Umgebung beliebig angepasst werden kann und dass der innere Gasdruck bzw. das Gasvolumen zwar beliebig und selbsttätig über mindestens ein mitlaufendes Ventil geregelt werden kann, aber während des gewünschten Betriebszustandes permanent und rundum im gesamten Bandkörper bzw. seinen Segmenten konstant gehalten wird, wobei der Gasdruck den maximalen Flüssigkeitsdruck minimal übersteigt und wobei der Flüssigkeitsdruck über einen Gaspuffer über dem Flüssigkeitsspiegel ebenfalls zur Leistungsregelung variiert werden kann und dass auch andere Gase oder Fluide als Luft und Wasser eingesetzt werden können wobei besagter kontinuierlich umlaufende, hohle Bandkörper mehrschichtig aus endlosen flexiblen Lagen und mindestens aus einem elastischen, in sich ringförmig geschlossenen, schlauchähnlichen Hohlkörpern aufgebaut ist und dass dabei die inneren und die äußeren Schichten des Bandkörpers in Längsrichtung biegsam und flexibel sind, die innere Schicht quer zur Laufrichtung jedoch biegesteif aufgebaut wird, wobei die äußere Schicht des Bandkörpers längs zur Laufrichtung auch noch elastisch und dehnbar ausgeführt ist und dass alle flüssigkeitsberührten Flächen strömungsgünstig präpariert sind.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der kontinuierlich umlaufende, mehrschichtige endlose Bandkörper statt ein einzelnes längs laufendes Segment zu sein, aus mehreren quer separierten und in sich abgeschlossenen Segmenten aufgebaut ist, wobei die Segmente dennoch alle störungsfrei miteinander verbunden sind, sodass der Gasdruck in ihnen ebenfalls rundum konstant gehalten wird und dass die Segmente darüber hinaus im geöffneten bzw. geschlossenen Zustand exzentrisch zur Transportachse angeordnet sein können wobei die innere und die äußere Schicht des endlosen hohlen Bandkörpers bzw. seiner miteinander verbundenen Segmente reißverschlussartig in seinem jeweiligen Abwärtstrum flach gepresst zusammengehalten werden, wobei der jeweilige Bandkörper bzw. Segmente in der oberen Umlenkung geschlossen und in der unteren Umlenkung geöffnet werden.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die im Aufwärtstrum des Bandkörpers entstehende Auftriebskraft als Drehmoment aus einem der bandtragenden Räderpaare) ausgekoppelt und vorzugsweise in elektrische Energie konvertiert wird, wobei die Kraftübertragung mittels Formschluss zwischen Rad(paar) und der inneren Schicht des Bandkörpers erfolgt, die als ein Zahnriemen ausgestaltet sein kann wobei das Drehmoment vorzugsweise aus der oberen Umlenkung, die stets außerhalb und über der Flüssigkeit angeordnet sein soll, ausgekoppelt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die im Aufwärtstrum des Bandkörpers entstehende Auftriebskraft direkt in elektrische Energie konvertiert wird, indem (wahlweise) die innere oder die äußere Schicht des Bandkörpers oder auch beide magnetisch präpariert oder mit magnetisch präparierten Elementen bestückt sind und damit an einem Lineargenerator vorbei geführt werden.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Bandkörper in einem Gehäuse untergebracht sind und dass dann mehrere derartige Stromerzeugungs-Systeme leistungsmäßig in Reihe geschaltet werden.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Bandkörper unabhängig von seiner Bauart bzw., dass jedes komplette Stromerzeugungs-System in jedem offenen Wasser entsprechender Tiefe, in Brunnen, in natürlichen oder künstlichen und dafür gefluteten Schächten wie auch in Gebäuden und künstlichen Behältern sowie in Schiffen und anderen beliebigen Orten, wie auch im freien Weltraum mit vorhandener – natürlicher oder künstlicher – Schwerkraft betrieben werden kann wobei besagte Bandkörper bzw. das komplette Stromerzeugungs-System mit allen seinen Elementen (Bandkörper, Rahmen, Umlenkräder etc. als eine komplette Kassette) turnusmäßig ausgetauscht und dass das entnommene komplette Stromerzeugungs-System im Werk wieder renoviert wird, um danach anderenorts zum Austausch zu dienen.
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