DE102013013230A1

DE102013013230A1 - Windkraft und Wasserkraft

Info

Publication number: DE102013013230A1
Application number: DE201310013230
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-08-08
Filing date: 2013-08-08
Publication date: 2015-02-12

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Technologie zur Gewinnung von Rotationsenergie aus Wind- oder Wasserbewegungen, die sich von bereits bestehenden Technologien durch einfache Ausführungen und einen hohen Anteil an Nutzfläche und Nutzraum bezogen auf den beanspruchten Gesamtraum und den Räumen, welche auf Grund der Verwirbelungen der Umgebung bei anderen Technologien beansprucht wird. Daraus folgend gestaltet sich das Verhältnis zwischen Investition und Ertrag günstig. Die beispielsweise aus der Rotationsenergie zu gewinnende Elektroenergie kann ebenerdig oder auf der Wasseroberfläche oder unter der Erd- oder Wasseroberfläche gewonnen werden, wodurch sich die Problematik des entstehenden Elektrosmog günstiger darstellt als z. B. bei Windkrafträdern mit in Rotorachsenhöhe angeordneten Generatoren. Auf Grund der relativ langsamen Bewegungen der Wind- oder Wasserfangflächen ist die Beeinträchtigung des Lebensraumes der Umwelt gering. Durch die Möglichkeit der unterschiedlichsten Baugrößen der Konstruktionen ist eine hohe Variabilität in der Anwendung gegeben.

Description

Die Erfindung betrifft eine Technologie zur Gewinnung von kinetischer Energie durch die Wandlung von geradliniger oder geraden ähnlich verlaufender Energie in Rotationsenergie. Diese Gewinnung und Umwandlung kann durch verschiedene Konstruktionsweisen bewerkstelligt werden. Durch das Auffangen von Wind- oder Wasserströmungen mit Hilfe miteinander wirkenden Segeln, die sich an den Anfangs- und Endpunkten wechselseitig öffnen und schließen, entsteht eine Pendelbewegung. Durch das Anbringen von Auffangflächen an elastischen Aufhängungen wie Bäumen oder zurückfedernden Stangen zur Nutzung von Windböen. Während der Zeit des Zurückfederns kann keine Energie gewonnen werden. Die auf die Auffangflächen wirkende große Kraft wird durch einen Seilzug oder eine ähnlich geeignete Konstruktion linear weitergegeben und auf einer Welle mit Fliehkraftkupplung in Rotation umgewandelt und treibt eine Schwungmasse an, die den Impuls zeitlich streckt, so dass die gewonnene Energie gleichmäßiger in Elektroenergie umgewandelt werden kann. Konstruktionen nach dieser Technologie werden durch den natürlichen Wind in der Atmosphäre betrieben, durch auf oder absteigende Winde auf Grund unterschiedlicher Druckverhältnisse aber auch zur Nutzung von Windverhältnissen durch technische oder mechanische Ereignisse, wie z. B. durch Nutzung des erzeugten Windes durch vorüberfahrende Autos oder Züge an Straßen oder Bahngleisen.
Beim der Nutzung von Wasserkraft können diese Technologien in Flüssen, in Meeresströmungen und zivilisatorisch erzeugten Wasserbewegungen genutzt werden.
Stand der Technik
Bisher wurden durch Windkraft und Wasserkraft rotierende Konstruktionen wie Windräder in Propellerform oder Wasserräder, Schaufelräder oder ähnliche um eine Achse rotierende Gebilde in Bewegung versetzt, was die Effektivität auf Grund der begrenzten Nutzung der Fläche der wirkenden Kräfte einschränkt. Bei einem Windrad ist der Anteil der Fläche der Rotorblätter zur insgesamt benötigten Fläche, also dem Vollkreis in dem sich die Rotorblätter um ihre Welle bewegen, sehr gering, da bei einer größeren Fläche der einzelnen Rotorblätter oder einer Erhöhung der Anzahl der Rotorblätter Verwirbelungseffekte und andere störende Begleiterscheinungen entstehen, die deren Effektivität beeinträchtigen. Bei Wasserrädern und Schaufelrädern befindet sich nur ein Teil der Räder im Eingriff, also unter 50% der Gesamtfläche, so dass auch dabei die Effektivität begrenzt ist. Weiterhin sind diese Konstruktionen auf Grund ihrer Bauweise sehr aufwendig. Die Energie der Fahrzeuge im Straßenverkehr wird genutzt durch in der Straße verlegte Induktionsschleifen, die allerdings den Vortrieb der Fahrzeuge bremsen.
Ausführungsbeispiele
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden näher beschreiben.
Es zeigen:
1 Schematische Darstellung zur Umwandlung der Bewegungsform der Energie
2 Bewegungswandler mit Seilzug, Freilauf und Rückzug
3 Segelanordnung in Vorderansicht
4 Segelanordnung in Seitenansicht mit Kurbelwelle verbunden
5 Mechanik zum Öffnen und Schließen der Segelklappen
6 Windenergieabnahme von Bäumen und Segeln an elastischen Masten
7 Anordnung von Energiewandlern an Straßenrändern
8 Windenergieaufnahme durch Dachkonstruktionen und Hauswandverkleidungen
9 Wind- oder Wasserauffangkonstruktion mit Umlaufrollen mit sich selbst öffnenden und schließenden Auffangflächen an umlaufendem Band
10 Durch Wind- oder Wasserdruck verschlossene Auffangfläche,
11 Durch Wind- oder Wasserdruck geöffnete Auffangfläche
12 rotierende Drehflächenkonstruktion mit selbst öffnenden und schließenden Klappen (windrichtungsunabhängig)
13 rotierende Drehflächenkonstruktion mit selbst öffnenden und schließenden Klappen im Wasser mit Generator und Halterung
14 rotierende Drehflächenkonstruktion mit selbst öffnenden und schließenden Klappen im Wind mit Generator
15 pendelnde Paddelkonstruktion (Prinzip Darstellung)
16 pendelnde Paddelkonstruktion (Draufsicht)
17 Schwenkpaddel am Anschlag rechts
18 Schwenkpaddel am Anschlag links
Die erfindungsgemäße Technologie soll anhand von mehreren Ausführungsbeispielen sowie dazugehörigen schematischen Zeichnungen näher erläutert werden.
1 zeigt die prinzipielle Technologie zur Wandlung geradlinig oder annähernd geradlinig strömender Energie aus Wasser oder Luft in Rotationsenergie. Ein Seilzug (7) überträgt die geradlinige Bewegung vom Wind oder Wasserauffanghalter direkt oder umgeleitet über eine Umlenkrolle (4) auf eine Welle (3) und versetzt diese in Rotation.
2 zeigt einen Bewegungswandler. Das durch Wind oder Wasserauffangflächen in Zugbewegung versetzte Seil (7) wird auf einen auf einer Welle (3) befindlichen Dynamo (8) umgelenkt und treibt diesen an. Nach Erreichen der Endposition des Zugseiles (7) wird dessen Rückführung durch einen Rückzug mit Freilauf ermöglicht, um bei der nachfolgenden Zugbewegung den Generator (8) erneut in Rotation zu versetzten.
3 zeigt pendelnde Windfangflächen. Die verwendeten Windfangflächen (2) mit Windfangflächenhalter (1) sind auf einer drehbaren Lagerung (31) befestigt, die eine mit einer Kurbelwelle (20) 4 verbundene und gradversetzte Pendelbewegung ermöglicht. Die Windfangflächen (1) sind mit sich öffnenden und sich verschließenden Klappen (10) versehen, welche durch das Klappengestänge (11) und einer Kurvenbahnsteuerung mit Rollen (32), 5 in ihrer vorderen Position geschlossen werden und somit eine windundurchlässige Fläche bilden. Zeitgleich werden die Klappen der am hinteren Punkt angekommenen Windfangfläche (2) über Ihr Gestänge (11) geöffnet und bieten dadurch einen wesentlich geringeren Luftwiederstand. Die auf die geschlossene Windfangfläche (2) wirkende Windkraft erzeugt auf Grund ihrer großen nutzbaren Wirkfläche eine Kraft, die die entgegenwirkende Windfangfläche (2) in Ihre vordere Position bringt, die Fläche verschließt und die Rotorwelle (3) antreibt.
6 zeigt die Aufnahme geradlinig oder annähernd geradlinig verlaufender Energie durch einen Seilzug von einem Baum (13) oder an zurückfedernden Windfangmasten (12) befestigten Windfangflächen (2). Diese Technologie nutzt die Energie von Windböen, also wechselnde Intensität der Windkraft. Auf Grund des enormen kurzzeitigen Energieaufkommens ist es sinnvoll, eine Schwungmasse mit der Rotorwelle (3) zu beschleunigen, um die Energiewandlung durch den Dynamo zeitlich zu verlängern und die Drehzahlschwankungsspitzen abzuschwächen.
7 zeigt eine Installation von Windauffangeinheiten (14) an Straßenrändern oder Bahngleisrändern, wobei die von den entlangfahrenden Fahrzeugen erzeugte und verdrängte Luft teilweise aufgefangen und in Rotationsenergie umgewandelt wird. Die dabei freigesetzte Energie geht während der Bewegung der Fahrzeuge verloren und wird in einem Bereich zum Fahrzeug aufgenommen, der keine Erhöhung der Vortriebskraft des Fahrzeuges erfordert.
8 zeigt eine achsial bewegliche, zurückfedernde Dachkonstruktion und Hauswandverkleidung zum Auffangen von Windböen und deren Umwandlung in Rotationsenergie. Auf Grund der großen Kräfte, die kurzzeitig auf diese Flächen wirken, jedoch nur über kurze Strecken verwertbar sind, ist die Beschleunigung einer Schwungmasse zur zeitlichen Verlängerung des Umwandlungsprozesses, sinnvoll.
9 zeigt ein um zwei Rollen laufendes Band (39) mit gegen die Strömung des Wassers geschlossenen (10) und damit das Band antreibenden und mit der Strömung des Wassers teilweise geöffneten und damit einen geringeren Widerstand bildenden Wasserflächen (11) für die Nutzung von Wasserströmungen. Diese Technologie eignet sich für die Nutzung von Strömungen in geringen Tiefen.
12 zeigt eine senkrechte Wind- oder Wasser auffangende und in Rotationsenergie wandelnde Technologie, die zur Aufnahme von Strömungen aus jeder annähernd geradlinig verlaufenden Richtung geeignet ist. Durch die Wirkungsweise der schwenkbar gelagerten Verschlussplatten (28) bestimmt die Richtung der jeweils wirkenden Strömung den etwa 180 Grad großen, verschlossenen Bereich aus Strömungsrichtung gesehen rechts vom Drehpunkt der Konstruktion, welcher die Kräfte aufnimmt. Auf der jeweils entsprechenden linken Seite öffnen sich die Platten in Strömungsrichtung und bilden mit Ihrem Haltegerüst nur einen geringen Luftwiederstand. Dadurch wird eine strömungsrichtungsunabhängige Wirkungsweise erreicht. Diese Konstruktion ist durch Ihre Einfachheit kostengünstig und in unterschiedlichsten Dimensionen einsetzbar und ermöglicht eine Dezentralisierung der Energieerzeugung.
13 zeigt die in 12 beschriebene Konstruktion im Wasser mit Generator und schwimmenden Stabilisatoren, die gleichzeitig die Konstruktion tragen.
14 zeigt die in 12 beschriebene Konstruktion als Standgerät zur Windkraftwandlung z. B. auf Hochhäusern.
15 zeigt ein Flächenpendel zur Nutzung langsam fließender Strömungen, wobei auf Grund der Möglichkeit, große Druckflächen als Schwenkpaddel ausgeführt (35) an langen Schwenkpaddelgestängen (36) große Kräfte aufgenommen und in Rotationsenergie gewandelt werden können. Eine pendelnde Anordnung dieser Schwenkpaddel ist dabei durch ein Schwenkpaddelgestänge Lager gehalten und durch einen Kurbelwellentrieb miteinander verbunden, an einem schwimmenden Stabilisator angebracht. Beim Erreichen der äußeren Position der Schwenkpaddel treffen diese auf die jeweiligen Schwenkpaddelanschläge (37 oder 38) und werden dadurch, verbunden mit den weiteren Schwenkpaddeln über einen Kurbelwellentrieb, auf den Schwenkpaddelgestängen drehbar gelagert, in die entgegengesetzte Position gebracht, so dass die Bewegung in die andere Richtung fortgesetzt wird. Die eingeschwenkte Position wird durch die Paddelanschläge (40) fixiert, damit ein umklappen der Paddel verhindert und ein optimaler Winkel der Paddel eingehalten. Die aufgenommenen Kräfte der im schwenken befindlichen Paddel sind ausreichend, um den Schwenkvorgang des jeweils äußeren Paddels herbeizuführen. Die im Schwenkpaddelgestänge Lager (41) drehbaren Schwenkpaddelgestänge (36) übertragen die gewonnene Energie auf horizontal gelagerte Schiebestücke, die jeweils mit einer Kurbelwellenpleulstange verbunden sind und die Kurbelwelle (20) antreiben. Die Konstruktion wird mit mindestens drei Paddeln ausgeführt und verursacht kaum Verwirbelungen oder Schädigungen des entsprechenden Wasserareals.
Bezugszeichenliste

1: Wind- oder Wasser Auffanghalter
2: Wind- oder Wasser Auffangfläche
3: Rotorwelle
4: Umlenkrolle
5: Rotorhalter
6: Generatorhalter
7: Zugseil
8: Dynamo und Fliehkraft Kupplung
9: Wandlereinheit mit Dynamo, Fliehkraftkupplung, Seilrückzug und Schwungmasse
10: Verschlussklappen
11: Verschlussklappengestänge
12: zurückfedernder Windfangmast
13: Baum
14: Wandlereinheit
15: Fahrzeug
16: Windenergiehaus
17: rückfedernde Hausfassade
18: rückfedernde Dachkonstruktion
19: Wasserfangkörbe
20: Kurbelwelle
21: Halteseil
22: Korbklappen Steuerseil
23: Flächenpendelhalter
24: Wind- oder Wasserdruckflächen – geschlossen
25: Wind- oder Wasserdruckflächen – geöffnet
26: Flächenpendelhalter – vertikal
27: Wind- und Wasserdruckflächen
28: Verschlussplatten
29: Schwimmender Stabilisator
30: Kurbelwellenpleul
31: Lagerung für Auffangflächenhalter
32: Kurvenbahn zur Steuerung der Verschlussklappengestänge mit Rollen
33: Führung zur Öffnung der Wasserdruckflächen
34: Generator
35: Schwenkpaddel
36: Schwenkpaddelgestänge
37: Schwenkpaddelanschlag rechts
38: Schwenkpaddelanschlag links
39: Umlaufendes Band
40: Paddelanschläge
41: Schwenkpaddelgestängelager
42: Horizontal gelagerte Schiebestücke

Claims

Technologie zur Wandlung von Wind- und Wasserkraft in Rotationsenergie, dadurch gekennzeichnet, das durch das Auftreffen von Wind- oder Wasserkraft auf Flächen oder Körpern diese in Bewegung setzt und in Rotationsenergie gewandelt wird.
Technologie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das die wiegende Bewegung von Bäumen oder elastischen Masten mit Windauffangflächen durch Umlenken über Rollen in Rotationsenergie gewandelt wird.
Technologie Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass Wind oder Wasser Auffangflächen als Pendel fungieren, wobei die am Endpunkt angekommene Fläche geöffnet wird, die am Anfangspunkt angekommene Fläche geschlossen wird und sich die Pendelbewegung bei entsprechender Wind- oder Wasserbewegung ständig wiederholt und die aufgefangene Energie in Rotationsenergie umgewandelt wird.
Technologie nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, das entlang von Straßenrändern oder Bahngleisen entsprechende Geräte aufgestellt werden, die einen Teil des erzeugten Windes der die Straße oder die Bahngleise nutzenden Fahrzeuge auffangen und in Rotationsenergie oder direkt in Elektroenergie umwandeln.
Technologie nach mindestens einem der gestellten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Komplette Dachkonstruktionen von Gebäuden oder Gebäudeverkleidungen beweglich und zurückfedernd montiert sind und die durch den auftreffenden Wind erzeugte Bewegung in Rotationsenergie umgewandelt wird.
Technologie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das in Wasser sich in mit der Strömung sich bewegenden und dabei geschlossenen Auffangflächen und gegen die Strömung sich bewegenden und dabei zum Teil geöffneten Auffangflächen Energie aufnehmen und in Rotation umgewandelt wird.
Technologie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das durch wechselseitig öffnende Paddel oder Ruder die Strömung zur Verschiebung der Position der Paddel oder Ruder genutzt und in Rotationsenergie umgewandelt wird.
Technologie nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, das durch eine Drehflächenkonstruktion (12) mit selbst öffnenden und selbst schließenden Klappen der Drehflächenkonstruktionsträger in Rotation versetzt wird, unabhängig, aus welcher horizontal nahen Richtung die Strömung auftrifft.