DE102014001114B3

DE102014001114B3 - Aufwindkraftwerk / Aufwindzentrifuge

Info

Publication number: DE102014001114B3
Application number: DE102014001114.3A
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-01-28
Filing date: 2014-01-28
Publication date: 2015-06-11
Anticipated expiration: 2034-01-29

Abstract

Die vorgelegte Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Energie aus einem Aufwindkraftwerk/einer Aufwindzentrifuge. Gelöst wird die die Aufgabe durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und durch einen Gegenstand nach Anspruch 3. Die Unteransprüche stellen vorteilhafte Weiterbildungen dar. Erfindungsgemäss ist vorgesehen, dass ein um seine Längsachse mit einer Drehfrequenz rotierender, an beiden Seiten offener Hohlzylinder einen Aufwindkamin bildet, welcher als Aufwindzentrifuge wirkt, und somit die Luft in diesem Aufwindkamin radial beschleunigt, und an den Wandungen verdichtet, wodurch im Zentrum des Aufwindkamins ein Unterdruck entsteht. Im Bereich dieses Unterdrucks kondensiert der am unteren Ende des Aufwindkamins zugeführte Wasserdampf, wodurch weitere Umgebungsluft angesaugt wird. Die Vorrichtung wird am Beispiel eines Kühlturms für die Abwärme von Dampfkraftwerken erläutert.

Description

Die vorgelegte Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Energie aus einem Aufwindkraftwerk/einer Aufwindzentrifuge.
In den Druckschriften
DE 39 18 764 A1
WO 2012/079 555 A1
WO 95/16 858 A1
WO 2010/094 310 A2
US 4 935 639 A
werden Vorrichtungen und Verfahren zur Gewinnung von Energie aus einem Aufwindkraftwerk beschrieben, von denen aber keine die hier vorgelegte Erfindung betrifft, deren Aufgabe darin besteht, die Kondensation von gasförmigem Wasserdampf zu flüssigem Wasser und die damit einhergehende Volumenreduktion zur Gewinnung von Aufwindenergie effizienter zu nutzen
Gelöst wird die die Aufgabe durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und durch einen Gegenstand nach Anspruch 3.
Die Unteransprüche stellen vorteilhafte Weiterbildungen dar.
Erfindungsgemäss ist vorgesehen,
dass ein um seine Längsachse mit einer Drehfrequenz rotierender, an beiden Seiten offener Hohlzylinder einen Aufwindkamin bildet, welcher als Aufwindzentrifuge wirkt, und somit die Luft in diesem Aufwindkamin radial beschleunigt, und an den Wandungen verdichtet, wodurch im Zentrum des Aufwindkamins ein Unterdruck entsteht.
Im Bereich dieses Unterdrucks kondensiert der am unteren Ende des Aufwindkamins zugeführte Wasserdampf, wodurch weitere Umgebungsluft angesaugt wird.
Die Vorrichtung wird am Beispiel eines Kühlturms für die Abwärme von Dampfkraftwerken erläutert.
Durch diesen Kühlturm wird eine Wärmesenke zur Kondensation des Kühlwasserdampfs geschaffen, die Temperatur des Kondensats weiter abgesenkt, als das mit den bekannten Kühltürmen möglich ist, und zusätzlich ein Teil der Abwärme des Dampfkraftwerks in elektrischen Strom umgewandelt.
Des Weiteren ermöglichen die in weiten Grenzen einstellbaren Arbeitsparameter der Aufwindzentrifuge auch eine vollständigere Trocknung der aus dem Kühlturm austretenden Abluft, wodurch der Wasserverbrauch, sowie auch die bei den bekannten Kühltürmen auftretenden Dampfwolken reduziert werden, die zu einer Veränderung des Mikroklimas führen können.
Dabei entsteht ein zusätzlicher Volumenstrom, welcher durch die Kondensation des Kühlwasserdampfs erzeugt wird.
Der gesamte Volumenstrom ist abhängig von der Menge der Umgebungsluft, in welcher das Kühlwasser verdampft wird, und damit von der Auslegung der Aufwindzentrifuge, wie Durchmesser und Drehzahl, welche den Druckabfall in ihrem Inneren bewirken.
Die dabei angesaugte Umgebungsluft muss durch die Zentrifuge beschleunigt, und dafür muss Antriebsenergie aufgewendet werden.
Diese wird aber durch die Turbine zu einem Teil wieder zurückgewonnen.
Im Kühlturm von Großkraftwerken werden etwa 1500 Kilogramm Wasser in der Sekunde in Wasserdampf umgewandelt.
Bei der Kondensation von 1500 kg/sec Wasserdampf verringert sich dessen Volumen um ca. 2,5 Mio m³/sec.
Daraus ergibt sich eine zusätzliche Strömungsleistung für die angesaugte Umgebungsluft welche von der Turbine in elektrischen Strom umgewandelt wird.
Bei einem Durchmesser v. 150 m ergibt sich über den Querschnitt v. 17672 m² eine Strömungsgeschwindigkeit für die zusätzlich angesaugte Umgebungsluft v. 141 m/sec.
Die Erfindung wird anhand der Abbildung Blatt 1/1 in einem Ausführungsbeispiel beschrieben.
In einem Kühlturm 1 wird ein beidseitig offener Hohlzylinder 2, welcher innen Leitflächen 2a aufweist, konzentrisch und um seine Längsachse drehbar mit den Lagern 3 berührungsfrei gelagert.
Dieser Hohlzylinder wird von einem Läufer 4, welcher zusammen mit dem Stator 5 einen Elektromotor bildet, angetrieben und wirkt als Aufwindzentrifuge.
Die Turbine 7 bildet zusammen mit dem Rotor 6 und dem Stator 5 einen Generator.
Durch die Rotation der Aufwindzentrifuge wird die Luft 8 an ihrer Wandung verdichtet, wodurch sich in ihrem Zentrum ein Bereich geringeren Luftdrucks 9 bildet.
Die verdichtete Luft 8 wird im Bereich 11 zusätzlich in vertikaler Richtung beschleunigt und verhindert durch den Venturi-Effekt, sowie auch durch ihre kinetische Energie 10, dass Umgebungsluft vom oberen Ende in die Aufwindzentrifuge einströmen kann.
In die von ihrem unteren Ende in die Aufwindzentrifuge einströmende Umgebungsluft 12 wird das Kühlwasser 13 eingesprüht und sättigt sie mit Wasserdampf, wodurch sich ihr Volumen vor dem Entritt in die Turbine 7 vergrössert.
Im Bereich 9 kondensiert der Wasserdampf, durch den aus dieser Volumendifferenz resultierenden Volumenstrom wird die Turbine 7 angetrieben.
Das Kondensat 14 wird durch Öffnungen in der Wandung der Aufwindzentrifuge nach aussen abgeführt.
Bezugszeichenliste

1: Kühlturm
2: Zentrifuge/Hohlzylinder
2a: Leitflächen
3: Lager
4: Läufer
5: Stator
6: Rotor
7: Turbine
8: Luft
9: Bereich geringeren Luftdrucks
10: kinetische Energie Luftstrom
11: Bereich zusätzlicher Beschleunigung
12: Umgebungsluft
13: Kühlwasser
14: Kondensat

Claims

Verfahren zur Gewinnung von Energie aus einem Aufwindkraftwerk, wobei ein auf beiden Enden offener Hohlzylinder 2 einen Aufwindkamin bildet, welcher mit einer Drehfrequenz um seine Längsachse in Rotation versetzt wird und somit eine Aufwindzentrifuge bildet, wobei durch die Rotation der Aufwindzentrifuge die einströmende Luft 8 an ihrer Wandung verdichtet wird und somit im Zentrum einen Bereich 9 geringeren Luftdrucks bildet, in dem der Wasserdampf kondensiert, der in der einströmenden Umgebungsluft 12, welche mit Kühlwasser 13, insbesondere aus der Abwärme von Dampfkraftwerken, eingesprüht wird, entsteht, wodurch die kinetische Energie der einströmenden Luft über eine Turbine 7 in elektrischen Strom umgewandelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die einstellbaren Arbeitsparameter der Aufwindzentrifuge bis zu einer vollständigen Trocknung der aus dem Hohlzylinder 2 austretenden Abluft verändert werden können.
Aufwindzentrifuge zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Aufwindzentrifuge einen auf beiden Enden offenen Hohlzylinder 2 umfasst, der einen Aufwindkamin bildet, welcher mit einer Drehfrequenz um seine Längsachse in Rotation versetzt wird, wobei die kinetische Energie der einströmenden Luft über eine Turbine 7 in elektrischen Strom umgewandelt wird.
Aufwindzentrifuge nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die im Aufwindkamin befindliche Turbine 7 einen Rotor 6 antreibt, der zusammen mit einem in der Basis des Aufwindkamins angeordneten Stator 5 einen Generator bildet.
Aufwindzentrifuge nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufwindkamin von einem Läufer 4, der mit dem Stator 5 einen Elektromotor bildet, angetrieben wird.
Aufwindzentrifuge nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerung des Aufwindkamins berührungsfrei erfolgt.
Aufwindzentrifuge nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufwindkamin der Kühlturm 1 eines Dampfkraftwerks ist.