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Kompressorauftriebsanlage in Wasseranlagen und dazugehöriges Verfahren zur Energieerzeugung in Seen und gebauten Wasseranlagen.
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Die entgegengesetzt wirkende Gravitationskraft zur Auftriebskraft zwecks Energiegewinnung wird bereits in verschiedenen Schriften beschrieben. So wird in der Schrift
DE 196 19 702 A1 ein Gravitationsgenerator zur Umwandlung der Gravitationskraft und der entgegengesetzt wirkenden Auftriebskraft in andere Energieformen beschrieben. Die hier beschriebene Erfindung benutzt eine permanente Bewegung unter Nutzung beider Kräfte. Auf einer Drehschieb ist dazu ein Rohrsystem befestigt, welches so beschaffen ist, dass Wasser bedingt durch die Fliehkraft eine für feste Körper durchgängige Drucksperre bildet. Die Drucksperre trennt zwei Medien voneinander, so dass die entgegengesetzt wirkenden Gravitations- und Auftriebskräfte gleichzeitig auf einen Körper wirken können, der die Drucksperre und die beiden Medien passiert und dadurch eine permanente Bewegung ausführen muss, welche zur Energiegewinnung genutzt werden kann. Die gewonnene Energiemenge ist größer als die Energiemenge, die benötigt wird, um die Zentrifuge in Gang zu halten. Vorzugsweise wird hiermit Elektroenergie erzeugt.
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In der Schrift
DE 10 2011 018 425 A1 wird ein Gravitations-Kraftwerk zur Energieerzeugung ebenfalls mittels Auftriebskräften und Gravitationskräften beschrieben. In einem beliebig großen und tiefen Wasser-Bassin, in einem See oder dem Meer wird in einem Kunststoff-Behälter mittels einer künstlich erzeugten separaten Luftblase mit deren Auftrieb Wasser in den Behälter gesaugt. Dieser kubische, von allen Seiten geschlossene Behälter mit beliebigen Ausmaßen ist am Boden befestigt. Der elastische Behälter befindet sich in einem relativ leichten, viereckigen, korbartigen und wasserdurchlässigen Gerüst, das den elastischen Behälter von allen Seiten begrenzt. Der obere Teil des Behälters besteht aus einem scheren Deckel mit einer Turbine in seiner Mitte. Die Größe der Luftblase ist so bemessen, dass sie mit Druckluft vollständig aufgeblasen, so viel Auftrieb erzeugt, um den schweren Deckel mit der Turbine damit nach oben zu bewegen, Die Pressluftblase hat nach einiger Zeit die Größe des Rauminhalts äquivalent der Masse des Gewichts, das von oben drückt. Noch mehr eingepresste Luft lässt die Platte und die darin befindliche Turbine dann nach oben steigen. Hierdurch wird Wasser über Turbinen im unteren Bereich des Behälters am Boden angesaugt, was zusätzlich zur Energieerzeugung genutzt wird. Erreicht die Deckplatte mit der Turbine den obersten Punkt, wird eine Öffnung zur Turbine geöffnet und der Deckel mit Turbine sinkt nach unten und die Turbine erzeugt elektrischen Strom. Dieser Vorgang wiederholt sich laufend bei entsprechendem Wechsel mit einem geschlossenen und offenen Deckel.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Wasseranlage zu schaffen, die Kompressoren, befestigt an zwei parallelen Endlosseilen, und die auf die Kompressoren wirkende Gravitationskräfte zu einer Abwärtsbewegung der Kompressoren und damit eine Bewegung des Seils ermöglicht und am Tiefpunkt ein volumenveränderbarer Auftriebsbehälter am Kompressor mit Luft gefüllt wird und somit ein Auftrieb auf die Kompressoren wirkt und somit eine ziehende Kraft durch die Kompressoren auf die Seile wirkt. Die Seile sind dazu um Umlenkrollenpaaren geführt, wobei eine Umlenkrolle mit einem Elektrogenerator verbunden ist.
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Der wesentliche Vorteil der vorliegenden Erfindung als eine neue Lösung der erneuerbaren Energieerzeugung besteht insbesondere darin, dass die Anlage unabhängig von äußeren Bedingungen, wie z. B. Sonne oder Wind, arbeitet. Die Anlage kann in bestehende Seen installiert werden. Es sind jedoch auch extra dafür gebaute Wasseranlagen denkbar, die dann den Vorteil besitzen, dass diese bei entsprechender Ausführung auch bei Minusgraden einsatzfähig sind. Eine negative Belastung der Umwelt durch Geräusche oder anderweitiger Umstände ist nicht gegeben. Bei einer eigenständigen Wasseranlage können sonst notwendige Bauteile, wie z. B. die Pontonanlage, entfallen. Es sind auch Anlagen für kleine Vebrauchereinheiten denkbar.
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Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch die konstruktive Lösung nach Anspruch 1 gelöst.
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Bei der Weiterbildung nach Anspruch 2 besitzen die Stromabnehmerarme der Kompressoren Auftriebselemente. Hierdurch ist eine mechanische Lösung für die Betätigung der Ventile zwischen Druckbehälter des Kompressors und Auftriebseinheit gegeben.
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Nach Anspruch 3 ist nach der Umlenkrolle an der Wasseraustrittsseite eine Komprimierungseinrichtung für die Auftriebseinheit angeordnet. Dadurch wird die Auftriebseinheit wieder im Volumen minimiert.
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Das unterste Umlenkrollenpaar ist nach Anspruch 4 mit der Pontonanlage höhenverstellbar verbunden. So können z.B. durch das Eigengewicht dieses Umlenkrollenpaars die Seile gespannt werden.
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Bei der Weiterbildung nach Anspruch 5 sind die Stromabnehmerschienen noch vor der Wasserlinie nicht mehr elektrisch leitend und nur noch als Führung für die Stromabnehmerarme ausgebildet. Der oder die Stromabnehmerarme halten somit das Ventil zwischen Druckbehälter und Auftriebseinheit geschlossen. Das Auftriebselement am Stromabnehmerarm bewirkt dann beim Eintauchen in das Wasser die gleiche Stellung des Stromabnehmerarmes wie an der Stromabnehmerschiene.
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Die Öffnung und Schließung der Ventile an der Auftriebseinheit ist nach Anspruch 6 auch mittels Funksensoren steuerbar.
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Die Auftriebseinheiten können nach Anspruch 7 und 8 unterschiedlichste Formen und Aufbauten besitzen. So kann die Auftriebseinheit eine oder mehrere Seitenwände in einer balgartigen Ausführung besitzen. Die Auftriebseinheit kann jedoch auch aus einem Luftsack bestehen.
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Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 den schematischen, mechanischen Aufbau der Kompressorauftriebsanlage in der Seitenansicht und
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2 die Seitenansicht der Kompressorauftriebsanlage um 90 Grad gedreht.
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Die Kompressorauftriebsanlage in Wasseranlagen zur Energieerzeugung besteht aus einer Pontonanlage 1 mit einer daran befestigten Seilführungsanlage mit zwei parallel verlaufenden Seilen 2 und den daran angekoppelten und untereinander beabstandeten Kompressoren 3 mit mindestens drei Umlenkrollenpaaren 4, 5 und 6. Zwei Umlenkrollenpaare 4 und 5 sind oberhalb der Wasserlinie 7 angeordnet. Eine dieser Umlenkrollenpaare 4 oder 5 ist mit einem Elektrogenerator 8 verbunden. Zwischen den beiden Umlenkrollenpaaren 4 und 5 sind zwei Stromschienen 9 für die Kompressoren 3 bzw. deren Stromabnehmerarme 11 angeordnet. Mittels zwei Stromabnehmerarmen 11 pro Kompressor 3 ist eine elektrische Verbindung zwischen den Stromschienen 9 und Kompressor 3 gegeben. Die Kompressoren 3 können somit jeweils die an den Kompressoren 3 angedockten Druckluftbehälter so lange befüllen, so lange die Kompressoren 3 die Verbindung zu den Stromschienen 9 haben. Die Kompressoren 3 besitzen weiterhin eine volumenveränderbare Auftriebseinheit 10. Die Auftriebseinheiten 10 werden vorzugsweise durch mechanische Betätigungselemente zur Auslösung der Be- und Entlüftung gesteuert, z. B. die Ventilbedienung bzw. durch eine Komprimierungseinrichtung 13, die weiter unten noch ausführlicher beschrieben wird. Es ist jedoch auch denkbar, dass die Öffnung und Schließung der Ventile an der Auftriebseinheit 10 mittels Funksensoren oder Magnetschalter steuerbar sind.
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An den Stromabnehmerarmen 10 sind Auftriebselemente 12 angeordnet, die die Stromabnehmerarme 10 in der Stellung wie an der Stromschiene 9 halten und somit die Ventile zwischen Druckbehälter und Auftriebseinheit 10 geschlossen halten und dies bis zum Umlenkrollenpaar 6. Nachdem ein Kompressor 3 um das Umlenkrollenpaar 6 gefahren ist, wirkt das Auftriebselement 12 entgegen der bisherigen Richtung, d.h. das Ventil zwischen Druckbehälter und Auftriebseinheit 10 wird durch einen Stromabnehmerarm 10 geöffnet und der Überdruck des Druckbehälters strömt in die Auftriebseinheit 10, der sich aufbläht und somit einen Auftrieb auf die Seilführungsanlage ausübt.
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Nach dem Verlassen des jeweiligen Kompressors 3 aus dem Wasser ist eine Komprimierungseinrichtung 13 über der Wasserlinie 7 für die Auftriebseinheit 10 vorgesehen. Diese Komprimierungseinrichtung 13 drückt die Auftriebseinheit 10 luftleer. Dazu kann die Komprimierungseinrichtung 13 z. B. trichterförmig im Bereich der Lauflinie der Kompressoren 3 angeordnet sein. Die Komprimierungseinrichtung 13 besitzt rechts und links jeweils einen Schlitz, um die Befestigungselemente der Kompressoren 3 zu den Seilen 2 hindurchlaufen zu lassen. Diese Komprimierungseinrichtung 13 kann vor oder nach dem Umlenkrollenpaar 4 angeordnet sein.
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Die Stromabnehmerschienen 9 sind parallelverlaufend mit der Wasserlinie 7 und vorteilhaft noch vor der Wasserlinie 7 nicht mehr elektrisch leitend ausgeführt, aber in einem Bogen bis unter die Wasserlinie 7 geführt. Sie dient in diesem Bereich nur noch als Führung für den oder die Stromabnehmerarme 11, der/ die damit das Ventil zwischen Druckbehälter und Auftriebseinheit 10 geschlossen hält.
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Das unterste Umlenkrollenpaar 6 ist mit der Pontonanlage 1 höhenverstellbar verbunden. Damit ist eine Einstellung der Spannung der Seile 2 möglich. Dies ist jedoch auch schon durch das Eigengewicht des Umlenkrollenpaares 6 denkbar.
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Der Auftriebseinheit 10 ist volumenveränderbar ausgeführt. Hierzu besitzt es eine oder mehrere balgartige Seitenwände oder er besteht aus einem Luftsack.
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Die derzeit mechanische Lösung, insbesondere die Einstellung der Ventile ist natürlich auch durch elektronische Bauelemente realisierbar.
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Das Verfahren zur Energieerzeugung mittels einer Kompressorauftriebsanlage basiert auf der Ausnutzung der Gravitation und des Auftriebes von volumenveränderbaren Auftriebseinheiten 10. Beim Austritt der Kompressoren 3 aus dem Wasser werden mittels mechanischer Elemente, einer Komprimierungseinrichtung 13, die Auftriebseinheit 10 entlüftet und komprimiert. Nach dem Umlenkrollenpaar 4 beziehen die Kompressoren 3 mittels der Stromabnehmerarme 11 an den Stromschiene 9 Energie zur Inbetriebnahme der Kompressoren 3. Der Druckbehälter wird während der Führung des Kompressors 3 an den Stromschienen 9 mit Druckluft befüllt. Nach dem Umlenkrollenpaar 5 tauchen die Kompressoren 3 in die Wasserlinie 7 ein und bewegen die Seile 2 auf Grund ihres Gewichtes nach unten und damit das Umlenkrollenpaar 5 mit dem Generator 8 zur Elektroenergieerzeugung. Nach dem Umlenkrollenpaar 6 bewegen sich die Kompressoren 3 nach oben. Bei der Umkehr der Bewegungsrichtung der Kompressoren 3, also nach dem Umlenkrollenpaar 6 öffnen der oder die Stromabnehmerarme 11 mit den Auftriebselementen 12 ein Ventil zwischen Auftriebseinheit 10 und Druckbehälter des Kompressors 3. Damit wird die volumenveränderbare Auftriebseinheit 10 mit Luft gefüllt und weitet sich damit auf. Hierdurch wird ein Auftrieb erzeugt, der die Seile 2 mit den daran befestigten Kompressoren 3 nach oben in Richtung Umlenkrollenpaar 4 zieht.
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Nach dem Austreten der Kompressoren 3 aus der Wasserlinie 7 und den damit wegfallenden Auftrieb am Stromabnehmerarm 11 mit dem Auftriebselement 12 wird ein Ventil an der Auftriebseinheit 10 geöffnet und somit kann die Luft aus der Auftriebseinheit 10 austreten. Die Öffnung des Ventils durch die Stellung der Stromabnehmerarme 11 an den Stromschienen 9 wird erst mit dem Eintauchen des Kompressors 3 in die Wasserlinie 7 geschlossen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Pontonanlage
- 2
- Seil
- 3
- Kompressor
- 4
- Umlenkrollenpaar
- 5
- Umlenkrollenpaar mit Generator
- 6
- Umlenkrollenpaar verstellbar
- 7
- Wasserlinie
- 8
- Generator
- 9
- Stromschiene
- 10
- Auftriebseinheit
- 11
- Stromabnehmerarm
- 12
- Auftriebselement
- 13
- Komprimierungseinrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19619702 A1 [0002]
- DE 102011018425 A1 [0003]
