DE102016204121A1

DE102016204121A1 - Anlage zur energiegewinnung

Info

Publication number: DE102016204121A1
Application number: DE102016204121.5A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-03-14
Filing date: 2016-03-14
Publication date: 2017-09-14

Abstract

Eine Anlage (1) zur Energiegewinnung umfasst einen Rotor (2, 4), wenigstens einen Luftkanal (16–19), der eingerichtet ist, um eine Luftströmung zu dem Rotor zu führen (2, 4), und eine Einrichtung (30, 31, 38) zum Hervorrufen einer entlang des wenigstens einen Luftkanals (16–19) örtlich variierenden Luftfeuchte. Die Einrichtung (30, 31, 38) ist ausgestaltet, um die Luftfeuchte so einzustellen, dass die Luftfeuchte wenigstens entlang eines Abschnitts des wenigstens einen Luftkanals (16–19) in einer Richtung zum Rotor (2, 4) hin zunimmt. Auf diese Weise wird eine Luftströmung erzeugt, die auch durch die örtlich variierende Luftfeuchte angetrieben wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Energiegewinnung. Die Erfindung betrifft insbesondere eine Anlage, bei der ein Rotor von einer Luftströmung drehend angetrieben wird, um elektrische Energie zu erzeugen.
Anlagen, bei denen die kinetische Energie einer Luftströmung in elektrische Energie umgesetzt wird, werden mittlerweile weithin eingesetzt. Beispiele für derartige Anlagen beinhalten Windenergieanlagen oder Aufwindkraftwerke. Der Einsatz von Windkraftwerken ist mittlerweile weit verbreitet, doch ist ein lohnender Einsatz häufig nur in Regionen mit ausreichend hoher mittlerer Windgeschwindigkeit möglich. In derartigen Regionen können jedoch häufig auch Windbedingungen mit Windgeschwindigkeitsspitzen aufweisen, die ein Abschalten von Windkraftanlagen erfordern. Dadurch wird die Zahl der Betriebsstunden der Anlage verringert.
Herkömmliche Aufwindkraftwerke nutzen die Abnahme der Luftdichte mit zunehmender Temperatur, um eine Luftströmung hervorzurufen, die einen Rotor zur Energiegewinnung antreibt. Dadurch wird ein Einsatz unabhängig von vorherrschenden Windgeschwindigkeiten möglich.
Es besteht weiterhin ein Bedarf daran, Anlagen zur Energiegewinnung anzugeben, die auch in Gebieten einsetzbar sind, in denen nur geringe Windgeschwindigkeiten vorherrschen oder Windstille herrscht. Es besteht insbesondere ein Bedarf an derartigen Anlagen, bei denen eine Luftströmung hervorgerufen wird, indem die Dichte von Luft beeinflusst wird.
Erfindungsgemäß wird eine Anlage und ein Verfahren zur Energiegewinnung angegeben, wie sie in den unabhängigen Ansprüchen definiert sind. Die abhängigen Ansprüche definieren Ausführungsbeispiele.
Nach einem Aspekt wird eine Anlage zur Energiegewinnung angegeben, die einen Rotor und mindestens einen Luftkanal, der eingerichtet ist, um eine Luftströmung zu dem Rotor zu führen, umfasst. Die Anlage umfasst eine Einrichtung zum Hervorrufen einer entlang des wenigstens einen Luftkanals örtlich variierenden Luftfeuchte, wobei die Einrichtung ausgestaltet ist, um die Luftfeuchte so einzustellen, dass die Luftfeuchte wenigstens entlang eines Abschnitts des Luftkanals in einer Richtung zum Rotor hin zunimmt.
Bei der Anlage wird ausgenutzt, dass die Luftdichte mit zunehmender Luftfeuchte abnimmt. Als Maß für die Luftfeuchte kann der Wasserdampfpartialdruck dienen. Als Maß für die Luftfeuchte kann auch der Quotient aus Wasserdampfpartialdruck und Gesamt-Luftdruck dienen. Die Anlage kann so ausgestaltet sein, dass ein örtlich veränderlicher Wasserdampfpartialdruck in der Luft erzeugt wird, so dass die resultierende, örtlich veränderliche Luftdichte zu der Luftströmung führt oder die Luftströmung mit antreibt, die den Rotor in Drehung versetzt.
Die Anlage kann eine Mehrzahl von Luftkanälen umfassen. Die Anlage kann ausgestaltet sein, um die örtlich veränderliche Luftfeuchte so einzustellen, dass für jeden Luftkanal der Mehrzahl von Luftkanälen die Luftfeuchte entlang des entsprechenden Luftkanals kontinuierlich in der Richtung zum Rotor hin zunimmt. Auf diese Weise kann in mehreren Luftkanälen eine Luftströmung, die durch eine entlang des Luftkanals örtlich veränderliche Luftfeuchte mit angetrieben wird, hervorgerufen werden.
Die Einrichtung zum Erzeugen der örtlich veränderlichen Luftfeuchte kann ausgestaltet sein, um in einem Wasserreservoir enthaltenes Wasser zu erwärmen. Die Mehrzahl von Luftkanälen kann an ihrer Unterseite von in dem Wasserreservoir enthaltenem Wasser begrenzt sein.
Das Wasserreservoir kann kreisförmig oder kreisringförmig sein. Die Einrichtung zum Erzeugen der örtlich veränderlichen Luftfeuchte kann ausgestaltet sein, um an der Oberfläche von in dem Wasserreservoir enthaltenem Wasser eine in Radialrichtung nach außen hin abnehmende Temperatur einzustellen.
Die Einrichtung zum Erzeugen der örtlich veränderlichen Luftfeuchte kann ausgestaltet sein, um in einem Abschnitt des Wasserreservoirs Wasser durch Sonnenlichteinstrahlung zu erwärmen. Dazu kann eine Abdeckung der Luftkanäle transparent oder transluzent sein. In dem Wasserreservoir kann ein Element mit einer Sonnenlicht absorbierenden Oberfläche vorgesehen sein, um Wasser zu erwärmen.
Die Einrichtung zum Erzeugen der örtlich veränderlichen Luftfeuchte kann ausgestaltet sein, um eine Wasserströmung in dem Wasserreservoir hervorzurufen. Durch die Strömung kann auf einfache Weise eine an der Wasseroberfläche örtlich veränderliche Wassertemperatur hervorgerufen werden.
Die Einrichtung zum Erzeugen der örtlich veränderlichen Luftfeuchte kann ausgestaltet sein, um die Wasserströmung so hervorzurufen, dass an einer Oberfläche des in dem Wasserreservoir enthaltenen Wassers das erwärmte Wasser radial nach außen strömt. In Kombination mit spiralförmig verlaufenden Luftkanälen kann so wirksam eine örtlich variierende Luftfeuchte erzeugt werden.
Der Rotor kann um eine Achse drehbar gelagert sein. Mehrere Trennwände, die den wenigstens einen Luftkanal seitlich begrenzen, können spiralförmig um die Achse verlaufen. Dadurch wird die effektive Länge des wenigstens einen Luftkanals vergrößert, so dass die Einstellung einer größeren Differenz des Wasserdampfpartialdrucks zwischen einem Einlass des Luftkanals und einem Auslass des Luftkanals erleichtert wird.
Die Anlage kann so eingerichtet sein, dass eine Abmessung eines Rotorblatts und insbesondere die Abmessungen aller Rotorblätter abhängig von einer Drehzahl des Rotors veränderbar sind. Dazu kann ein Rotorblatt jeweils wenigstens zwei relativ zueinander verschiebbare Rotorblattteile umfassen. Ein Aktor kann mit einem Drehzahlsensor gekoppelt sein, um die zueinander verschiebbaren Rotorblattteile abhängig von einem Ausgangssignal des Drehzahlsensors zueinander relativ zueinander zu verschieben, um so die Abmessung des Rotorblatts, insbesondere eine Länge des Rotorblatts in einer Richtung parallel oder quer zur Drehachse, einzustellen.
An Enden der Trennwände, die den Auslass des wenigstens einen Luftkanals definieren, kann eine verstellbare Luftlenkeinrichtung beweglich angeordnet sein.
Der wenigstens eine Luftkanal kann nach oben mit einer Abdeckung abgeschlossen sein. Die Abdeckung kann transparent oder transluzent sein.
Die Abdeckung kann in einen zentralen Kamin der Anlage münden. Der Rotor kann in dem Kamin angeordnet sein. Auf diese Weise können Anordnungen, wie sie aus herkömmlichen Aufwindkraftwerken bekannt sind, zur Energiegewinnung eingesetzt werden.
Die Anlage kann einen weiteren Rotor umfassen, der an einem Auslassbereich des wenigstens einen Luftkanals vorgesehen ist.
Nach einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zur Energiegewinnung mit einer Anlage angegeben, bei der ein Rotor von einer Luftströmung angetrieben wird. Bei dem Verfahren wird eine örtlich veränderliche Luftfeuchte erzeugt, um die Luftströmung zum Antreiben des Rotors anzutreiben.
Zum Erzeugen der örtlich veränderlichen Luftfeuchte kann Wasser in einem Wasserreservoir, das an wenigstens einen Luftkanal zum Führen der Luftströmung angrenzt, lokal erwärmt werden. An einer Oberfläche von in dem Wasserreservoir enthaltenem Wasser kann eine Wasserströmung hervorgerufen werden.
Das Wasser kann in wenigstens einem Abschnitt des Wasserreservoirs durch Sonnenlichteinstrahlung erwärmt werden.
Das Verfahren kann mit der Anlage nach einem Aspekt oder Ausführungsbeispiel durchgeführt werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben.
1 ist eine Schnittansicht einer Anlage nach einem Ausführungsbeispiel in einer vertikalen Schnittebene.
2 ist eine weitere Schnittansicht der Anlage von 1 in einer horizontalen Schnittebene.
3 illustriert eine Einstellung eines Rotorblatts bei der Anlage von 1.
4 ist eine schematische Darstellung eines Strömungsfelds an einer Wasseroberfläche eines Wasserreservoirs der Anlage von 1.
5 veranschaulicht ein Temperaturprofil von Wasser an der Wasseroberfläche des Wasserreservoirs der Anlage von 1.
6 ist eine Draufsicht eines im Wasserreservoir angeordneten Elements zur lokalen Erwärmung des Wassers.
In den Figuren bezeichnen ähnliche oder identische Bezugszeichen ähnliche oder identische Elemente.
1 ist eine Schnittansicht einer Anlage 1 zur Energiegewinnung nach einem Ausführungsbeispiel. In der Ansicht von 1 liegt die Schnittebene in einer vertikalen Ebene, die durch eine Rotationsachse eines Rotors 2 verläuft.
Die Anlage 1 weist einen Rotor 2 mit mehreren Rotorblättern 3 auf. Ein weiterer Rotor 4 mit Rotorblättern 5 kann vorhanden sein. Der Rotor 2 ist um eine Drehachse 7 drehbar gelagert. Ein Stromgenerator 6 ist mit dem Rotor 2 verbunden und wird zur Gewinnung elektrischer Energie von dem Rotor 2 drehend angetrieben. Falls die Anlage 1 den weiteren Rotor 4 aufweist, ist dieser ebenfalls mit dem Stromgenerator 6 oder mit einem davon verschiedenen weiteren Stromgenerator verbunden, um diesen zur Gewinnung elektrischer Energie drehend anzutreiben.
Im Zwischenraum zwischen einer Abdeckung 12 und einer Wasseroberfläche 34 von in einem Wasserreservoir enthaltenem Wasser 33 sind mehrere Luftkanäle ausgebildet, wobei ein Luftkanal 16 schematisch dargestellt ist. Die Abdeckung 12 mündet in einen Kamin 10, in dem der Rotor 2 drehbar gelagert ist. An einem Auslassende, d. h. am oberen Ende des Kamins 10, ist eine Abdeckung 11 vorgesehen. Die Abdeckung 11 verhindert, dass kondensierte Wassertröpfchen in den Kamin 10 abregnen.
Durch Einlassöffnungen 13 kann ein Luftstrom 15 in die Luftkanäle eintreten. Die Einlassöffnungen können an einem äußeren radialen Rand der Abdeckung 12 angeordnet sein.
Bei der Anlage 1 wird genutzt, dass die Luftdichte von der Luftfeuchte abhängt. Mit zunehmendem Wasserdampfpartialdruck nimmt die Luftdichte ab. Die Abhängigkeit der Luftdichte vom Wasserdampfpartialdruck kann näherungsweise angegeben werden als
Dabei bezeichnet ρ_L die Luftdichte, T₀ = 273 K die Luftnormtemperatur, p₀ = 1013,25 hPa den Luftnormdruck, ρ₀ die Dichte von trockener Luft (für Wasserdampfpartialdruck gleich 0) bei Temperatur T₀ und Druck p₀, T_L die Lufttemperatur, p_W den Wasserdampfpartialdruck und p_L den Luftdruck der feuchten Luft. Der Gesamt-Luftdruck p_L ist die Summe des Wasserdampfpartialdrucks p_W und des Partialdrucks trockener Luft p_I.
Durch Hervorrufen eines örtlich variierenden Wasserdampfpartialdruck oder eines örtlich variierenden Verhältnisses p_W/p_L in den Luftkanälen zwischen der Abdeckung 12 und der Wasseroberfläche 34 wird eine örtlich veränderliche Luftdichte erzeugt. Diese führt zu einer Luftströmung in Richtung zu einem Mittelbereich der Anlage 1, in dem der Kamin 10 angeordnet ist.
Die Anlage 1 arbeitet somit als ein Aufwindkraftwerk, bei dem die Luftströmung jedenfalls auch durch einen örtlich variierenden Wasserdampfpartialdruck oder ein örtlich variierendes Verhältnis p_W/p_L angetrieben wird. Zusätzlich kann auch die Temperatur in Richtung von den Einlassöffnungen 13 zum Kamin 10 hin zunehmen. Dadurch können Unterschiede der Luftdichte in den Luftkanälen zwischen Einlassbereich 13 und Auslassbereich des Luftkanals weiter vergrößert werden.
Um einen entlang der Luftkanälen örtlich variierenden Wasserdampfpartialdruck oder ein örtlich veränderliches Verhältnis p_W/p_L zu erreichen, weist die Anlage das Wasserreservoir 30 auf. Das Wasserreservoir 30 definiert einen Behälter für Wasser 33, der an einer Oberseite wenigstens teilweise offen ist. Die Wasseroberfläche 34 von in dem Wasserreservoir 30 enthaltenem Wasser 33 kann die Unterseite der Luftkanäle definieren. Das in dem Wasserreservoir 30 enthaltene Wasser 33 kann lokal erwärmt werden. Um die Einstellung eines in Radialrichtung von dem äußeren Rand der Anlage 1 zum Kamin hin zunehmenden Wasserdampfpartialdrucks zu unterstützen, kann das Wasser 33 in einem zentralen Bereich des Wasserreservoirs 30 erwärmt werden. Die Erwärmung kann insbesondere durch Sonnenlichteinstrahlung erfolgen. Es kann zusätzlich eine elektrische Heizeinrichtung 31 vorgesehen sein, um die lokale Erwärmung des Wassers 33 während bestimmter Betriebsphasen zu unterstützen. Die elektrische Heizeinrichtung 31 kann mit dem Stromgenerator 6 oder einer Speichereinrichtung zum Speichern elektrischer Energie verbunden sein, um von diesem bzw. dieser mit elektrischer Energie versorgt zu werden.
In dem Wasser 33, das in dem Wasserreservoir 30 enthalten ist, kann eine Wasserströmung hervorgerufen werden. Die Strömung kann ein in dem Wasserreservoir 30 angeordnetes Element 38 ringförmig umströmen. Das Element 38 kann sich ringförmig um die Achse 7 erstrecken, wobei die Wasserströmung 35, 36 an der Wasseroberfläche 34 und an einem Boden des Wasserreservoirs 30 im Wesentlichen in Radialrichtung des Wasserreservoirs 30 gerichtet ist.
Die Wasserströmung kann so gerichtet sein, dass das erwärmte Wasser an der Wasseroberfläche von der Mitte des Wasserreservoirs nach außen strömt. Eine Wasserströmung 35 an der Wasseroberfläche ist radial nach außen gerichtet. Die Wasserströmung kann so gerichtet sein, dass das Wasser am Boden des Wasserreservoirs 30 zur Mitte des Wasserreservoirs hin nach innen strömt. Eine Wasserströmung 36 am Boden des Wasserreservoirs 30 ist radial nach innen gerichtet. Die zirkulierende Wasserströmung kann jedenfalls teilweise durch das Temperaturprofil im Wasserreservoir 30 hervorgerufen werden, wenn in einem zentralen Bereich des Wasserreservoirs 30 erwärmtes Wasser aufsteigt. Falls erforderlich, kann die Wasserströmung im Wasserreservoir weiterhin aktiv erhöht werden, beispielsweise unter Verwendung einer Pumpe.
Durch die Verdampfung des in dem Wasserreservoir 30 enthaltenem Wasser in die Luft, die in den Luftkanälen geführt wird, kann ein örtlich variierender Wasserdampfpartialdruck oder ein örtlich variierendes Verhältnis p_W/p_L in den Luftkanälen hervorgerufen werden. Um Verdampfungsverluste auszugleichen, kann Wasser über eine Frischwasserzufuhr 37 in das Wasserreservoir 30 nachgefüllt werden.
Die Luftkanäle zwischen der Abdeckung 12 und der Wasseroberfläche 34 sind seitlich durch (in 1 nicht dargestellte) Zwischenwände begrenzt. Die Zwischenwände können spiralförmig um die Achse 7 verlaufen, so dass eine Mittellebene der Luftkanäle ebenfalls spiralförmig um die Achse 7 verläuft.
Eine Abmessung eines Rotorblatts 3 und insbesondere die Abmessungen aller Rotorblätter 3 können abhängig von einer Drehzahl des Rotors veränderbar sein. Dazu kann ein Rotorblatt 3 jeweils wenigstens zwei relativ zueinander verschiebbare Rotorblattteile umfassen. Ein Aktor kann mit einem Drehzahlsensor gekoppelt sein, um die zueinander verschiebbaren Rotorblattteile abhängig von einem Ausgangssignal des Drehzahlsensors zueinander relativ zueinander zu verschieben. Die Abmessung des Rotorblatts 3, insbesondere eine Länge des Rotorblatts 3 in einer Richtung parallel oder quer zur Drehachse, kann auf diese Weise drehzahlabhängig eingestellt werden. Dadurch kann erreicht werden, dass gute oder sogar optimale Strömungsverhältnisse für unterschiedliche Betriebsbedingungen beibehalten werden. Die veränderbare Abmessung des Rotorblatts 3 kann eine monotone monotone Funktion der Drehzahl sein, muss aber nicht notwendig eine streng monotone Funktion der Drehzahl sein.
2 zeigt eine Schnittansicht durch die mehreren Luftkanäle der Anlage 1 in einer Schnittebene senkrecht zu der Achse 7. Die Schnittebene ist in 1 durch die Linie II-II dargestellt.
Von der Abdeckung 12 erstrecken sich Zwischenwände 21–24 in Richtung der Wasseroberfläche 34. Die Zwischenwände verlaufen jeweils spiralförmig um die Mittelachse 7 der Anlage. Der spiralförmige Verlauf der Zwischenwände 21–24 erhöht für einen gegebenen Durchmesser der Anlage 1 die effektive Länge der Luftkanäle 16–19, über die sich die Luftkanäle entlang der Wasseroberfläche 34 erstrecken. Dadurch können größere Differenzen zwischen dem Wasserdampfpartialdruck am Einfassende der Luftkanäle 16–19 und dem Wasserdampfpartialdruck am Auslassende der Luftkanäle 16–19 erreicht werden.
Die Zwischenwände 21–24 können so geformt sein, dass ein Winkel 27 zwischen der Tangentialebene an die Zwischenwand an ihrem äußeren Rand und einer durch die Achse 7 verlaufenden vertikalen Ebene in einem Winkelintervall von 53° bis 73°, insbesondere in einem Winkelintervall von 58° bis 68° liegt. Der Winkel 27 kann näherungsweise 63° betragen.
An inneren Enden der Zwischenwände 21–24 kann jeweils eine Luftlenkeinrichtung 25 angebracht sein. Die Luftlenkeinrichtung 25 kann verschwenkbar an der entsprechenden Zwischenwand 21–24 gelagert sein. Die Einstellung der Luftlenkeinrichtung 25 kann jeweils abhängig von einer Drehgeschwindigkeit des Rotors 4 und/oder einer an den inneren Enden der Luftkanäle 16–19 erreichten Strömungsgeschwindigkeit der Luft eingestellt werden.
Die Rotorblätter 5 des Rotors 4, der an einem unteren Ende des Kamins 10 angeordnet sein kann, können um eine parallel zu der Achse 7 verlaufende Schwenkachse verschwenkbar gelagert sein. Der Winkel 26, um den eine Profilsehne oder eine Profilunterseite der Rotorblätter 5 gegen einer Tangente des Umkreises der Rotorblätter 5 geneigt ist, kann dadurch verstellt werden. Die Rotorblätter 5 können abhängig von einer Drehgeschwindigkeit des Rotors 4 und/oder einer an den inneren Enden der Luftkanäle 16–19 erreichten Strömungsgeschwindigkeit der Luft verkippt werden. Die Rotorblätter können für charakteristische Laufzahlen so eingestellt werden, dass der Winkel 26 in einem Winkelintervall von 50° bis 70°, insbesondere in einem Winkelintervall von 55° bis 65° liegt. Der Winkel 26 kann näherungsweise 60° betragen. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass die Rotorblätter 5 mit einem Anströmwinkel von der Profilunterseite her angeströmt werden, für den eine Auftriebskraft auf das Rotorblatt resultiert, deren Betrag nahe an dem Betrag einer maximal erreichbaren Auftriebskraft liegt.
Die Rotorblätter 3 des Rotors 2, der in dem Kamin 10 angeordnet ist, können um eine senkrecht zu der Achse 7 verlaufende Schwenkachse verschwenkbar gelagert sein. Die Rotorblätter 3 können abhängig von einer Drehgeschwindigkeit des Rotors 2 und/oder einer Geschwindigkeit, mit der die Luft in dem Kamin 10 den Rotor 2 anströmt, verkippt werden. Die Lage der Rotorblätter 12 kann so eingestellt werden, dass die Rotorblätter 3 mit einem Anströmwinkel von der Profilunterseite her angeströmt werden, für den eine Auftriebskraft auf das Rotorblatt resultiert, deren Betrag für diese Anströmgeschwindigkeit nahe an einer maximal erreichbaren Auftriebskraft liegt. Der Winkel zwischen der Profilunterseite der Rotorblätter 3 und der Anströmrichtung kann abhängig von dem Profil des Rotorblatts 3 variieren. Der Winkel kann beispielsweise auf näherungsweise 12° eingestellt werden.
3 zeigt eine Schnittansicht durch ein Rotorblatt 3 des Rotors 2. Das Rotorblatt 3 ist so angeordnet, dass ein Winkel 28 zwischen der Profilunterseite des Rotorblatts 3 und der Anströmrichtung näherungsweise 12° ist.
Für den Winkel 28 können abhängig von dem Profil des Rotorblatts 3 unterschiedliche Werte gewählt werden, wobei der Wert des Winkels 28 so gewählt wird, dass eine Auftriebskraft auf das Rotorblatt resultiert, die einer für die Anströmgeschwindigkeit maximal erreichbaren Auftriebskraft entspricht oder nahe an dieser maximal erreichbaren Auftriebskraft liegt.
Wie unter Bezugnahme auf 1 erläutert wurde, kann ein in den Luftkanälen örtlich variierender Wasserdampfpartialdruck erzeugt werden, indem das in dem Wasserreservoir 30 enthaltene Wasser lokal erwärmt und eine zirkulierende Strömung des Wassers in dem Wasserreservoir 30 erzeugt wird.
4 zeigt ein Strömungsfeld des Wassers an der Wasseroberfläche 34. Das Strömungsfeld des Wassers an der Wasseroberfläche ist wenigstens außerhalb eines zentralen Bereichs der Wasseroberfläche 34 radial nach außen gerichtet.
Eine lokale Wärmezufuhr, beispielsweise in einem mittleren Bereich des Wasserreservoirs 30, kann in Kombination mit der zirkulierenden Wasserströmung zu einer örtlich veränderlichen Wassertemperatur an der Wasseroberfläche 34 führen. Die Wassertemperatur an der Wasseroberfläche 34 kann in Radialrichtung zum äußeren Rand des Wasserreservoirs 30 hin abnehmen. Wenigstens in einem Abschnitt außerhalb eines zentralen Bereichs des Wasserreservoirs kann die Temperatur kontinuierlich zum äußeren Rand des Wasserreservoirs 30 hin abnehmen. 5 zeigt schematisch die Abnahme der Wassertemperatur T an der Wasseroberfläche 34 als Funktion des Abstands r von der Achse 7.
Dem Wasser, das in dem Wasserreservoir 30 enthalten ist, kann auf verschiedene Weise Energie zugeführt werden, um dem Wasser in einem Bereich des Wasserreservoirs 30 mehr Energie zuzuführen als in anderen Bereichen. Insbesondere kann das Wasser durch die Einstrahlung von Sonnenlicht erwärmt werden. Dazu kann die Abdeckung 12 transparent oder transluzent sein. Eine verstärkte Wärmezufuhr in einem mittleren Bereich des Wasserreservoirs 30 kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass das Element 38 eine Oberfläche aufweist, deren Absorptionseigenschaften für Sonnenlicht oder für wenigstens einen Spektralanteil des Sonnenlichts abhängig von einem Abstand von der Achse 7 variieren.
6 zeigt schematisch eine Draufsicht des Elements 38, das in dem Wasserreservoir angeordnet ist. Ein ringförmiger Abschnitt 39 der Oberfläche des Elements 38, die der Abdeckung 12 zugewandt ist, besteht aus einem Material oder ist mit einem Material beschichtet, das Sonnenlicht oder wenigstens einen Spektralanteil des Sonnenlichts stärker absorbiert als ein weiterer ringförmiger Abschnitt 40, der den Abschnitt 39 umgibt.
Zusammenfassend wird nach Ausführungsbeispielen eine Anlage zur Energiegewinnung angegeben, bei der eine Luftströmung zumindest auch durch eine örtlich veränderliche Luftfeuchte, d. h. einen örtlich variierenden Wasserdampfpartialdruck oder ein örtlich variierendes Verhältnis p_W/p_L, getrieben wird. Die Anlage ist so ausgestaltet, dass ein örtlich variierender Wasserdampfpartialdruck oder ein örtlich variierendes Verhältnis p_W/p_L in mehreren Luftkanälen hervorgerufen wird.
Unter Bezugnahme auf die Figuren wurden Ausführungsbeispiele detailliert beschrieben. Abwandlungen können bei weiteren Ausführungsbeispielen realisiert sein. Beispielsweise kann die Anlage nur einen Rotor aufweisen, der in dem zentralen Kamin angeordnet ist.
Während bei Ausführungsbeispielen ein beckenartiges Wasserreservoir an der Unterseite der Luftkanäle vorhanden sein kann, kann eine örtlich veränderliche Luftfeuchte auch anderweitig erreicht werden. Beispielsweise kann zusätzlich oder alternativ zur Verwendung eines beckenartigen Wasserreservoirs Wasserdampf außerhalb der Luftkanäle erzeugt und dann lokal in bestimmte Abschnitte der Luftkanäle eingeführt werden.
Die Anlage kann zur Energiegewinnung sowohl an Land als auch auf See eingesetzt werden.

Claims

Anlage (1) zur Energiegewinnung, umfassend: einen Rotor (2, 4), wenigstens einen Luftkanal (16–19), der eingerichtet ist, um eine Luftströmung zu dem Rotor (2, 4) zu führen, und eine Einrichtung (30, 31, 38) zum Hervorrufen einer entlang des wenigstens einen Luftkanals (16–19) örtlich variierenden Luftfeuchte, wobei die Einrichtung (30, 31, 38) ausgestaltet ist, um die Luftfeuchte so einzustellen, dass die Luftfeuchte wenigstens entlang eines Abschnitts des wenigstens einen Luftkanals (16–19) in einer Richtung zum Rotor (2, 4) hin zunimmt.
Anlage (1) nach Anspruch 1, wobei die Anlage (1) eine Mehrzahl von Luftkanälen (16–19) umfasst, und wobei die Einrichtung (30, 31, 38) ausgestaltet ist, um die Luftfeuchte so einzustellen, dass für jeden Luftkanal der Mehrzahl von Luftkanälen die Luftfeuchte entlang des entsprechenden Luftkanals kontinuierlich in der Richtung zum Rotor (2, 4) hin zunimmt.
Anlage (1) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die Einrichtung (30, 31, 38) ausgestaltet ist, um in einem Wasserreservoir (30) enthaltenes Wasser (33) zu erwärmen.
Anlage (1) nach Anspruch 3, wobei das Wasserreservoir (30) kreisförmig oder kreisringförmig ist, und wobei die Einrichtung (30, 31, 38) so ausgestaltet ist, dass an der Oberfläche (34) von in dem Wasserreservoir (30) enthaltenem Wasser (33) eine in Radialrichtung nach außen hin abnehmende Temperatur eingestellt wird.
Anlage (1) nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, wobei die Einrichtung (30, 31, 38) so ausgestaltet ist, dass in einem Abschnitt des Wasserreservoirs (30) Wasser (33) durch Sonnenlichteinstrahlung erwärmt wird.
Anlage (1) nach einem der Ansprüche 3–5, wobei die Einrichtung (30, 31, 38) so ausgestaltet ist, dass eine Strömung (35, 36) von in dem Wasserreservoir (30) enthaltenem Wasser (33) hergerufen wird.
Anlage (1) nach Anspruch 6, wobei die Einrichtung (30, 31, 38) ausgestaltet ist, um die Strömung (35, 36) so hervorzurufen, dass an einer Oberfläche (34) von in dem Wasserreservoir (30) enthaltenem Wasser (33) das erwärmte Wasser (33) radial nach außen strömt.
Anlage (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Rotor (2, 4) um eine Achse (7) drehbar gelagert ist, und wobei mehrere Trennwände (21–24), die den wenigstens einen Luftkanal (16–19) seitlich begrenzen, spiralförmig um die Achse (7) verlaufen.
Anlage (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der wenigstens eine Luftkanal (16–19) nach oben mit einer Abdeckung (12) abgeschlossen ist.
Anlage (1) nach Anspruch 9, wobei die Abdeckung seitliche Lufteinlässe (13) aufweist und in einen zentralen Kamin (10) mündet.
Anlage (1) nach Anspruch 10, wobei der Rotor (2) in dem Kamin (10) angeordnet ist.
Verfahren zur Energiegewinnung mit einer Anlage (1), bei der ein Rotor (2, 4) von einer Luftströmung angetrieben wird, wobei eine örtlich variierende Luftfeuchte erzeugt wird, um die Luftströmung zum Antreiben des Rotors (2, 4) hervorzurufen.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei zum Erzeugen der örtlich veränderlichen Luftfeuchte Wasser (33) in einem Wasserreservoir (30), das an wenigstens einen Luftkanal (16–19) zum Führen der Luftströmung angrenzt, lokal erwärmt wird, und wobei an einer Oberfläche (34) von in dem Wasserreservoir (30) enthaltenem Wasser (33) eine Wasserströmung (35) hervorgerufen wird.
Verfahren nach Anspruch 11 oder Anspruch 12, welches mit der Anlage (1) nach einem der Ansprüche 1–11 durchgeführt wird.