DE102018127869A1

DE102018127869A1 - Vorrichtung zur Gewinnung von elektrischer Energie sowie entsprechendes Verfahren

Info

Publication number: DE102018127869A1
Application number: DE102018127869.1A
Authority: DE
Inventors: Eugen Schwarzenberger; Fabian Bruder
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-06-01
Filing date: 2018-11-08
Publication date: 2019-12-05
Anticipated expiration: 2038-11-09
Also published as: DE102018127869B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Gewinnung von elektrischer Energie, welche einen ersten Kühlturm (12), eine Windkraftanlage (14) zur Umwandlung eines Luftstroms in elektrische Energie, und eine Luftstromerzeugungseinrichtung (16) umfasst, welche ausgebildet ist, eine Veränderung der thermodynamischen Energie der in dem ersten Kühlturm (12) vorhandenen Luft lokal zu verändern, um den Luftstrom in dem ersten Kühlturm (12) zu erzeugen, wobei der Luftstrom die Windkraftanlage (14) antreibt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Gewinnung von elektrischer Energie, welche eine Windkraftanlage zur Umwandlung eines Luftstroms in elektrische Energie umfasst. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Erzeugung von elektrischer Energie, bei dem mittels einer Windkraftanlage ein Luftstrom in elektrische Energie umgewandelt wird.
Nach der Nuklearkatastrophe in Fukushima im Jahr 2011 hat die Bundesregierung von Deutschland den Atomausstieg bis zum Ende des Jahres 2022 beschlossen. Folge dieses Beschlusses war der Anfang der Energiewende. Inhalt der Energiewende ist ferner, nach und nach aus der Braukohle und Steinkohle auszusteigen. Im Jahr 2010 betrug der Anteil an Kernenergie im Deutschland noch 22%, Braunkohle 23% und Steinkohle 19% (s. „Der Strommix in Deutschland im Jahr 2010“, AGEB, AGEE-Stat, Stand 08/2011). Dies macht einen Gesamtanteil von 64%, der durch erneuerbare Energien ersetzt werden muss.
Problem hierbei ist jedoch, dass ein drastischer Rückgang des nationalen und internationalen Stromverbrauchs in nächster Zeit nicht zu erwarten ist. Hinzu kommt, dass die politische und technische Entwicklung der Automobilindustrie immer mehr weg vom Verbrennungsmotor in Richtung des Elektromotors geht. Dies begünstigt die oben beschriebene Ausgangssituation nicht unbedingt.
Bisherige erneuerbare Energielösungen sind Windkraft, Solarenergie, mittels Photovoltaikfeldern, und Biomasse zur Stromerzeugung. Hier bestehen jedoch oft immense Probleme.
Die Windkraft ist abhängig von Höhenwinden. Diese schwanken jedoch stündlich und tagesabhängig. Wenn Winde durch Thermik oder Umweltereignisse entstehen, mag die Erzeugung von Strom mittels Windkraft gut funktionieren. Wenn diese Winde jedoch ausbleiben, liefern diese Anlagen keinen Strom und bieten somit keine zuverlässige Energiequelle.
Bei der Solarenergie ist das gleiche zu beobachten. Diese Energiequelle erzeugt zuverlässig Strom, wenn die Sonne scheint. Ist dies jedoch nicht der Fall, fällt die Leistung drastisch ab oder bleibt ganz aus. Ein weiterer großer Nachteil ist hierbei, dass große Flächen durch die Anlagen bedeckt werden. Diese können jedoch von der Landwirtschaft auch anderweitig genutzt werden.
Biomasse ist eine der wenigen erneuerbaren Energien, die zuverlässig und kontinuierlich Strom produzieren können. Bei der Nutzung dieser Energiequelle ist jedoch nicht das große Problem der Vernichtung von Rohstoffen gelöst. Es werden zwar nachwachsende Rohstoffe verwendet, jedoch können diese gar nicht mit der Geschwindigkeit und in der Menge wie benötigt „nachwachsen“.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Gewinnung von elektrischer Energie bereitzustellen, welche zuverlässig Strom produzieren und den Einsatz von fossilen Brennstoffen vermeiden.
Die Aufgabe wird durch die Vorrichtung gemäß Anspruch 1 und die Verfahren gemäß den Ansprüchen 9 und 10 gelöst. Die abhängigen Ansprüche 2 bis 8 beschreiben bevorzugte Ausführungsformen der Vorrichtung nach Anspruch 1.
Eine Vorrichtung zur Gewinnung von elektrischer Energie umfasst einen ersten Kühlturm, eine Windkraftanlage zur Umwandlung eines Luftstroms in elektrische Energie und eine Luftstromerzeugungseinrichtung, welche ausgebildet ist, eine Veränderung der thermodynamischen Energie der in dem ersten Kühlturm vorhandenen Luft lokal zu verändern, um den Luftstrom in dem ersten Kühlturm zu erzeugen. Der Luftstrom treibt dabei die Windkraftanlage an.
Ein Verfahren zur Erzeugung von elektrischer Energie mittels eines ersten Kühlturms umfasst die Schritte: Abkühlen von Luft an einer oberen Öffnung des ersten Kühlturms, insbesondere mittels kaltem Wasser, so dass die abgekühlte Luft in dem ersten Kühlturm unter Erzeugung eines Luftstroms absinkt, und Umwandeln des Luftstroms in elektrische Energie mittels einer Windkraftanlage und eines Generators.
Ein weiteres Verfahren zur Erzeugung von elektrischer Energie mittels eines ersten Kühlturms umfasst die folgenden Schritte: Erwärmen von Luft an einem Boden des ersten Kühlturms, insbesondere mittels warmen Wassers, so dass die erwärmte Luft in dem ersten Kühlturm unter Erzeugung eines Luftstroms aufsteigt, und Umwandeln des Luftstroms in elektrische Energie mittels einer Windkraftanlage und eines Generators.
Vorteil der Erfindung ist, dass zuverlässig und kontinuierlich mit der oben beschriebenen Vorrichtung und dem erwähnten Verfahren Strom erzeugt werden kann. Die Stromgewinnung basiert dabei nicht auf der Verwendung von fossilen Rohstoffen, sondern es werden vorhandene Wärme- oder Kältequellen, wie beispielsweise kaltes oder warmes Wasser verwendet, um einen Luftstrom zu erzeugen, der mittels der Windkraftanlage in elektrische Energie umgewandelt wird. Da kaltes beziehungsweise warmes Wasser kontinuierlich vorhanden ist, kann mittels der hier beschriebenen Erfindung kontinuierlich Strom erzeugt werden.
Ein weiterer Vorteil ist, dass zur Energiegewinnung bereits vorhandene Kühltürme verwendet werden können. Kühltürme werden zur Abkühlung von warmem Wasser bei Atomkraftwerken oder Verbrennungskraftwerken, wie beispielsweise Braunkohle- oder Steinkohlekraftwerken, verwendet. Durch die geplante Abschaltung von sowohl Atomkraftwerken als auch Braun- sowie Steinkohlekraftwerken werden die bereits vorhandenen Kühltürme nicht länger benötigt. Die Kühltürme können dann zur Erzeugung von elektrischer Energie gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Des Weiteren sind die Kühltürme meist in Nähe von Flüssen angeordnet, so dass kaltes Wasser zur Erzeugung des Luftstroms in dem ersten Kühlturm bereits vorhanden ist. Zudem ist die Quelle für kaltes Wasser im Prinzip unerschöpflich.
Da keine fossilen Energieträger oder Kernkraft verwendet wird, kann die vorliegende Erfindung als ein Weg zur Erzeugung von elektrischer Energie verstanden werden, bei der keine klimaschädlichen Treibhausgase erzeugt werden.
Der Begriff „Kühlturm“, so wie er in Zusammenhang mit dieser Erfindung verwendet wird, soll unter anderem einen Naturzug-Kühlturm betreffen, so wie er bei Atom-, Steinkohle- oder Braunkohlekraftwerken üblicherweise verwendet werden. Ein solcher Kühlturm ist meist als Schalentragwerk aus Beton errichtet und hat im Prinzip die Form eines Rotationshyperboloids. Diese geometrische Form ist jedoch nur bis zu etwa einem Vierteil der oberen Hälfte des Hyperboloids ausgeführt, so dass der obere Rand, beziehungsweise die obere Öffnung, einen deutlich kleineren Durchmesser als der untere Rand des Hyperboloids hat. Bei dieser Form handelt es sich um eine Regelfläche, die einfach mit gekreuzten geraden Stahlträgern aufgebaut werden kann, wobei die Baukosten gegenüber anderen Formen gesenkt werden kann. Die Aussteifung der Schale erfolgt über den oberen und unteren Ring. Solche Kühltürme werden in Höhen bis zu 200 m ab Geländeoberkante errichtet und haben eine Mindestwanddicke von 16 cm. Aufgrund der Novellierung der Normengeneration DIN 1045 und DIN 1055 werden seit dem Jahr 2005 Mindestwandstärken von 18 cm gefordert. Trotz der teilweise großen Dimensionen sind Kühltürme aus Stahlbeton vergleichsweise filigrane Betonbauwerke. Bei einer Höhe von 200 m hat der Kühlturm eine Wandstärke von weniger als 30 cm.
Bekannte Kühltürme und der hier beschriebene erste Kühlturm sind im Prinzip Hohlzylinder mit offenen Enden, die vertikal und am unteren Rand genügend weit entfernt von der Bodenfläche (genauer: einem Wasserbecken, der Kühlturmtasse) auf Stützen aufgestellt sein können. Bei den bereits vorhandenen Kühltürmen befindet sich an dem unteren Rand des Hyperboloids eine meist in kompletter Umfangsrichtung verlaufende Einlassöffnung, mittels welcher kalte Luft in den Kühlturm einströmen kann. Bei Naturzug-Kühltürmen wird an diesem unteren Rand warmes Wasser versprüht, um selbiges abzukühlen. Das warme Wasser wird in einer Tasse am Boden des Kühlturms wieder aufgefangen. Durch die Versprühung von warmem Wasser wird die Luft am Boden des Kühlturms erwärmt, so dass diese aufsteigt. Auf diese Weise wird kontinuierlich kalte Luft an die untere Öffnung des Kühlturms nachgezogen, um das zerstäubte warme Wasser abzukühlen.
Der Kühlturm im Sinne dieser Erfindung kann auch als Rückkühlwerk verstanden werden und betrifft eine Anlage, die mittels eines Wärmeübertragers Überschüsse oder technisch nicht mehr nutzbare Wärme aus Kraftwerks- oder Industrieprozessen emittiert.
Bei dem ersten Kühlturm, so wie er bei dieser Erfindung verwendet wird, wird der bereits vorhandene Kühlturm nur leicht modifiziert, um ihn zur Gewinnung von elektrischer Energie zu verwenden. Dies wird im Folgenden noch beschrieben.
Die Windkraftanlage kann auch als Windenergieanlage bezeichnet werden und dient zur Umwandlung der Energie des Winds (allgemein von bewegter Luft oder eines Luftstroms) in elektrische Energie, um sie dann in ein Stromnetz einzuspeisen. Die Windkraftanlage weist einen oder mehrere Rotoren und/oder Windturbinen auf, welche durch den in dem Kühlturm erzeugten Luftstrom angetrieben werden. Der Rotor oder die Windturbine wird somit durch den Luftstrom angetrieben und wandelt die Energie des Luftstroms in mechanische Energie um.
Die Windkraftanlage weist ferner mindestens einen Generator auf, der mechanisch mit dem Rotor oder der Windturbine gekoppelt ist, um den Generator anzutreiben. Diese Kopplung kann beispielsweise über Wellen, Getriebe und/oder eine hydraulische Verbindung erzeugt werden. Der Generator kann direkt mit dem Rotor oder der Windturbine gekoppelt sein. Es ist auch möglich, dass der Generator entfernt von dem Rotor oder der Turbine angeordnet ist. Die Übertragung der mechanischen Energie erfolgt dann wie zuvor beschrieben. Die Windkraftanlage kann ferner ein Getriebe aufweisen, um die Drehgeschwindigkeit des Rotors oder der Windturbine an eine optimale Drehgeschwindigkeit des Generators zur Erzeugung von elektrischer Energie anzupassen.
Die Anzahl der Rotorblätter oder Turbinenblätter sowie deren Form und Ausgestaltung kann an die vorhandenen Gegebenheiten angepasst werden. Im Prinzip sind sämtliche aus dem Stand der Technik bekannte Windkraftanlagen mit entsprechendem Umbau bei der vorliegenden Erfindung zu verwenden.
Die Windkraftanlage, insbesondere der Rotor und/oder die Windturbine, werden in oder an dem ersten Kühlturm angeordnet, um eine möglichst effektive Umwandlung des Luftstroms in elektrische Energie bereitzustellen.
Die Luftstromerzeugungseinrichtung ist ausgebildet, lokal eine Veränderung der thermodynamischen Energie der Luft, die in dem Kühlturm vorhanden ist, zu verändern. Dies kann beispielsweise eine lokale Abkühlung oder lokale Erwärmung der Luft in und/oder an dem Kühlturm sein. Entscheidend ist, dass die Luftstromerzeugungseinrichtung nicht die komplette Luft in dem Kühlturm erwärmt oder abkühlt, sondern dies nur lokal geschieht, so dass ein Temperaturunterschied zwischen zwei Bereichen in dem Kühlturm herrscht. Dieser Temperaturunterschied oder Energieunterschied verursacht den Luftstrom. Die Luftstromerzeugungseinrichtung verändert dabei kontinuierlich die thermische Energie der Luft lokal an einer oder mehreren Stellen, so dass kontinuierlich elektrische Energie erzeugt werden kann. Beispielsweise kann die Luftstromerzeugungseinrichtung an einer Stelle die Luft lokal erwärmen und/oder an einer anderen Stelle lokal abkühlen.
Zur Lagerung der Windkraftanlage, insbesondere der Windturbine und/oder des Rotors, kann eine Säule in den Kühlturm eingebracht werden, die sich am Boden des Kühlturms abstützt, und an dessen oberem freiem Ende der Rotor beziehungsweise die Windturbine und/oder der Generator gelagert ist.
Ferner ist es möglich, dass an dem ersten Kühlturm von außen über die gesamte Höhe bis zur Turmspitze Stützsäulen angebracht werden; an diesen Stützsäulen werden dann diagonale Stützträger angebracht, auf welchen der Rotor, die Windturbine und/oder der Generator abgehängt werden. Es ist auch möglich, dass an dem ersten Kühlturm von außen bis zum schmälsten Stelle im Querschnitt Stützsäulen angebracht werden und durch horizontale Stützträger miteinander verbunden werden. Diese horizontalen Träger bilden dann eine Art Teller, auf dem der Rotor, die Windturbine und/oder der Generator der Windkraftanlage gelagert werden kann.
Es ist auch möglich, dass in dem Kühlturm zwei horizontale Träger in unterschiedlicher Höhe angebracht werden. Zwischen den beiden Trägern wird dann eine vertikale Welle mit einer/einem horizontalen Windturbine oder Rotor befestigt. Ebenso ist es möglich, dass das Windrad mit Tragstreben in der schmälsten Stelle des Kühlturms angebracht wird. Diese Träger Tragstreben innerhalb des Turms am Rand durch Tragsäulen abgestützt.
Es ist bevorzugt, dass die Luftstromerzeugungseinrichtung eine erste Erwärmungseinrichtung umfasst, welche an einem Boden des ersten Kühlturms zur Erwärmung der Luft angeordnet ist. Vorzugsweise umfasst die erste Erwärmungseinrichtung ein Becken und/oder eine erste Zerstäubungseinrichtung für warmes Wasser.
„Warmes Wasser“ betrifft im Sinne dieser Erfindung Wasser mit einer Temperatur, welche größer als die Temperatur der Luft am Ort der ersten Erwärmungseinrichtung ist. Je nach Jahreszeit und demnach der Temperatur der Luft am Ort der ersten Erwärmungseinrichtung kann die Temperatur des warmen Wassers unterschiedlich sein.
Die erste Erwärmungseinrichtung ist an dem Boden des ersten Kühlturms oder nahe dem Boden des ersten Kühlturms angeordnet, um die Luft am Boden des ersten Kühlturms zu erwärmen. Wie dies bei bereits vorhandenen Naturzug-Kühltürmen vorgesehen ist, sind am unteren Rand Verteilerrohre und/oder Düsen zum Versprühen von warmem Wasser vorgesehen. Diese Düsen und/oder Verteilerrohre können eine erste Zerstäubungseinrichtung bilden, mittels welcher Flüssigkeiten, Suspensionen oder Dispersionen in feine Tropfen zerteilt werden, um eine Vergrößerung der freien Oberfläche des warmen Wassers zu ermöglichen. Aufgrund der Vergrößerung der Oberfläche des warmen Wassers wird die Luft am Boden besonders effektiv erwärmt. Die am Boden erwärmte Luft steigt im ersten Kühlturm auf und erzeugt somit einen Luftstrom. Die erste Zerstäubungseinrichtung kann Düsen, Verteilerrohre und weitere Bauteile aufweisen und kann auch als Einrichtung zur Verrieselung von Wasser bezeichnet werden. In dieser Ausführungsform wird der erste Kühlturm als Aufwind-Kühlturm genutzt.
Alternativ oder zusätzlich kann die Erwärmungseinrichtung ein Becken am Boden des ersten Kühlturms umfassen, in das warmes Wasser eingeleitet wird. Das Becken am Boden des ersten Kühlturms kann beispielsweise die Tasse des bereits vorhandenen Kühlturms sein. Das warme Wasser für die erste Erwärmungseinrichtung kann beispielsweise Restwärme von Industrieanlagen, von Fernwärme oder dergleichen umfassen.
Um den Wirkungsgrad weiter zu steigern, ist es möglich, die Umgebungsluft zusätzlich zu kühlen. Dies wird beispielsweise dadurch gelöst, dass kaltes Wasser in und/oder an den Lufteinlässen zerstäubt wird. Wenn dann die Umgebungsluft hindurchströmt, wird diese mit dem kalten Wasser befeuchtet und gekühlt. Somit hat die Luft noch eine geringere Dichte, und die Differenz zur Dichte der oben erwärmten Luft erhöht sich ebenfalls.
Es ist bevorzugt, dass der erste Kühlturm einen ersten Lufteinlass am Boden des ersten Kühlturms aufweist, wobei vorzugsweise die Windkraftanlage zwischen dem ersten Lufteinlass und einer oberen Öffnung des ersten Kühlturms angeordnet ist.
Der erste Lufteinlass kann beispielsweise durch ein oder mehrere Öffnungen, beispielsweise in Form von Rohren, die in der Wand des ersten Kühlturms angeordnet sind, realisiert sein. Ferner kann der erste Lufteinlass auch dadurch realisiert sein, dass der erste Kühlturm, wie bei bereits vorhandenen Kühltürmen, auf Stützen aufgestellt ist. Somit kann durch die Stützen hindurch Luft in den ersten Kühlturm einströmen. Die Vielzahl der Stützen und der zwischen ihnen angeordneten Öffnungen kann als erster Lufteinlass bezeichnet werden. Somit ist bei dieser Ausführungsform der Aufwand für den Umbau der bereits vorhandenen Kühltürme gering. Die erste Erwärmungseinrichtung kann auf Höhe des Lufteinlasses oder unmittelbar darüber angeordnet werden.
Die Windkraftanlage ist zwischen dem ersten Lufteinlass und einer oberen Öffnung des ersten Kühlturms angeordnet. Dies bedeutet, dass die Windkraftanlage, insbesondere deren Rotor und/oder Windturbine in dem Luftstrom angeordnet ist. Vorzugsweise hat der Rotor und/oder die Windturbine der Windkraftanlage einen Durchmesser wie an der engsten Stelle des Rotationshyperboloids im Querschnitt. Der Rotor und/oder Windturbine ist insbesondere an der engsten Stelle im Querschnitt des Rotationshyperboloids des ersten Kühlturms angeordnet. Die am Boden des ersten Kühlturms erwärmte Luft steigt im Kühlturm an und entweicht durch die obere Öffnung, welche durch den oberen Rand des ersten Kühlturms gebildet ist.
Es ist auch möglich, dass bei den bereits vorhandenen Kühltürmen der durch die Stützen bereitgestellte Lufteinlass verschlossen wird und durch einen Luftkanal oder mehrere Luftkanäle ersetzt wird. Die Rotoren oder Windturbinen der Windkraftanlage können auch in diesen Rohren angeordnet werden. Ferner ist es möglich, dass die erste Erwärmungseinrichtung in den als Lufteinlass dienenden Kanälen angeordnet ist.
Es ist bevorzugt, dass die Luftstromerzeugungseinrichtung eine Abkühlungseinrichtung umfasst, welche vorzugsweise an einer oberen Öffnung des ersten Kühlturms angebracht ist und/oder eine zweite Zerstäubungseinrichtung für kaltes Wasser umfasst.
Die zweite Zerstäubungseinrichtung hat eine(n) analogen Aufbau und Funktionsweise wie die erste Zerstäubungseinrichtung. Sie dient zur Zerstäubung von kaltem Wasser, um die Oberfläche des Wassers zu vergrößern, um eine effektive Kühlung der Luft an der oberen Öffnung des ersten Kühlturms zu erzeugen. Das kalte Wasser für die zweite Zerstäubungseinrichtung kann beispielsweise aus einem naheliegenden Fluss oder See gepumpt werden. Das Wasser des Flusses oder des Sees hat im Regelfall eine geringere Temperatur als die Luft in dem ersten Kühlturm. Auf diese Weise kann die Luft an der oberen Öffnung des ersten Kühlturms abgekühlt werden. Die kalte Luft sinkt nun nach unten und erzeugt somit einen Luftstrom. Der oder die Rotoren oder die Windturbine(n) können wie bereits zuvor beschrieben, an der engsten Stelle des Rotationshyperboloids des ersten Kühlturms angeordnet sein, das heißt, zwischen der oberen Öffnung und dem Boden.
Es ist bevorzugt, dass der erste Kühlturm bis auf einen am Boden des ersten Kühlturms angeordneten Luftauslass und der oberen Öffnung luftdicht verschlossen ist, wobei vorzugsweise die Windkraftanlage in dem Luftauslass und/oder in einem Kanal, der mit dem Luftauslass verbunden ist, angeordnet ist.
Insbesondere wird bei dem vorhandenen Kühlturm die Durchlässigkeit des ersten Kühlturms am Boden für Luft, der durch die Stützen erzeugt wird, beseitigt. Der Verschluss am Boden des ersten Kühlturms wird bis auf einen Luftauslass, der beispielsweise einen Durchmesser von 5 m bis 10m hat, vollzogen. Somit kann die durch die Abkühlungseinrichtung abgekühlte Luft nur durch den Luftauslass aus dem ersten Kühlturm strömen. Durch die obere Öffnung kann zu kühlende Luft kontinuierlich nachströmen. Die Form des ersten Kühlturms als Rotationshyperboloid weist keine weiteren Öffnungen auf, so dass der erste Kühlturm nur durch die obere Öffnung und den Luftauslass Luft mit der Umgebung austauschen kann.
Es ist ferner möglich, dass der erste Kühlturm zwei oder mehr Luftauslässe aufweist, wobei jeder Luftauslass mit einem Kanal verbunden sein kann. In jedem Kanal kann ein Rotor und/oder Windturbine der Windkraftanlage vorgesehen sein. Der Kanal kann als Luftkanal bezeichnet werden und einen Durchmesser von 5 bis 10m besitzen.
Das Vorsehen des Luftauslasses und des eventuell damit verbundenen Kanals ermöglicht es, den durch die abgekühlte Luft erzeugten Luftstrom in dem Luftauslass beziehungsweise dem Kanal zu kanalisieren, wodurch sich höhere Strömungsgeschwindigkeiten erzielen lassen. Der Rotor und/oder die Windturbine der Windkraftanlage sind in dem Luftauslass oder dem Kanal angeordnet. In dieser Ausführungsform wird der erste Kühlturm als ein Fallwind-Kühlturm verwendet.
Es ist bevorzugt, dass die Vorrichtung einen zweiten Kühlturm umfasst, welcher bis auf einen am Boden des zweiten Kühlturms angeordneten zweiten Lufteinlass und die obere Öffnung luftdicht verschlossen ist, wobei vorzugsweise der zweite Lufteinlass an dem Kanal angeschlossen ist.
Der zweite Kühlturm kann ähnlich wie der erste Kühlturm aufgebaut sein. Insbesondere ist der zweite Kühlturm ebenfalls ein bereits vorhandener Kühlturm. Der zweite Kühlturm wird bis auf den zweiten Lufteinlass am Boden verschlossen, das heißt, insbesondere die durch die Stützen bereitgestellten Lufteinlässe werden verschlossen. Der zweite Lufteinlass wird an das andere Ende des Kanals angeschlossen, so dass Luft von dem ersten Kühlturm durch den Kanal zu dem zweiten Kanal strömen kann.
Es ist bevorzugt, dass die Luftstromerzeugungseinrichtung eine zweite Erwärmungseinrichtung umfasst, welche an einem Boden des zweiten Kühlturms und/oder in dem Kanal zur Erwärmung der Luft angeordnet ist.
Die zweite Erwärmungseinrichtung kann in Luftstromrichtung vor und/oder nach dem Rotor und/oder der Windturbine der Windkraftanlage angeordnet sein. Die zweite Erwärmungseinrichtung kann ebenfalls eine Zerstäubungseinrichtung umfassen, um warmes Wasser am Boden des zweiten Kühlturms oder in dem Kanal zu erzeugen. Ferner kann die zweite Erwärmungseinrichtung einen Wärmetauscher umfassen, der im Kanal und/oder im Boden des zweiten Kühlturms angeordnet ist. Es ist auch möglich, dass die zweite Erwärmungseinrichtung die Kühltasse des zweiten Kühlturms verwendet, um darin warmes Wasser einzuleiten. All diese Maßnahmen dienen dazu, um die Luft in oder an dem Kanal zu erwärmen, um dadurch warme Luft am Boden des zweiten Kühlturms zu erzeugen, welche wiederum einen aufsteigenden Luftstrom in dem zweiten Kühlturm erzeugt. Zusammen mit dem in dem ersten Kühlturm erzeugten Luftstrom wird somit der Luftstrom in dem Kanal verstärkt, da durch die Abkühlung der Luft in dem ersten Kühlturm Luft in den Kanal hineingedrückt wird und durch die Erwärmung der Luft in dem Kanal oder in dem zweiten Kühlturm ein Luftstrom erzeugt wird, der Luft aus dem Kanal heraussaugt. Auf diese Weise kann das Prinzip des Fallwind-Kühlturms mit dem Aufwind-Kühlturm verbunden werden.
Es ist bevorzugt, dass die Vorrichtung, insbesondere der erste Kühlturm, ferner einen dritten Lufteinlass mit einer Verschlusseinrichtung, welche am Boden des ersten Kühlturms angeordnet ist, umfasst, wobei vorzugsweise die Verschlusseinrichtung zwischen einer geschlossenen Stellung, in welcher der dritte Lufteinlass geschlossen ist, und einer offenen Stellung, in welcher der dritte Lufteinlass offen ist, schaltbar ist, wobei weiter vorzugsweise eine Führungseinrichtung vor dem dritten Lufteinlass in dem ersten Kühlturm angeordnet ist, welche von der oberen Öffnung kommende Luft zu dem Luftauslass führt.
Der dritte Lufteinlass kann wiederum als Rohr, Kanal oder eine ähnliche abgegrenzte Öffnung zum Einlass von Luft am Boden des ersten Kühlturms angesehen werden. Insbesondere ist der erste Kühlturm bis auf den dritten Lufteinlass und den Luftauslass am Boden verschlossen, das heißt, die bei dem bereits vorhandenen Kühlturm bereitgestellte Öffnung durch die Stützen wird verschlossen. Der dritte Lufteinlass kann mit der Verschlusseinrichtung verschlossen werden. Dies kann manuell oder automatisch erfolgen, beispielsweise durch ein Tor oder ein Ventil. Das Vorsehen der Verschlusseinrichtung ist nicht zwingend. In diesem Fall ist der dritte Lufteinlass stets geöffnet.
Die Führungseinrichtung kann eine oder mehrere Bleche (Luftleitbleche) oder andere flächige Bauteile aufweisen, mittels welcher der Luftstrom von der oberen Öffnung zu dem Luftauslass kanalisiert wird und nicht bei geöffnetem drittem Lufteinlass in den dritten Lufteinlass strömt. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass großflächige Bleche an einer Seitenwand des ersten Kühlturms befestigt sind und so geformt sind, dass von oben strömende Luft durch die Bleche zu dem Luftauslass geleitet wird. Die Führungseinrichtung erlaubt es jedoch, dass Luft, die durch den dritten Lufteinlass in den ersten Kühlturm einströmt, an der Führungseinrichtung vorbeiströmen kann.
Der dritte Lufteinlass wird beispielsweise dann geöffnet, wenn die Umgebungsluft des ersten Kühlturms warm ist, das heißt, wärmer als die durch die erste Abkühlungseinrichtung abgekühlte Temperatur. Durch das Einleiten von warmer Luft in den Boden des ersten Kühlturms wird der Temperaturunterschied zwischen der an der oberen Öffnung abgekühlten Luft und der am Boden eingeleiteten warmen Luft erhöht, so dass sich der Luftstrom von der oberen Öffnung zu dem Luftauslass verstärkt.
Der dritte Lufteinlass kann auch dazu verwendet werden, wenn der erste Kühlturm im Winter betrieben werden soll. Dabei wird die Abkühlungseinrichtung abgeschaltet und der dritte Lufteinlass geöffnet. Aufgrund der Höhe des ersten Kühlturms ist die Luft an der oberen Öffnung stets kälter als die Luft am Turmboden, welche durch den dritten Lufteinlass eingeleitet wird. Die kältere Luft am oberen Ende des ersten Kühlturms fällt somit nach unten und kann zum Antrieb der Windkraftanlage verwendet werden.
Um die Energiegewinnung weiter zu verbessern, kann der erste Kühlturm und/oder der zweite Kühlturm von innen mit einer speziellen Beschichtung versehen werden, um die Oberflächenrauheit zu reduzieren. Der Luftstrom strömt entlang der Innenfläche des jeweiligen Kühlturms, und dabei wird eine gewisse Reibung erzeugt, welche durch die Beschichtung minimiert werden kann.
Die oben beschriebenen Verfahren können die bevorzugt en Ausführungsformen der Vorrichtung ebenfalls verwenden.
Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen weiter erläutert. Darin zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
2 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
3 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform der Erfindung;
4 eine schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform der Erfindung;
5 eine schematische Darstellung einer fünften Ausführungsform der Erfindung;
6 eine schematische Darstellung einer sechsten Ausführungsform der Erfindung; und
7 eine schematische Darstellung einer siebten Ausführungsform der Erfindung.

1 zeigt eine erste Ausführungsform einer Vorrichtung 10 zur Gewinnung von elektrischer Energie, welche einen ersten Kühlturm 12, eine Windkraftanlage 14 und eine Luftstromerzeugungseinrichtung 16 umfasst. Der erste Kühlturm 12 hat die Form eines Rotationshyperboloids, wobei die obere Hälfte des Rotationshyperboloids nur bis etwa einem Viertel ausgeführt ist. Der Rotationshyperboloid des ersten Kühlturms 12 umfasst einen oberen Rand 18 und einen unteren Rand 20. Der obere Rand 18 begrenzt eine obere Öffnung 22. Der untere Rand 20 wird durch eine Vielzahl von Stützen 24 gestützt, so dass Luft durch die Zwischenräume zwischen den Stützen 24 in den ersten Kühlturm 12 einströmen kann. Die Zwischenräume zwischen den Stützen 24 kann als erster Lufteinlass 50 betrachtet werden. Der Aufbau des ersten Kühlturms 12, so wie er in 1 dargestellt ist, stimmt mit bereits bekannten und vorhandenen Kühltürmen überein.
Zusätzlich zu dem bereits vorhandenen ersten Kühlturm 12 ist die Windkraftanlage 14 vorgesehen. Die Windkraftanlage 14 gemäß der ersten Ausführungsform umfasst eine Windturbine 26, einen Generator 28 und eine Säule 30. Die Säule 30 ist an einem Boden 32 des ersten Kühlturms 12 aufgestellt. Die Säule 30, welche beispielsweise eine oder mehrere Stützen, Streben oder dergleichen umfassen kann, stützt den Generator 28 und/oder die Windturbine 26. Die Windturbine 26 ist insbesondere an der im Querschnitt gesehen engsten Stelle des Rotationshyperboloids des ersten Kühlturms 12 angeordnet. Die Windturbine 26 kann einen Durchmesser, der nur geringfügig kleiner ist als die engste Stelle des ersten Kühlturms 12 im Querschnitt aufweisen. Die Windturbine 26 ist direkt mit dem Generator 28 gekoppelt, so dass die Windturbine 26, wenn diese durch einen Luftstrom angetrieben wird, den Generator 28 zur Erzeugung von elektrischer Energie antreibt. Die Windturbine 26 kann auch als Rotor bezeichnet werden und ist nicht auf die dargestellte Ausführungsform begrenzt. Es können mehr oder weniger Blätter der Windturbine 26 vorgesehen sein. Auch die Art und Weise der Umwandlung des Luftstroms in eine Rotationsbewegung der Windturbine 26 kann anders als dargestellt erfolgen. Insbesondere sind alle aus dem Stand der Technik bekannten Vorgehensweisen denkbar. Die Windkraftanlage 14, insbesondere deren Windturbine 26, ist somit zwischen dem ersten Lufteinlass 50 und der oberen Öffnung 22 vorgesehen.
Die Luftstromerzeugungseinrichtung 16 umfasst in der in 1 dargestellten Ausgestaltung eine erste Erwärmungseinrichtung 34, welche nahe des Bodens 32 angeordnet ist und insbesondere auf der Höhe der Stützen 24. Die erste Erwärmungseinrichtung 34 umfasst eine erste Zerstäubungseinrichtung 36 und/oder ein Becken 38. Die erste Zerstäubungseinrichtung 36 ist nahe den Durchlässen, welche durch die Stützen 24 bereitgestellt werden, angeordnet. Die erste Zerstäubungseinrichtung 36 dient zum Zerstäuben oder Verrieseln von warmem Wasser, also Wasser mit einer Temperatur, welche größer als die Temperatur der Luft an der ersten Erwärmungseinrichtung 34.
Zusätzlich oder alternativ ist in dem Boden 32 des ersten Kühlturms 12 ein Becken 38 vorgesehen. Dies kann beispielsweise durch die bereits vorhandene Kühlturmtasse realisiert sein. In das Becken 38 wird ebenfalls warmes Wasser eingeleitet. Das warme Wasser für die erste Zerstäubungseinrichtung 36 und/oder das Becken 38 kann beispielsweise von einer nahe gelegenen Industrieanlage oder dergleichen herangepumpt werden.
Die erste Erwärmungseinrichtung 34 erwärmt die am Boden 32 des ersten Kühlturms 12 vorhandene Luft lokal. Aufgrund der Erwärmung steigt die Luft in dem ersten Kühlturm 12 auf und erzeugt im ersten Kühlturm 12 einen Luftstrom, der durch den Pfeil in 1 dargestellt ist. Der Luftstrom treibt die Windkraftanlage 14 an und erzeugt damit elektrische Energie in Form von Strom. Da durch die Öffnungen, welche durch die Stützen 24 bereitgestellt wird, das heißt dem ersten Lufteinlass 50, kontinuierlich Luft nachströmen kann und die erste Erwärmungseinrichtung 34 kontinuierlich die Luft am Boden 32 des ersten Kühlturms 12 erwärmt, kann die Vorrichtung 10 kontinuierlich elektrische Energie erzeugen. In dieser Variante wird der erste Kühlturm 12 als Aufwind-Kühlturm betrieben.
Die Vorrichtung 10 gemäß der Ausführungsform von 2 stimmt mit der Vorrichtung 10 gemäß der Ausführungsform von 1 bis auf den Aufbau der Windkraftanlage 14 überein. Zur Abstützung der Windturbine 26 und des Generator 28 wird in der Ausführungsform gemäß 2 keine Säule 30 verwendet, sondern Stützsäulen 40 und Stützstreben 42. An der Außenseite des ersten Kühlturms 12 sind vier Stützsäulen 40 angeordnet, wobei die Stützsäulen 40 bis zur schmälsten Stelle des ersten Kühlturms 12 im Querschnitt reichen. Es können jedoch auch zwei, drei, fünf oder mehr Stützsäulen 40 verwendet werden. Die Stützsäulen 40 stützen horizontale Stützstreben 42 ab, welche durch die Wand des ersten Kühlturms 12 hindurchreichen. Diese horizontalen Stützstreben 42 bilden eine Art Teller, auf dem die Windturbine 26 und der Generator 28 gelagert werden können.
Die Vorrichtung 10 gemäß der Ausführungsform von 3 stimmt mit der Vorrichtung 10 gemäß den Ausführungsformen von 1 und 2 bis auf die Ausgestaltung der Windkraftanlage 14 überein. Speziell unterscheidet sich die Vorrichtung 10 nur dadurch, wie die Windturbine 26 und der Generator 28 der Windkraftanlage 14 abgestützt werden. In der Ausführungsform gemäß 3 sind zwei horizontale Träger 44 in unterschiedlicher Höhe an der Wand des ersten Kühlturms 12 angebracht. Zwischen diesen beiden Trägern 44 wird eine vertikale Welle befestigt, auf der die Windturbine 26 abgestützt wird. Der Generator 28 kann ebenfalls an den Trägern 44 befestigt sein oder an einer davon entfernten Stelle, beispielsweise außerhalb des ersten Kühlturms 12. Die mechanische Drehbewegung, welche durch die Windturbine 26 erzeugt wird, kann mittels Wellengetrieben oder einer hydraulischen Kopplung an den Generator 28 übertragen werden.
Die Vorrichtung 10 gemäß der Ausführungsform von 4 stimmt mit der Vorrichtung 10 gemäß den Ausführungsformen von 1 bis 3 überein, bis auf die Ausgestaltung der Windkraftanlage 14, insbesondere der Abstützung der Windturbine 26 und/oder des Generator 28. In der Ausführungsform gemäß 4 wird der Generator 28 und/oder die Windturbine 26 durch mehrere Tragsäulen 46 und mehrere Tragstreben 48 gehalten. Die Tragsäulen 46 sind in dem Inneren des ersten Kühlturms 12 angeordnet und stehen auf dem Boden 32 des ersten Kühlturms 12. Es können, wie in 4 gezeigt, vier Tragsäulen 46 vorgesehen sein oder zwei, drei, fünf, sechs oder mehr. Die Tragsäulen 46 stützen horizontal verlaufende Tragstreben 48 ab. Die Höhe der Tragsäulen 46 stimmt ungefähr mit der schmalsten Stelle des Rotationshyperboloids des Kühlturms 12 im Querschnitt überein. An den Tragstreben 48 ist der Generator 28 als auch die Windturbine 26 befestigt.
Die Vorrichtung 10 gemäß der Ausführungsform von 5 stimmt mit den bisher gezeigten Ausführungsformen der Vorrichtung 10 bis auf die folgenden Unterschiede überein. Die Öffnungen, welche durch die Stützen 24 bereitgestellt sind, so wie es in den 1 bis 4 gezeigt ist, sind bei der Vorrichtung 10 gemäß der Ausführungsform von 5 verschlossen. Vielmehr ist am Boden 32 des ersten Kühlturms 12 der erste Lufteinlass 50 in Form einer einzelnen Öffnung, Kanal oder Rohr vorgesehen. Der erste Kühlturm 12 ist somit bis auf den ersten Lufteinlass 50 als auch die obere Öffnung 22 luftdicht verschlossen.
Der erste Lufteinlass 50 kann mit einem Kanal 52 verbunden sein. In dem Kanal 52 ist die erste Erwärmungseinrichtung 34 angeordnet. In dieser Ausführungsform ist die erste Erwärmungseinrichtung 34 als Wärmetauscher vorgesehen, welcher die Luft in dem Kanal 52 erwärmt. Es ist jedoch auch möglich, dass die erste Erwärmungseinrichtung 34 eine erste Zerstäubungseinrichtung 36 umfasst, welche in dem Kanal 52 und/oder am Boden 32 des ersten Kühlturms 12 angeordnet ist. Ferner kann auch ein Becken 38 als Teil der ersten Erwärmungseinrichtung 34 vorgesehen sein. Dies ist jedoch in 5 nicht eingezeichnet.
Die Windturbine 26 der Windkraftanlage 14 ist in der gezeigten Ausführungsform in dem Kanal 52 angeordnet. Alternativ oder zusätzlich kann die Windturbine 26 der Windkraftanlage 14 so wie in den 1 bis 4 gezeigt ausgestaltet sein.
Darüber hinaus kann der erste Kühlturm 12 mit einem dritten Lufteinlass 54 versehen sein, welcher durch eine Verschlusseinrichtung 56 geöffnet oder verschlossen werden kann. Die Verschlusseinrichtung 56 kann manuell oder automatisch betrieben werden.
Die Funktionsweise der Vorrichtung 10 gemäß 5 nutzt ebenfalls das Funktionsprinzip eines Aufwind-Kühlturms. Die Luft, die über den Kanal 52 in den ersten Kühlturm 12 strömt, wird erwärmt, so dass die Luft am Boden 32 des ersten Kühlturms 12 wärmer als an der oberen Öffnung 22 ist. Somit wird ein Luftstrom erzeugt, der vom Boden 32 nach oben strömt. Dadurch, dass dieser Luftstrom vorhanden ist, wird Luft durch den Kanal 52 gesaugt, welche die Windturbine 26 antreibt.
Die Vorrichtung 10 gemäß 6 stimmt mit den zuvor gezeigten Vorrichtungen 10 überein, bis auf die folgenden Unterschiede. Die Luftstromerzeugungseinrichtung 16 umfasst eine Abkühlungseinrichtung 58, welche an dem oberen Rand 18 des ersten Kühlturms 12 angeordnet ist. Die Abkühlungseinrichtung 58 weist eine zweite Zerstäubungseinrichtung 60 auf, mittels welcher kaltes Wasser zerstäubt werden kann. Das kalte Wasser kann beispielsweise von einem nahe gelegenen Fluss oder See abgepumpt werden. Da das Wasser des Flusses oder des Sees im Regelfall kälter als die Umgebungsluft und damit der Luft innerhalb des ersten Kühlturms 12 ist, wird durch das Zerstäuben des Wassers mittels der zweiten Zerstäubungseinrichtung 60 die Luft am oberen Rand 18, das heißt nahe der oberen Öffnung 22, lokal abgekühlt. Die abgekühlte Luft sinkt in dem ersten Kühlturm 12 ab und erzeugt somit einen Luftstrom, welcher die Windkraftanlage 14 antreibt. Der erste Kühlturm 12 gemäß dieser Variante wird als Fallwind-Kühlturm betrieben.
Ähnlich wie der erste Kühlturm 12 der Ausführungsform gemäß 5 ist der erste Kühlturm 12 der Ausführungsform gemäß 6 am Boden 32 verschlossen, das heißt, die durch die Stützen 24 in den 1 bis 4 vorgesehenen Öffnungen sind verschlossen. Stattdessen ist ein Luftauslass 62 vorgesehen, durch den der Luftstrom strömt. Der Luftstrom treibt in dieser Ausführungsform eine Windturbine 26 an, die in dem Kanal 52 angeordnet ist, welcher mit dem Luftauslass 62 verbunden ist. Alternativ oder zusätzlich kann die Windkraftanlage 14 eine Windturbine 26 aufweisen, die, wie in den 1 bis 4 gezeigt angeordnet ist.
Optional kann der erste Kühlturm 12 gemäß 6 den dritten Lufteinlass 54 mit der Verschlusseinrichtung 56 aufweisen. Vor dem dritten Lufteinlass 54 kann eine Führungseinrichtung 64 vorgesehen sein. Diese umfasst einen oder mehrere Luftleitbleche, die an einem Ende mit der Wand des ersten Kühlturms 12 verbunden sind und am anderen mit dem Boden 32 des ersten Kühlturms 12.
Die Führungseinrichtung 64 dient dazu, den Luftstrom, der von der oberen Öffnung 22 kommt, in den Luftauslass 62 zu leiten und insbesondere dazu, dass der Luftstrom nicht durch den dritten Lufteinlass 54 den ersten Kühlturm 12 verlässt. Gleichzeitig erlaubt die Führungseinrichtung 64, dass Luft durch den dritten Lufteinlass 54 in den ersten Kühlturm 12 einströmen kann. Insbesondere dann, wenn die Umgebungsluft warm ist, kann mittels des dritten Lufteinlasses 54 warme Luft in den Boden 32 des ersten Kühlturms 12 eingeleitet werden, so dass sich der Temperaturunterschied zwischen der durch die zweite Zerstäubungseinrichtung 60 abgekühlten Luft und der warmen eingeleiteten Luft erhöht, wodurch der Luftstrom verstärkt werden kann.
Die Vorrichtung 10 gemäß 6 kann eine zweite Erwärmungseinrichtung 66 aufweisen, welche in dem Kanal 52 angeordnet ist, und zwar zwischen der Windturbine 26 und dem Luftauslass 62. Die zweite Erwärmungseinrichtung 66 kann einen Wärmetauscher und/oder eine erste Zerstäubungseinrichtung 36 aufweisen. Die zweite Erwärmungseinrichtung 66 ist in dem Kanal 52 vorgesehen.
Eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung 10 ist in 7 gezeigt. Diese stellt unter anderem eine Kombination der Ausführungsformen gemäß 5 und 6 dar. In der Ausführungsform gemäß 7 wird das Prinzip des Fallwind-Kühlturms mit dem Aufwind-Kühlturm gekoppelt. Dazu weist die Vorrichtung 10 einen zweiten Kühlturm 68 auf. Der zweite Kühlturm 68 kann analog wie der in 5 gezeigte Kühlturm aufgebaut sein. Somit gelten die in Zusammenhang mit 5 angestellten Überlegungen zu dem ersten Kühlturm 12 analog für den zweiten Kühlturm 68 gemäß 7.
Der Kanal 52 verbindet den Luftauslass 62 mit einem zweiten Lufteinlass 70 des zweiten Kühlturms 68. Der zweite Lufteinlass 70 kann analog zu dem ersten Lufteinlass 50 der Ausführungsform gemäß 5 ausgestaltet sein. In dem Kanal 52 ist in Luftstromrichtung nach der Windturbine 26 die zweite Erwärmungseinrichtung 66 angeordnet, die als ein Wärmetauscher ausgebildet sein kann.
Die Funktionsweise der Vorrichtung 10 gemäß 7 ist wie folgt. Die Luft wird durch die zweite Zerstäubungseinrichtung 60 an der oberen Öffnung 22 des ersten Kühlturms 12 abgekühlt und fällt im ersten Kühlturm 12 nach unten. Nicht zuletzt aufgrund der Führungseinrichtung 64, die optional vorgesehen sein kann, strömt die Luft durch den Luftauslass 62 in den Kanal 52 und treibt somit die Windturbine 26 an. Aufgrund der optionalen zweiten Erwärmungseinrichtung 66 wird die Luft in dem Kanal 52 aufgewärmt. Dadurch wird in dem zweiten Kühlturm 68 ein Aufwind erzeugt, welcher Luft aus dem Kanal 52 saugt. Somit wird das Hineindrücken der Luft aus dem ersten Kühlturm 12 in den Kanal 52 durch das Ansaugen von Luft aus dem Kanal 52 durch den zweiten Kühlturm 68 verstärkt.
Bezugszeichenliste

10: Vorrichtung
12: erster Kühlturm
14: Windkraftanlage
16: Luftstromerzeugungseinrichtung
18: oberer Rand
20: unterer Rand
22: obere Öffnung
24: Stütze
26: Windturbine
28: Generator
30: Säule
32: Boden
34: erste Erwärmungseinrichtung
36: erste Zerstäubungseinrichtung
38: Becken
40: Stützsäule
42: Stützstrebe
44: Träger
46: Tragsäule
48: Tragstrebe
50: erster Lufteinlass
52: Kanal
54: dritter Lufteinlass
56: Verschlusseinrichtung
58: Abkühlungseinrichtung
60: zweite Zerstäubungseinrichtung
62: Luftauslass
64: Führungseinrichtung
66: zweite Erwärmungseinrichtung
68: zweiter Kühlturm
70: zweiter Lufteinlass

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN 1045 [0016]
DIN 1055 [0016]

Claims

Vorrichtung zur Gewinnung von elektrischer Energie, umfassend einen ersten Kühlturm (12), eine Windkraftanlage (14) zur Umwandlung eines Luftstroms in elektrische Energie, und eine Luftstromerzeugungseinrichtung (16), welche ausgebildet ist, eine Veränderung der thermodynamischen Energie der in dem ersten Kühlturm (12) vorhandenen Luft lokal zu verändern, um den Luftstrom in dem ersten Kühlturm (12) zu erzeugen, wobei der Luftstrom die Windkraftanlage (14) antreibt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftstromerzeugungseinrichtung (16) eine erste Erwärmungseinrichtung (34) umfasst, welche an einem Boden (32) des ersten Kühlturms (12) zur Erwärmung der Luft angeordnet ist, wobei vorzugsweise die erste Erwärmungseinrichtung (34) ein Becken (38) und/oder eine erste Zerstäubungseinrichtung (36) für warmes Wasser umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kühlturm (12) einen ersten Lufteinlass (50) am Boden (32) des ersten Kühlturms (12) aufweist, wobei vorzugsweise die Windkraftanlage (14) zwischen dem ersten Lufteinlass (50) und einer oberen Öffnung (22) des ersten Kühlturms (12) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftstromerzeugungseinrichtung (16) eine Abkühlungseinrichtung (58) umfasst, welche an einer oberen Öffnung (22) des ersten Kühlturms (12) angebracht ist und eine zweite Zerstäubungseinrichtung (60) für kaltes Wasser umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kühlturm (12) bis auf einen am Boden (32) des ersten Kühlturms (12) angeordneten Luftauslass (62) und der oberen Öffnung (22) luftdicht verschlossen ist, wobei vorzugsweise die Windkraftanlage (14) in dem Luftauslass (62) und/oder in einem Kanal (52), der mit dem Luftauslass (62) verbunden ist, angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch einen zweiten Kühlturm (68), welcher bis auf einen am Boden (32) des zweiten Kühlturms (68) angeordneten zweiten Lufteinlass (70) und der oberen Öffnung (22) luftdicht verschlossen ist, wobei vorzugsweise der zweite Lufteinlass (70) an den Kanal (52) angeschlossen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftstromerzeugungseinrichtung (16) eine zweite Erwärmungseinrichtung (66) umfasst, welche an einem Boden (32) des zweiten Kühlturms (68) und/oder in dem Kanal (52) zur Erwärmung der Luft angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, gekennzeichnet durch einen dritten Lufteinlass (54) mit einer Verschlusseinrichtung (56), welche am Boden (32) des ersten Kühlturms (12) angeordnet ist, wobei vorzugsweise die Verschlusseinrichtung (56) zwischen einer geschlossenen Stellung, in welcher der dritte Lufteinlass (54) geschlossen ist, und einer offenen Stellung, in welcher der dritte Lufteinlass (54) offen ist, schaltbar ist, wobei weiter vorzugsweise eine Führungseinrichtung (64) vor dem dritten Lufteinlass (54) in dem ersten Kühlturm (12) angeordnet ist, welche von der oberen Öffnung (22) kommende Luft zu dem Luftauslass (62) führt.
Verfahren zur Erzeugung von elektrischer Energie mittels eines ersten Kühlturms (12), Abkühlen von Luft an einer oberen Öffnung (22) des ersten Kühlturms (12), insbesondere mittels kalten Wassers, so dass die abgekühlte Luft in dem ersten Kühlturm (12) unter Erzeugung eines Luftstroms absinkt, und Umwandeln des Luftstroms in elektrische Energie mittels einer Windkraftanlage (14).
Verfahren zur Erzeugung von elektrischer Energie mittels eines ersten Kühlturms (12), Erwärmen von Luft an einem Boden (32) des ersten Kühlturms (12), insbesondere mittels warmen Wassers, so dass die erwärmte Luft in dem ersten Kühlturm (12) unter Erzeugung eines Luftstroms aufsteigt, und Umwandeln des Luftstroms in elektrische Energie mittels einer Windkraftanlage (14).