DE10243614A1 - Höhenverstellbares Bauwerk zum Schutz vor klimatischen Einflüssen und sich verändernden Untergrundeigenschaften - Google Patents

Höhenverstellbares Bauwerk zum Schutz vor klimatischen Einflüssen und sich verändernden Untergrundeigenschaften Download PDF

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Abstract

Durch klimatische Einflüsse, Schneeakkumulation, Driftschnee und Verformungen des Untergrundes ist der Bau, Betrieb und Rückbau von Gebäuden in polaren Regionen, insbesondere in der Antarktis, stark erschwert und die Lebensdauer begrenzt. Das höhenverstellbare Bauwerk soll durch seine Lage, Anordnung und Betrieb die bestehenden Probleme umgehen. DOLLAR A Das Gebäude (1) bildet eine mit der Eisoberfläche bündige Abdeckung einer Halle (2), die zuvor aus dem Firnuntergrund (3) ausgehoben wird. Durch einen pneumatischen Hebemechanismus (4) wird das Gebäude abgesenkt oder kontinuierlich angehoben und so mit seiner Oberkante stets im wesentlichen an der Firnoberfläche gehalten. Die für den Hebevorgang erforderliche Energie wird in Form von Luftdruck in großen Überdruckspeichern gelagert. DOLLAR A Durch seine Eigenschaften eignet sich dieses höhenverstellbare Gebäude mit einer darunter liegenden Halle für den Einsatz in polaren Regionen mit Untergründen aus Schnee, Firn oder Eis.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein höhenverstellbares Bauwerk zum Schutz vor klimatischen Einflüssen, sich verändernde Untergrundeigenschaften und Untergrundverhalten wie zum Beispiel Schnee, Firn, Eis, Permafrostböden, oder Sand, oder funktionellen Anforderungen, die sich aus der Nutzung ergeben. Das Bauwerk bildet die Abdeckung einer künstlich erstellten oder natürlich entstandenen Vertiefung.
  • Die erschwerenden Bedingungen für das Errichten, Unterhalten und Nutzen von Gebäuden im Falle einer Gründung auf Schnee, Eis oder Firn in polaren Regionen werden in der Patentschrift ( DE 3924631 C1 ) wie folgt beschrieben:
    • – Der Niederschlag aus Schnee schmilzt nicht und führt dazu, dass oberirdische Gebäude zuschneien, während unterirdische Bauwerke mit einer ständig wachsenden Schneedecke belastet werden. In beiden Fällen wird die Gebrauchsfähigkeit und Lebensdauer der Gebäude durch die Schneeakkumulation eingeschränkt und verkürzt.
    • – Oberirdische Gebäude ( EP 0 219 262 A2 ) stellen ein Hindernis für den an der Oberfläche driftenden Schnee dar und führen zu Schneeverwehungen am Gebäude, wodurch der Gebrauch stark behindert wird.
    • – Oberirdische Gebäude sind in hohen Breiten starken Winden ausgesetzt und müssen entsprechend aufwendig für die Belastungen ausgelegt werden.
    • – Der Schnee- oder Eisuntergrund ist in aller Regel nicht formbeständig, sondern unterliegt Zwängungen aus der Bewegung als Gletscher oder Schelfeis, die zu Verformungen (Pressung, Dehnung, Verdrehung oder Setzung) führen, deren statische und konstruktive Berücksichtigung äußerst aufwendig ist.
  • Weiter erschweren folgende in der Patentschrift ( DE 3924631 C1 ) nicht erwähnte Bedingungen das Errichten, Unterhalten und Nutzen von Gebäuden bei einer Gründung auf Schnee, Eis oder Firn in polaren Regionen:
    • – Unterirdische Gebäude erhalten auch im polaren Sommer kein Licht und können daher die solaren Gewinne (24h Sonnenschein) nicht nutzen. Bei den Nutzern solcher Untenrdischen Bauwerke (z.B. Forschungsstation) sind gehäuft Depressionserscheinungen diagnostiziert worden, was auf den fehlenden Bezug zur Umgebung und auf mangelndes Tageslicht zurückzuführen ist.
    • – Oberirdische Gebäude können den solaren Eintrag im Sommer nutzen, kühlen jedoch während der Wintermonate verstärkt aus, in denen es keinen Sonnenschein gibt (polarer Winter).
  • Speziell die Fallwinde in der Antarktis können hohe Geschwindigkeiten erreichen und führen große Mengen Schnee und Eis mit sich. Das mitgeführte Eis kann zu erheblichen Beschädigungen einer oberirdischen Gebäudehülle führen. Die hohen Windgeschwindigkeiten führen zudem zu einer verstärkten Auskühlung des Bauwerkes.
  • Es ist weiterhin bekannt, dass den oben geschilderten konstruktiven und umweltbedingten Problemen durch folgende Maßnahmen zu begegnen versucht wird. Die Patentschrift ( DE 3924631 C1 ) beschreibt dies wie folgt:
    • – Die Verlegung in den Untergrund, um die Schneeverwehungen und die Windbelastungen zu vermeiden. Die Verformungen des Untergrunds und die zunehmende Belastung aus der Überdeckung sind dann in Kauf zu nehmen, und man versucht ihren zerstörerischen Einfluß entweder durch besonders flexible Schutzhüllen, zum Beispiel aus Wellblechröhren, oder durch besonders kräftige Aussteifungen gering zu halten.
    • – Die Aufständerung eines oberirdischen Gebäudes auf Stützen, um dem driftenden Schnee möglichst wenig Widerstand zu bieten, oder die Errichtung des Gebäudes auf einer an Stützen höhenverschieblichen Plattform. Mit letzterer Version kann dem Umstand des ständig anwachsenden Niveaus der Oberfläche Rechnung getragen werden, jedoch sind in beiden Fällen hohe Aufwendungen zur Abtragung der Windkräfte erforderlich und die Stützen und deren Fundamente sind den Verformungen des Untergrunds ausgesetzt. Wegen der dadurch auftretenden Kräfte in der Stützenkonstruktion versucht man, die Verformungen der Fundamente durch gegenseitiges Verankern gering zu haften, jedoch ohne dauerhaften Erfolg.
  • Die Patentschrift ( DE 3924631 C1 ) versucht die Problematik wie folgt zu lösen:
    • – Die Konstruktion einer Höhenverstellbaren Halle ( DE 3924631 C1 ), wobei eine auf Stützen ruhende Flachdachkonstruktion so in der Höhe verstellbar ist, dass sich deren Oberkante stets im wesentlichen auf gleicher Höhe mit der Firn- oder Eisoberfläche befindet. Das eigentliche Bauwerk wird dann in der Halle platziert.
  • Es ist weiterhin bekannt, dass den Problemen des eindringenden Flugschnees entlang der Gebäudekanten durch folgende Maßnahmen begegnet wird (siehe Patentschrift DE 3924631 C1 )
    • – Die Dachkonstruktion kann mittels einer senkrechten Seitenverschalung an die Eis oder Schneekante gedrückt werden. Zum Anheben der Konstruktion kann dieser Rand zurückgezogen werden.
    • – Die Seitenverschalung ist mit einer Beschichtung versehen, die die Reibung zwischen Dachrand und anstehendem Firn oder Eis möglichst gering hält.
    • – Die Seitenverschalung ist abgeschrägt.
    • – Die Seitenverschalung ist beheizt.
  • Der Lösungsvorschlag bringt jedoch viele ungelöste Probleme mit sich. Die Anhebung des eingestellten Bauwerks in der Halle ist nicht geklärt, so dass neben der sehr zeitaufwendigen Anhebung der Halle weiter aufwendige Arbeit und damit Zeit in die Anhebung des eigentlichen Bauwerks investiert werden muss. Das Untertüllen der Stützen mit Schnee während des Anhebens hat zur Folge, dass sich die gewünschte Hubhöhe nur schwer berechnen lässt, da sich der Schnee erst in den folgenden Tagen setzt. Ungleich angehobene Stützen werden durch das gelenkig gelagerte System und die Partitionierung der Decke in mehrere Elemente ausgeglichen. Dies ist aber nur eine Verlagerung des Problems, da unterschiedliche Neigungen in der Decke zu Verkürzungen im Randbereich führen, die wiederum Ursache für eine unsaubere Schalung im Bereich des Dachanschlusses sind. Häufige Ausbesserungsarbeiten an der Schneewand müssen hierin Kauf genommen werden.
  • Die solaren Gewinne, die während der Sommermonate gemacht werden können, werden vom System nicht genutzt, vielmehr führt die Sonneneinstrahlung auch bei einer opaken Abdeckung zu einer Erwärmung der Halle, die sich negativ auf die Eiswände auswirkt. Dem kann nur durch eine zusätzliche, dauerhafte Kühlung der Halle auf -3°C und einer Dämmschicht im Dachbereich Rechnung getragen werden.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bauwerkskonstruktion zu schafften und eine Bauweise zu finden, die unempfindlich gegenüber klimatischen Einflüssen, Schneeakkumulation und Verformungen des Untergrundes ist. Werter soll die Erfindung es ermöglichen, solare Gewinne nutzbar zu machen, ohne sich dazu den widrigen Bedingungen an der Oberfläche auszusetzen. Außerdem soll das Bauwerk aufgrund seiner Organisation an unterschiedliche Nutzungen leicht angepaßt werden können. Das Bauwerk soll eine Abdeckung einer künstlich erstellten oder natürlich entstandenen Vertiefung bilden, die in einer besonders bevorzugten Ausführungsweise, im Anwendungsfall in polaren Regionen, als Abdeckung einer Eis- bzw. Schneehalle (6) dient, die zum Beispiel als Fahrzeughalle genutzt werden kann.
  • In diesem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel (1) wird erfindungsgemäß diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Gebäude (1) ein höhenverstellbare Abdeckung für eine aus Eis oder Schnee erstellte Halle (2) bildet. Die Oberkante des Gebäudes ist im abgesenkten Zustand auf Höhe des Schneeniveaus. Das Bauwerk ist im Eis (3) versenkt und so gegen Beschädigungen, anfallende Windbelastung, Verwehungen und eine verstärkte Auskühlung geschützt. Künstliche Eiswände verbessern die Gründung des Gebäudes (5). Im ausgefahrenen Zustand (2) gewährt das Gebäude einen Ausblick und somit einen Bezug zur Umgebung. Solare Gewinne können genutzt werden. Um diese zwei Stellungen der Station trotz des anwachsenden Schneeniveaus beibehalten zu können, sieht die Erfindung eine Anhebung in längeren zeitlichen Abständen zur Untertüllung des Hebemechanismus vor. Weiter ist an ein Anheben und Absenken in kurzen zeitlichen Abständen gedacht um sich vor kurzfristigen Wetteränderungen wie Stürmen zu schützen.
  • In einem besonders bevorzugten Ausfΰhrungsbeispiel ist vorgesehen, den Hebemechanismus über ein zusammenhängendes, pneumatische Hebekissen mit großer Auflagerfläche zu betreiben (3).
  • In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, den Hebemechanismus über mehrere, übereinander angeordnete und parallel betriebene pneumatische Hebekissen mit einer kleinen Auflagerfläche zu betreiben. Eine Führungsstange (7) sichert die horizontale Lage (4).
  • In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, den Hebemechanismus mittels einer hydraulischen oder mechanischen Hebeeinrichtung auszuführen.
  • Der bevorzugte Hebemechanismus über pneumatische Kissen bietet eine Reihe von Vorteilen gegenüber einer konventionellen Grünungsmethode. Das Hebekissen (4) sitzt auf einer aus gemahlenem Eis erstellten Wand (5). Diese Methode verbessert die Lastaufnahmefähigkeit und führt zu einer homogenen Einleitung der Lasten in den Untergrund, da auf diese Weise die natürlich bedingte unterschiedliche Dichte der oberflächennahen Schneeschichten umgangen wird. Durch die geringe Masse der dünnen Begrenzungsfolien der Kissen wird die durch Sonneneinstrahlung erzeugte Wärmstrahlung gegenüber geringen Bauteilen gering gehalten und Schmelzprozesse an den Auflagerflächen weitgehend vermieden. Die technische Einfachheit der pneumatischen Funktionsweise verringert die Wahrscheinlichkeit eines technischen Versagens gegenüber mechanischen Geräten. Wartungs- und Reparaturarbeiten bei extremen klimatischen Bedingungen können so vermieden werden.
  • Die Lasten werden über träger (8) auf die Auflagerpunkte geleitet. Die Gebäudestruktur ist statisch so ausgelegt, dass einzelne Hebekissen entlüftet werden können. In diesem Zeitraum kann gemahlenes Eis in den Hohlraum zwischen entlüftetem Kissen und Stützwand eingebracht und so die Oberkante der Stützwand kontinuierlich erhöht werden. Dieses System wird herangezogen, um neben dem permanenten Heben und Senken den jährlichen Schneezutrag auszugleichen, die Station also auf ein höheres Niveau zu bringen. Der Hohlraum unter der überspannenden Konstruktion/Bauwerk wird dann später mit Schnee nachgefüllt, um dessen gewünschte lichte Höhe beizubehalten. Diese Art der Anhebung erneuert die geschalte Stützwand permanent, so daß die durch äußere Einwirkungen entstehenden Verformungen (Wölbung) der Stützwand nach einigen Jahren im Hallenboden (1) (6) verschwinden. Eine Ausbesserung der Stützwand ist daher nicht oder nur in geringem Umfang notwendig. Dem kann mit geeignetem Gerät entsprechend Rechnung getragen werden.
  • Um das pneumatisch gelagerte Gebäude in seiner Lage zu halten, wird der Luftdruck über ein digitales BUS-System gesteuert, oder über eine direkte analoge Ansteuerung der Kissen geregelt. Ungleichmäßige Unterfüllung der einzelnen Kissen, unterschiedliche Lastverteilungen in der Station, Gewichtsverlagerungen, Winddruck und Windsog auf das Gebäude, unterschiedliches Setzungsverhalten des Untergrunds oder Defekte einzelner Kissen können so ausgeglichen werden.
  • Der Anschluß der Gebäudekonstruktion an die natürliche, unebene Oberfläche des Umgebenen Firn erfordert besondere Aufmerksamkeit, da vom Wind mitgeführter Driftschnee in sehr kleine Öffnungen eindringen kann und dahinter befindliche Hohlräume gänzlich füllen kann. In einem werteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Dach- und die Bodenkante deshalb an ihrem an den Firn oder Eis angrenzenden Rand mit einer Vorrichtung versehen, die bestehende Fugen zwischen der Konstruktion und der Eiskante gegen dnftenden Schnee abdichtet und zugleich die Schalung der neu zu bildenden Eis- oder Firnkante bildet. Es ist vorgesehen, daß diese Kantenausbildung in der angehobenen oder abgesenkten Endposition an die natürliche Eiskante andichtet. Für den Hebe- und Absenkvorgang läßt sich diese abrücken. Dieses wird durch eine pneumatische Verstellvorrichtung ermöglicht, welche die Randkonstruktion der Dachund Bodenkante an den Eis- oder Firnrand drückt.
  • Die Erfindung schlägt dazu vor, dies mittels eines geführten Schalelementes (9) zu erreichen, das über einen oder mehrere Luftschläuche oder Luftkissen (10) mit der Dach- oder Bodenkante verbundenen ist und über diese durch Luftzufuhr oder Luftabfuhr in seiner Lage verändert werden kann (5).
  • Weiterhin können ein oder mehrere an der Dach- oder Bodenkante befestigte Luftschläuche (11) oder Kissen direkt an die Eis- oder Firnkante (3) durch Luftzufuhr oder Luftabfuhr andichten (6).
  • In einer weiteren Ausführungsvariante schlägt die Erfindung vor, nur die Abdichtung pneumatisch zu regeln (12), während die Schalungsfunktion (13) über eine zweite, von der Abdichtung unabhängigen Konstruktion übernommen wird (7).
  • In einem besonders bevorzugten Beispiel (8). dichtet eine flügelförmige, veränderbare Konstruktion durch eine Verformung des Flügelgestänges (14) um ein Drehgelenkpunkt (15) im abgesenkten Zustand des Bauwerks an die Eis- oder Schneekante (3) an. Im angehobenen Zustand kann der Flügel mit seiner flexiblen Hülle (16) aerodynamische Funktionen übernehmen und bei steigenden Windgeschwindigkeiten ein Andrücken des Bauwerks an den Untergrund bewirken ( 9). Weiter wird der Wind entlang der Bauwerksoberfläche beschleunigt. Dies vermindert die Schneeablagerung an der Bauwerksoberfläche.
  • Eine elastisch verformbare Randandichtung an den umgebenen Firn vermeidet eine Reihe on Nachteilen, die sich durch starre Anschlüsse ergeben: Die solare Einstrahlung bewirkt an den Kontaktstellen der oberflächennahen Firnschichten mit massiven Bauteilen Schmelzprozesse selbst bei Außentemperaturen unter 0°C. Durch diese Schmelzprozesse bilden sich an den Anschlüssen zu massiven Bauteilen Fugen, die gegenüber dem driftenden Schnee große Undichtigkeiten verursachen. Eine ständige manuelle Nachjustierung der andichtenden Bauteile ist dadurch erforderlich. Ein druckgefülltes, elastisches Dichtelement gibt nach und passt sich automatisch der weichen, sich verändernden Kontur einer Schneekante an, so können keine offenen Fugen entstehen. Zudem reduziert die dünne Hülle der Dichtelemente mit ihrer geringeren Speicherfähigkeit die Schmelzprozesse. Durch das einblasen von Luft mit geringer Temperatur kann der Schmelzprozess bei extremer Witterung zusätzlich verringert werden. Das geringere Gewicht einer pneumatischen Andichtung reduziert zudem Transport- und Materialkosten. Durch die pneumatische Steuerung kann mit geringem technischen Aufwand die Andichtung nahezu automatisch erfolgen, was bei mechanisch andichtenden Elementen mit größerem technischen Aufwand verbunden ist oder manuell erfolgen muß. Dieser Aspekt ist insbesondere in Zusammenhang mit der Höhenverstellbarkeit des Gebäudes von Vorteil. Zusätzlich lassen sich beim Anheben des Gebäudes durch absaugen der Luft die Dichtelemente von der Firnoberfläche lösen. Ein starkes Anhaften des Materials an das Eis ist- anders als bei massiven Bauteilen – aufgrund der Elastizität der Hülle nicht zu erwarten. Bei der Verwendung eines solchen pneumatisches Elements als Stellvorrichtung für eine massive Andichtung reduziert sich die Störanfälligkeit aufgrund der einfachen Funktionsweise erheblich. Die Kombination von massiven Schalelementen mit pneumatischen Dichtelementen gewährleistet neben einer planen Oberfläche der geschalten Flächen eine sichere Andichtung durch das pneumatische Dichtelement.
  • Im Zusammenhang mit der Dichtigkeit und Höhenverstellbarkeit ist bei der Errichtung des Gebäudes das Verfahren zur Herstellung eines unter einer Abdeckung durch Eis- oder Firnwände begrenzten Hohlraumes und seiner Wände von Bedeutung.
  • Das Verfahren schlägt vor, (10) eine für die Gründung der Abdeckung auf Schnee, Eis oder Firn notwendige Eiswand zu erstellen, die eine homogene Einleitung der Lasten in den Untergrund gewährleistet. Dazu werden zunächst die oberen Firnschichten abgetragen (11). Schließlich werden unter den späteren Auflagerpunkten der Abdeckung Gräben bis zur gewünschten Gründungstiefe aus dem Schnee, Eis oder Firn ausgehoben oder gefräst (12). Anschließend wird in die Gräben gemahlener Schnee/Firn/Eis eingebracht (13). Nach einiger Zeit haben sich die Eiskristalle miteinander verbunden und so verfestigt, dass damit begonnen werden kann, die als Schalung verwendeten, inhomogenen Firnschichten zwischen den erstellten Eiswänden zu entfernen (14).
  • In der erstellten Vertiefung wird dann eine Abdeckung (z.B. Gebäude) errichtet (15) und auf die Wände aufgelagert (16). Das darauffolgende Anheben der Abdeckung (17) schafft einen Raum zwischen Abdeckung und Untergrund, der hoch genug ist, um die weiteren Aushubarbeiten mit Maschinen durchführen zu können (18). Diese Abgrabung kann bis kurz über die Sohle der Eiswände ausgeführt werden (19). Es entsteht ein in der Höhe frei wählbarer Hohlraum unter der Abdeckung, der als Unterstand genutzt werden kann.
  • Bei der Verwendung dieses Verfahrens zeigen sich eine Reihe von Vorteilen: Bei der Gründung werden die nahe der Oberfläche liegenden inhomogenen Schneeund Firnschichten und die damit verbundenen setzungsbedingten Gründungsprobleme umgangen. Durch die homogenen Wände wird zudem eine gleichmäßigere und höhere Lastaufnahme gewährleistet. Mit Verwendung von gefrorenem Wasser als Material ist eine solche Konstruktion billig und stellt eine sehr geringe ökologische Belastung dar, da mit Ausnahme der Abdeckung kein Rückbau notwendig ist. Das umgebende Material dämpft die klimatischen extreme der Umgebung. Es stellt sich so in dem Hohlraum ein gemäßigtes Klima mit geringen Temperaturschwankungen ein. Der entstandene Hohlraum kann – abhängig von der überspannenden Konstruktion – nahezu beliebig groß und stΰtzenfrei sein, eine Aussteifung ist nicht erforderlich. Bei der Herstellung ist keine Schalung oder Gerüst erforderlich. Der geringe Materialaufwand reduziert zudem die Transportkosten ganz erheblich – insbesondere in die abgelegenen Eisregionen der Erde.
  • In diesen Regionen bewirkt jedoch die jährliche Schneeakkumulation an der Oberfläche, dass die Abdeckung mit dem darunter liegenden Hohlraum nach und nach im Untergrund versinken würde. Ein Verfahren sieht vor, durch Erhöhen der aus Eis, Schnee oder Firn geschalten Wand die Schneeakkumulation an der Oberfläche zu kompensieren und dadurch die aufgelagerte Konstruktion an das durch Schneezutrag anwachsende Niveau der äußeren Umgebung anzupassen.
  • Wie in 20 zu sehen, kann bei diesem Verfahren der aufgelagerte Hebemechanismus partiell entfernt werden, um gemahlener Schnee/Eis/Firn (17) für die Erhöhung der Auflagerfläche einzubringen. Die noch gefüllten Hebekissen neben dem entlüfteten Kissen dienen als Schalelement ebenso wie die rückseitige Firnkante (3) wie bei dem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel. Die Frontseite wird mit einer herkömmlichen Gleitschalung (18) geschalt, die an der Unterseite des Bauwerks mitgeführt werden kann und bei Bedarf an der unteren Eiskante und den jeweils seitlichen Kissen durch anpressen andichten kann. Die Schalung kann in einem weiteren Ausführungsbeispiel auch an mehreren Seiten geführt werden. Eine vom Bauwerk unabhängige Schalung die temporär angebracht wird ist ebenfalls denkbar.
  • Eine Erhöhung der Eiswand bietet den Vorteil, die aufgelagerte Konstruktion stets im Bereich der Geländeoberfläche zu halten, ohne diese vor einer Erhöhung vollständig entfernen zu müssen. Durch die schützende Wirkung der darüber liegenden Abdeckung können die Arbeiten zu Erhöhung der geschalten Wand ausgeführt werden, ohne sich widrigen Klima- oder Wetterverhältnissen aussetzen zu müssen. Außerdem kann die Erhöhung in mehreren Schritten erfolgen. Eine gleichzeitige Erhöhung der gesamten Auflagerfläche ist nicht erforderich. Durch ein Einblasen der gemahlenen Füllmasse in den verschalten Füllraum kann schweres Arbeitsgerät und schwere körperliche Tätigkeit vermieden werden.
  • Für den Betrieb des Hebemechanismus ist Energie zur Erzeugung des Überdruckes erforderlich. Dieser Überdruck kann zum Zeitpunkt des Bedarfs durch maschinelle Verdichtung erzeugt, oder aus einem gefüllten Druckspeicher direkt zugeführt werden. Ebenso ist es möglich, aus einem vorhandenen Überdruck Energie z.B. maschinell zu gewinnen. Dazu sieht die Erfindung vor, erzeugte Energie in Form von Überdruck eines Mediums in einem Druckspeicher zu speichern.
  • In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel besteht der Druckbehälter aus einer schlauch- oder kugelförmig verlegten reißfesten Membrane, die durch Schneeakkumulation zunehmend in den umgebenden Untergrund eingebettet wird. Das Eigengewicht und die plastischen Eigenschaften von Eis bewirken in größeren Tiefen mittelfristig ein Zuwachsen von Hohlräumen und üben dadurch einen wachsenden Gegendruck auf die Hülle des Speichers aus. Dadurch wird dessen maximale Druckbelastbarkeit kontinuierlich erhöht und die Effizienz des Speichers gesteigert. Die speicherbare Energiemenge Höhe des Speicherdruckes kann durch Materialwahl und Größe des Speichers beeinflußt werden.
  • Diese Art der Energiespeicherung bietet gegenüber konventionellen Energieträgern entscheidende Vorteile bezüglich Umwekverträglichkeit, Störungsanfälligkeit, Wartungsaufwand, Haltbarkeit, Investitionsaufwand. Die Nutzung bietet sich daher besonders für unterentwickelte oder ökologisch sensible Regionen der Erde an. Bei der Verwendung des Speichermediums Luft ist die Verfügbarkeit überall gewährleistet. Es muß nicht erst erzeugt werden, wie z.B. in der Wasserstoffspeichertechnik.
  • So bildet Die Verwendung eines Druckluftspeichers den Vorteil bei dem Betrieb von druckluftbetriebenen Geräten die bestehenden Rückumwandlungsverluste des Speichermediums (wie z.B. bei Strom in Wasserstoff in Strom) zu vermeiden. Da insbesondere die Erzeugung und Umwandlung von Strom hohe Verluste bewirkt, wird in einer bevorzugten Variante der Überdruck durch Verdichter erzeugt, die von Windrädern mechanisch angetrieben werden.

Claims (15)

  1. Höhenverstellbares Bauwerk zum Schutz vor klimatischen Einflüssen und sich verändernden Untergrundeigenschaften, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauwerk (1) das Dach einer künstlich erstellten, nutzbaren Vertiefung in Schnee, Firn oder Eis bildet (2), das in seiner Lage vertikal frei verstellbar ist (4) während sich dessen Oberkante im abgesenkten Zustand (1) stets im Wesentlichen auf gleicher Höhe mit der Schnee-, Firn- oder Eisoberfläche befindet.
  2. Höhenverstellbares Bauwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufenthaltsbereiche so angeordnet sind, dass sie an die Oberfläche. angrenzen.
  3. Höhenverstellbares Bauwerk nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass durch einen Hebevorgang zugleich die Halle (2) und das darüber liegende Bauwerk (1) im wesentlichen an der Schnee-, Firn- oder Eisoberfläche gehalten wird, wobei nur die Last des überdeckenden Bauwerkes vom Hebemechanismus bewältigt werden muss.
  4. Höhenverstellbares Bauwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der lastabtragende Boden (6) der als Fahrzeug- oder Lagerhalle nutzbaren Vertiefung (2) aus dem natürlichen Untergrund oder zusätzlich eingebrachten Schnee, Eis oder Firn gebildet wird.
  5. Höhenverstellbares Bauwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass es mit pneumatischen Einrichtungen zur Höhenverstellung (4) versehen ist, die flächig oder punktuell (4), geführt (7) oder ungeführt das Gebäude (1) anheben oder absenken können.
  6. Höhenverstellbares Bauwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die pneumatischen Einrichtungen zur Höhenverstellung (4) unter dem Gebäude (1) ebenso zur dauerhaften Lastabtragung genutzt werden können.
  7. Höhenverstellbares Bauwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass pneumatische Einrichtungen, die zugleich für dauerhafte Lastabtragung und Hebemechanismus verantwortlich sind nicht bis zum Hallenboden reichen.
  8. Höhenverstellbares Bauwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die pneumatische Einrichtung zur Höhenverstellung horizontale und vertikale Verformungen des umgebenden Eis, Schnee oder Firn ausgleichen.
  9. Höhenverstellbares Bauwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die pneumatische Einrichtung zur Höhenverstellung (4) in Sektionen unterteilt ist. Einzelne Sektionen können zur Unterfüllung (17) oder Wartung entnommen werden, wobei der Lastanteil einer entnommenen Sektion von dessen benachbarten Sektionen übernommen wird.
  10. Höhenverstellbares Bauwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzungswand (5) der Halle (2) sektionsweise, durch neueingebrachtes Unterfüllmaterial (17), nach oben weitergeführt wird.
  11. Überdruckbehälter mit flexibler Außenwand zur Speicherung von Energie in polaren Regionen, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher an der Oberfläche errichtet wird und durch den jährlichen Schneezutrag in den Untergrund wandert, wobei der/das umgebende Schnee, Eis oder Firn die Oberflächenspannung in der Außenhülle zum Teil reduziert.
  12. Überdruckbehälter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenhülle aus einer oder mehreren flexiblen Schichten besteht die mittels Überdruck im Behälterinneren in Form gebracht und gehalten wird.
  13. Überdruckbehälter nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenspannung der Außenhülle durch den Gegendruck des umschließenden Schnee, Eis oder Firn reduziert wird.
  14. Überdruckbehälter nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der mögliche Fülldruck jährlich in einem bestimmten Verhältnis zum natürlichen Schnee-, Eis- oder Firnzutrag größer wird.
  15. Überdruckbehälter nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher im entleerten Zustand zusammengefaltet werden kann, wobei sich ein minimales Transportvolumen ergibt.
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