DE19502953A1

DE19502953A1 - Mechanischer Energieerzeuger KES

Info

Publication number: DE19502953A1
Application number: DE19502953A
Authority: DE
Inventors: Hartwig Dr Ing Irps
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-05-19
Filing date: 1995-01-31
Publication date: 1995-12-07
Anticipated expiration: 2015-02-01
Also published as: DE4417499A1; DE19502953C2

Description

Die Erfindung betrifft ein System zur mechanischen Energieerzeugung unter Verwendung von erneuerbaren Energien. Zur Charakterisierung wurde die Bezeichnung "Mechanischer Energieerzeuger KES" gewählt. KES ist die Abkürzung von Kaltes- Energie-System. Die physischen Komponenten des KES bestehen aus mehreren Einzelmassen, die so zueinander wiederkehrend beweglich angeordnet werden, damit eine wiederkehrende Rotation erzeugt wird.

Die auf den Körper einwirkenden Kräfte resultieren damit zunächst aus der unveränderbaren natürlichen Schwerkraft und aus den unter örtlichen Bedingungen vorhandenen, vorzugsweise von erneuerbaren Energiequellen erzeugten, potentiellen Energie (Lagenenergie) und kinetischen Energie (Bewegungsenergie).

Zweck der "Mechanischen Energieerzeugung KES" soll es sein, unter größtmöglicher Ausnutzung der natürlich vorhandenen, erneuerbaren Energiequellen die Verwendung heutiger ressourcengefährdender Energieträger kalkulierbar zu reduzieren.

Die technische Anordnung KES läßt sich großtechnisch aufbauen, damit wäre auch der Standort auf See (off shore) möglich. Eine Möglichkeit zur wirkungsvollen umweltneutralen Energieerzeugung, die eine hohe Akzeptanz in der Bevölkerung genießen würde.

Zum Stand der Technik a) Wasserkraft

Die Ausnutzung der Wasserkraft zum Antrieb von Arbeitsmaschinen läßt sich in der Literatur über mehrere Jahrtausende zurück verfolgen. Oberschlächtige oder unterschlächtige Wasserräder dienen noch heute zum Antrieb von Mühlen, Generatoren, etc. Kennzeichen der Wasserräder ist die geringe Umdrehungsgeschwindigkeit und die Abhängigkeit vom verfügbaren wasserzulauf.

Durchströmturbinen, Peltonturbinen oder andere Turbinentypen werden in Abhängigkeit von der Fallhöhe und dem vorhandenen Wasserstrom in Raumeinheit und Zeiteinheit zur Erzeugung einer Antriebsleistung eingesetzt.

Wasserkraft ist eine saubere, erneuerbare Energiequelle ohne Schadstoffemission in die Atmosphäre.

b) Windkraft

Wind ist eine Luftbewegung, hervorgerufen durch Luftdruckunterschiede. Durch die Bodenreibung werden diese Luftdruckunterschiede reduziert, weshalb vornehmlich in Küstenregionen die Windkraft als Antriebsenergie Verwendung findet.

Ebenso wie die Wasserkraft hat die Windkraft seit Jahrtausenden eine große Bedeutung bei der Technisierung der Arbeitsabläufe der Menschen. Zu nennen sind das Fördern von Wasser, der direkte Antrieb von Arbeitsmaschinen und der Antrieb von Strom- Generatoren. Dabei bestimmen Anzahl und Bauart der Windflügel je Windanlage den Verwendungszweck.

c) Sonnenkraft

Sonnenenergie wird, in Abhängigkeit von der geographischen Lage auf der Erde, über Kollektoren oder über die Photovoltaik genutzt. Kollektoren führen die eingestrahlte Wärmeleistung einem nutzbaren Medium zu. Die photoelektrische Ausnutzung der Sonneneinstrahlung erzeugt elektrischen Strom, der einem Verbraucher zugeführt werden kann und damit in eine Antriebsenergie umgewandelt werden kann.

Kritische Beurteilung der vorhandenen Anlagen a) Wasserkraft

Wasserkraftanlagen sind "Wasserverbraucher". Somit würde der verstärkte Bau von Wasserkraftanlagen herkömmlicher Bauart in das zu schützende empfindliche Gleichgewicht von Seen und Flüssen eingreifen. Um letzteres zu minimieren, sind nur kleine Wasserkraftanlagen empfehlenswert. Die Dimensionierung richtet sich nach dem zu erwartenden minimalen, mittleren Wasserstrom. Der Bau von Großanlagen in Kombination mit Trinkwasserspeicher dürfte weitestgehend erschöpft sein.

b) Windkraft

Windkraftanlagen unterliegen den Schwankungen der vorhandenen Windgeschwindigkeiten. Flaches Gelände und absolute Höhen reduzieren die störenden turbulenten Luftströmungen. Daraus ergeben sich die bevorzugten Standorte, vornehmlich in Küstenregionen.

Bei heutigen Windkraftanlagen müssen hohe statische Anforderungen erfüllt werden, da die Strom-Generatoren in der Höhe der Rotorblätter installiert werden (hoher Schwerpunkt = off shore Problematik).

c) Sonnenkraft

Sonnenkraftanlagen erfordern eine starke Sonneneinstrahlung und sind damit von der geographischen Lage des Anwenders abhängig.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt mit dem "Mechanischen Energieerzeuger KES" eine technische Anlage zugrunde, die zur gebündelten Nutzung der erneuerbaren Energiepotentiale global eingesetzt werden kann.

Da die natürlichen erneuerbaren Energiepotentiale in Höhe und Verfügbarkeit starken Schwankungen unterliegen, ihre Energiedichte somit nicht mit fossilen oder kerntechnischen Energieträgern zu vergleichen ist, soll es das Ziel des KES sein, eine Bündelung von möglichst vielen erneuerbaren Energieträgern zu ermöglichen.

Da die erneuerbaren Energiepotentiale Wind-, Wasser-, Sonnenkraft unerschöpflich sind, ist bei der Konzipierung von technischen Anlagen zur Nutzung dieser Kräfte die Betrachtung der einzelnen Wirkungsgrade nicht je Zeitpunkt sondern vielmehr je Zeitintegral zulässig. Sinngemäß gilt dieses auch für die Energie aus Biomasse, sofern sie nicht in Konkurrenz zur Nahrungs- und Futtermittelproduktion steht.

Ziel ist es, die erneuerbaren Energieträger so zu bündeln, damit vom Anwender die Energieabgabe in Höhe und Zeiteinheit bedarfsgerecht, und damit kalkulierbar, erzeugt werden kann, um damit endliche Energieressourcen zu schonen.

Die Installation des KES beispielsweise in der Elbmündung ermöglicht hauptsächlich eine Energiebündelung der Windkraft, Gezeitenströmung und auch der Sonnenkraft.

Die Installation beispielsweise an tropischen Standorten in weniger industriealisierten Regionen ermöglicht hauptsächlich die Nutzung der Sonnenkraft, Windkraft, tierische Muskelkraft und wenn vorhanden, auch die Nutzung der Wasserkraft (Flußströmung).

Bei Installation auf großen Fähr- oder Frachtschiffen könnte zur Nutzung des Winddruckes auf die Aufbauten ein Luftkanalsystem mit innen installierten Rotoren zur Förderleistung der KES- Fördereinheit beitragen, wenn Rotorblätter, bekannt von herkömmlichen Windanlagen, nicht oder nur in geringem Umfang installiert werden sollen. Der Schwerpunkt des KES liegt immer unterhalb der Energieaufnehmer Wind-/Sonnenkraft.

Energiesenken wären mit Energieträgern aus Biomasse (z. B. Biodiesel auszugleichen.

Fig. 1 zeigt ein Blockdiagramm des "Mechanischen Energieerzeugers KES".

Lösung durch die Erfindung

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel mit den Bezeichnungen aus den Patentansprüchen beschrieben. Die bewegliche Masse ist Wasser. Der Körper wird in geschlossener Bauweise, mit der Konsequenz für Zu- und Ableitung des Wassers (Reduzierung der Spritzwasser- und Verdunstungsverluste), ausgeführt. Die Radkonstruktion besteht aus zwei offenen Zylindern zur Aufnahme des Körpers.

Fig. 2 zeigt die Seitenansicht des Körpers.

Fig. 3 zeigt die Vorderansicht aus Fig. 2 mit Schnitt A-B.

Fig. 4 zeigt die Seitenansicht von Körper und Radkonstruktion.

Fig. 5 zeigt die Draufsicht von Fig. 4.

Fig. 2 und 3

Ein symmetrischer Körper (1) wird über Lager (2) auf einer hohlen Achse (3) gelagert. Durch (3) werden Zuflußleitungen (4) und Abflußleitungen (5) verlegt. (4) und (5) führen zu einem Fördersystem (6). Das Fördersystem (6) besteht aus einer Pumpe in Kombination mit Antrieben über Hydraulik, Vakuum, Druckluft, Elektrik. Ein vorgeschalteter Pufferspeicher kann als Druckluftspeicher ausgeführt werden, um Schaltzeiten zur Ankopplung weiterer Energieträger zu überbrücken. Die Positionierung von (4) und (5) bleibt bei Rotation des Körpers (1) unverändert. Der Körper (1) benötigt damit einen Hohlraum (7). An der Position (8) wird aus (1) Wasser entfernt und an der Position (9) wird Wasser zugeführt. Das Wasser fließt in Hohlräume (10), Vorrichtungen (11) nutzen den Impuls des Wasserstrahls und sollen das Auslaufen des Wassers verzögern. Be- und Entlüftung und/oder weitere Zu- und Abflußleitungen werden durch das Rohr (12) bzw. durch die Achse (3) geführt.

Fig. 4 und 5

Der Körper (1) kann in der Radkonstruktion (13) abrollen, da er durch das einseitig zugeführte Wasser ein Drehmoment erfährt. Einen Beitrag zur Positionierung wird durch das Hilfsrad (14) vorgenommen, das bei optimalem Betriebsverlauf den Körper (1) nur gering zur schwereren Seite drückt. Dies ist durch die Feder von (14) angedeutet worden. Durch die Schwerkraftverlagerung von (1), wozu auch die Fördereinheit (6) und die Rohrleitungszuführung (4)/(5) beweglich gelagert werden müssen, wird (13) zusätzlich Energie zugeführt, was eine Erhöhung des Drehmomentes bewirkt.

An (1) und (13) können Schaufeln (15) nach Vorbild von ober- und unterschlächtigen Wasserrädern angebracht werden. Jetzt besteht aber die Möglichkeit, durch einen an (12) befestigten Außenmantel (16) analog zu (11) das Ausfließen des Wassers aus (15) zu verzögern, welches zeichnerisch nicht voll ausgeführt wurde. Diese Maßnahme soll das Drehmoment des Gesamtsystems erhöhen.

Bei Verwendung von (16) werden (4) und (5) entweder auf der Ebene von (14) geführt (Fig. 5), um die Anbringung des Außenmantels vor den an (1) befestigten Schaufeln (15) zu ermöglichen, oder (4) und (5) werden einseitig durch die Achse von (13), analog zum Körper (1), geführt.

Energieüberschuß der Fördereinheit (6) könnte auch oberschlächtig den Schaufeln (15) zugeführt werden, was eine zweite Zuflußleitung (4) außerhalb von (1) erfordern würde.

Claims

1. Mechanischer Energieerzeuger KES, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Körper, im folgenden Körper genannt, bezüglich einer durch den Körper verlaufenden realen oder gedachten Achse symmetrisch aufgebaut ist, in dem Körper Vorrichtungen und Hohlräume zur Aufnahme von bewegten Massen vorhanden sind, zusätzlich zum Körper die erforderliche Fördereinheit der beweglichen Massen gehört, die entweder direkt im Körper, bei Energiezuführung zur Fördereinheit durch die Achse, oder außerhalb des Körpers, mit Leitungszuführung durch die Achse des Körpers, angebracht ist, der Körper mit der realen Achse in geschlossener Bauform und der Körper mit gedachter Achse in offener Bauform mit Zuführung der beweglichen Massen von außerhalb des Körpers, konstruiert werden kann, der Körper mit der Zuführung der beweglichen Massen eine gerichtete Schwerpunktverlagerung erfährt, und der Körper zusätzlich in einer mittig gelagerten Radkonstruktion abrollen oder gleiten kann, um eine weitere Schwerpunktverlagerung so zu erzielen, damit das Gesamtsystem, bestehend aus Körper, Radkonstruktion und Fördereinheit, Energie erzeugen kann, das Gesamtsystem hiermit mechanische Energie in Form von Rotationsenergie, an Verbraucher oder Energiewandler abgebbar, erzeugt.

2. Mechanischer Energieerzeuger KES nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Körper oder an der Radkonstruktion Vorrichtungen und Hohlräume angebracht sind, die es ermöglichen, zusätzlich dem Gesamtsystem bewegliche Massen oberschlächtig zuzuführen, weitere Vorrichtungen vorhanden sind, die ein Entfernen der beweglichen Massen, die zur Erhöhung des Drehmomentes beitragen können, behindern, sowie Schaufeln und Hohlräume am Körper oder an der Radkonstruktion vorhanden sein können, die es ermöglichen, unterschlächtig zugeführte Energie zu nutzen.

3. Mechanischer Energieerzeuger KES nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf ihn umweltneutrale Energieformen so vereinigt werden können, daß die Betreiber die Energieabgabe in Höhe und Zeiteinheit steuern können.