DE2451315A1 - Verfahren und vorrichtung zur gewinnung von luftelektrizitaet und blitzenergie - Google Patents

Description

• VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR GEWINNUNG VON LUFTELEKTRIZITÄT UND BLITZENERGIE Schwindende natürliche Energieträger und steigende Unsicherheiten ihrer Beschaffung für Industrie- und Entwicklungsländer oder unabwendbare Preisbarrieren zwingen angesichts von Bevölkerungsexplosionen und Zivilisationsbedürfnissen,alle vorhandenen permanenten und temporaree Energiequellex der Erde zu nutzen.
• Bisher wenig beachtet sind die enormen,sich selbsttätig erneuernden Mengen statischer Luftelektrizität i diffusen oder als Blitzschläge gesammelten Ladungen.Sie verteilt und gleicht sich aus über die gesamte Erdoberfläche und kann neben bzw.zugleich mit der wirtschaftlichen Nutzung auch Gefahren und Schäden bannen und durch Auffangen von Blitzschlägen Vorteile bieten.
• Die Größe der Energiequellen aus der Luft ist erheblich.Diffuse Luftelektrizität besitzt 1.quer zum luftelektrischen Feld ein Potentialgefälle von im Mittel 130 V/i(Feldstärke) bei 2.einer örtlich zwar stark schwankenden,von der Anzahl atmosphärischer Ionen bedingten Leitfähigkeit und einem Vertikalstrom mit der Stärke von 2 bis 4.10 16 Ampère/cm².Die Raumladung der Luft nimmt schichtenweise mit der Höhe über der Erde bis etwa 3000 bis 4000 m zu und in höheren Bereichen wieder ab,was von der Ionisierung in der Troposphäre durch die Radioaktivität des Erdbodens und von der Ladungstrennung infolge Staub von Festkörpern und von Flüssigkeitsdämpfen abhängt und die zu Ladungsausgleichen fuhrt.Letztere finden statt zwischen den positiven(+) Ionen der Luft und den negativen(-) Ionen der Erde durch den Vertikalstrom bei ungestörter Wetterlage innerhalb von etwa 20 min ,bei Gewittertätigkeit wird die aufsteigende Luft durch positive Raumladung wie durch einen Generator immer wieder neu aufgeladen.Aus diesen Tatsachen sind Lehren zu ziehen für den praktisch jeweils günstigsten Einsatz der Absaugvorrichtungen für Luftelektrizitat hinsichtlich Ort,Zeit und Höhenlage über der Erde.
• Anders die geballte und sichtbare + hörbare Elektroenergie der Luft in Form der Blitzschläge'die als Funkenentladuxgen entweder von molke zu Wolke oder - dann für Lebewesen und Güter gefährlich bis vernichtend -von Walken zurErde stattfixden.Diese Entladungen selbst setzen sich aus einer Vorentladung und der Haupt entladung mit bis kaum unterscheidbaren 15 Teilentladungen zusammeu.Durch Blitzschläge zur Erde sich ausgleichende elektrische Laduugsmengeu kännemeine Stromstärke von 50 000 bis 100 000 Ampre bei meist einigen Millionen Volt Spannungsdifferenzen zur Entladung kommen;die mittlere Energie je Blitzschlag kann 50 bis 100 kW@ und mehr betragen.Die große Zahl der sich während eines Gewitters in begrenzten örtlichen Bereichen,insbesondere im "Blitzschlaggebieten" entladenden Blitzschläge,häufig 20 bis 50 je Stunde oder Gewitter,läßt die gewaltigen, bisher nutzlos abfließenden Elektro-Energien erkennen.
• Sowohl die diffuse als auch die in Blitzschlägen geballte Luftelektrizität ist von statischer Form,eignet sich daher nur zur Nutzung als Licht- und Wärmequelle.
• Zur Gewinnung beider Luftenergiequellen wird der bekannte "Saugspitzeneffekt" von metallischen Nadelelektroden angewandt;die letztgenannten werden an den Kreuzungspunktes eines leichten,gut leitenden Drahtgitters,z.B. aus Aluminium, magnesium oder dgl.aus eloxierten Drähten angebracht(Abb.4),das entweder über Hauptmeridiane oder über die ganze Oberfläche eines Luftballons satt montiert und mit einem für Hochspannungsstrom geeigneten Leichtkabel zur Erdstation verbunden wird.Zwecks Reparaturen an Ballon oder Elektrodengitter oder aus anderen Gründen(z.B.schwere Orkane,Betriebsunterbrechungen an Meß- oder Schaltgeräten,Spannungswandlern,Kondensatoren u.a.) ist der Ballon an dem Steilkabel SK(Abb.3) von einer Kabelwinde K einziehbar.
• Einer bis vier Elektroden-Ballone werden in Gebieten,die in der Blitzatatistik die häufigsten Blitzeinschläge jährlich aufweisen'vornehmlich vor Erhebungen des Geländes oder an deren windseitigen Hängen stationär in einem Umkreis von 2 bis 8 km zur Aufstieg gebracht(Abb.1).Die btandorte der einzelnen Ballone sollen divergent zur Hauptwindrichtung des jeweiligen Gebietes liegen (Abb.2) und in unterschiedliche optimale Höher reichen,die von den Ampère-und Voltmetern der Bodenstation bestimmt werden,um die Raumladungen möglichst auszuschöpfen;überdies tragen die Ballone noch je einen 1- bis 1,20 ii langen vergoldeten Blitzableiter und Warnlichter nach allen Seiten für den Luftvcrkehr.
• Von der Bodenstation jedes E-Ballons führt je ein Bodenkabel zu einem E-Kondensator mit zwischengeschalteten E-Aruaturen für Hochspannungsstrom,u.zw.
• Meß-,Schalt-,Wandler- und Sicherheitsgerite der Starkstromtechnik des jewiiligen Entwicklungsstandes.Als Kondensatore kommen hier z.B. solche in kreisrunder Form aus Keramikplatten mit Blei-Speicher oder Glimmerschicht-Kondensatore mit Eisen-Nickel-Speicher od.dgl. in Betracht.Die Ableitung der gespeichert ei E-Energie zu den Verbrauchern soll über Halbleiter und Spannungsregler erfolgen.
• Zu einem geschlossenen System der Gewinnung und Speicherung von Luftelektrizität,also ein Luft-Elektroaggregat,gehören der E-Ballon mit E-Gitter,Steilkabel mit Kabelwinde,Bodenkabel zur lokalen'regionalen oder zentralen Kondensatoranlage mit allen oben genannten Armaturen.Jede Kondensatorgruppe soll 2 bis 4 voneinander getrennte Kondensatore umfassen,zu denen je ein Erdkabel führt. Die einzelnen Kondensatore einer Gruppe sollen erforderlichenfalls händisch oder automatisch zusammengeschaltet werden können,um übermäßige Raumladungsabgaben in das einzelne System auf das gesamte Verbundsystem möglichst verlustarm zu verteilen.

Claims (6)

1. VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR GEWINNUNG VON LUFTELEKTRIZITÄT UND BLITZENERGIE

   Patentansprüche 1. Verfahrens zur Gewinnung von Elektroenergie aus der Luft,dadurch gekennzeichnet,daß von Elektrodengittern mit Nadelelektroden,erstere als Streifen entlang von H uptmeridianen oder als Hüllgitter von Luftballoien in mengenmäßig ergiebige Raumladungshöhen über der Erde getragen1diffuse Luftelektrizitat abgesaugt und/oder als Blitzschlägs geballte Ladungen aufgefangen werden.

   Diese aufgenommenen Raumladungen statischer Luftelektrizität werden über einleichtes -3teilkabel1über eine Kabelwinde als Bodenstation,über ein Bodenkabel und über die für Supra-Starkstrom geeignete Meß-,Schalt-,Wandler- und Sicherheitsarmaturen zu den Positiv-Platten eines E-Kondensators bzw. zu einer Kondensator-Gruppe geleitet und von hier über Halbleiter und Spannungswandler dem Verbrauch zugeführt.
2. 2.Vorrichtung nach Anspruch 1,dadurch gekenrzeichnet,daß ein aus wetterfesten Kunststoff mit Metalldrahtbewehrung hergestellter Luftballon entweder drei Drahtgitterstreifen über die Hauptmeridiane oder ein Hüllgitter satt auf der Oberfläche trägt und daß auf den Kreuzungspunkten der Drähte dieser Gitter nach außen ragende 5 bis 15 cm lange Nadelelektroden aus Leichtmetall angebracht sind.
3. 3.Vorrichtung nach Anspruch 2,dadurch gekennzeichnet,daß der Ballon auf seinen obersten Punkt eine vergoldete Blitzfangantenne von 50 bis 200 cm Länge und an der Unterseite ein E-Leichtkabel für Stromstärken von 100 000 bis 150 000 Ampère und Spannungen von 1 bis 1,5 Millionen Volt trägt.
4. 4.Vorrichtung nach Anspruch 3,dadurch gekennzeichnet'daß das Leichtkabel nit dem Elektrodengitter des Luftballons verbunden ist,von einer Kabelwinde auf der Bodenstation ausgerollt oder eingeholt werden kann und über eine eigene Schaltstelle und ein Bodenkabel zu einem E-Kondensator geleitet wird und im Bedarfsfalle den E-Strom an eine Kondensator-Gruppe abgeben kann.
5. 5.Vorrichtung nach Anspruch 4,dadurch gekennzeichnet,daß zwei-,vier- oder mehrpaarige E-Kondensatore mit zwei bis vier verschiedenen Arten von Speicher-und Isolierplatten,z.B. Bleiplatten oder Eisen-Nickelplatten zwischen Keranik-oder Glimmerschichtplatten oder dgl. von jeweils verschiedenen Ballonen aus geladen werden können.
6. 6.Verfahren nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet'daß die Ballone nur an der Windseite von Erderhebungen angeordnet werden und Warnlichter für den Luftverkehr tragen.