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"Wasserschachtkraft-Anlagen"
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Nutzung der Wasserauftriebskraft in dreifach skizierten Darstellungen
von technischen Vorrichtungen in Kurzform Angewandt wird die Auftriebskraft des
Wassers als Hebekraft in Schiffsschleusen, das sind geschlossene Kammern in denen
Schiffe mit großer Belastung gehoben werden vom Wasserstand eines unteren Wasserlaufes
durch Wassereinlaß von einem oberen Wasserlauf in die geschlossene Schleusenkammer
bis zum gleich hohen oberen Wasserstand. Diesem Prinzip dient die Wasserschachtkraftanlage
Abh. 1, daß aufsteigende Schwimmkörper in solchen Kammern Energieleistungen durch
Zugkraft erbringen.
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Auch Ponton's werden verwendet mit ihrer Auftriebskraft mit der festgelegten
Aufgabe zu Pontonbrücken, bei Kaianlagen und bei Wassertransporte.
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Der Zweck ist, daß Schwimmkörper durch die Auftriebskraft des Wassers
veranlaßt werden mit und durch technische Vorrichtungen mit verbleibender Hebekraft
des Schwimmkörpers durch Auftriebsdruck
oder Zugkraft, diese umzuwandeln
in Drehkraft für den Antrieb von Generatoren zu abnehmbarer Leistungsenergie.
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Arbeitsweise einer Wasserschachtkraftanlage. Seite 16 Grundsätzlich
liegt der Erfindung zu Grunde, daß technische Vorrichtungen den Weg zur Nutzung
der Wasserauftriebskraft ermöglichen und gewährleisten.
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Die Voraussetzung ist, hoher Wasserzulauf für hohe Schächte.
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Wie mit Abb. 1 dargelegt. Piu£' 1 In diesen Schächten sollen durch
Wassereinlaß Schwimmkörper aufsteigen und zwar durch die Vorrichtung, daß diese
Schwimmkörper verbunden oder gekoppelt sind durch oder mit einer umlaufenden Kette
oder Bandketten, auch Seilen die von den aufsteigenden Schwimmkörper nachziehend
gehoben werden, diese aufwärts ziehend von unteren Zahnrädern, Wellen unter diese
von oben abwärts, über obere Zahnräder, Wellen abwärts zum aufsteigenden Schwimmkörper,
so umlaufend, aufwärts ziehend als Zugkraft mit der Kraftumdrehung auf Zahnrädern,
Wellen, die durch Übersetzungsgetriebe auf Generatoren übertragen werden.
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Diese Leistung kann in diesem Schacht nur bis zu seiner Höhe und des
möglichen hohen Wasserzulaufes erzielt werden. Dies gilt für alle Schächte, in denen
das volleingelaufene Wasser durch geöffnete Wassereinlaßventile eingeflossen, numehr
wieder fast gänzlich ausfließen muß, um neue Leistung erzielen zu können. Die Wassereinlaßventile
werden geschlossen. Das Wasser des Schachtes fließt durch das öffnen der Wasserauslaßventile
zunächst durch geöffnete Wassereinlaßventile gleich hoher Nebenschächte in diese
bis etwa gleichen Wasserstandes, um die andere Hälfte des noch vorhandenen Wassers
an andere leere Schächte weiter zu geben, die weiteres Wasser von höheren Wasserständen
bzw. direkt vom obersten Wasserzulauf erhalten. Die verschieden hohen Wasser-,Ein-
und Auslaßventile an den Schächten dienen der öfteren Nutzung von höheren Wasserständen
in tiefere Schächte.
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Die Erfindung zu Abb. Seite 18 ur 3 Arbeitsweise der Zweischacht-Wasserhebekraftanlage
mit 2 Pontonschleusen beruht darauf, daß das bereits eingeflossene Wasser im Wasserkraftschacht
möglichst erhalten bleibt, nicht vom Schacht abfließt sondern Schwimmkörper durch
obere und untere Schleusengänge den oberen Wechsel vom Wasserschacht in den Fallschacht
und auch in der Tiefe des Fallschachtes der Wechsel in den Wasserauftriebsschacht
ermöglicht wird.
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Schwimmkörper mit Hebehaken rasten in Zugketten oder Bänder im Wasserauftriebsschacht
ein, ziehen diese aufwärts und bewegen Kraftabgebende Zahnräder, Wellen, Ubersetzungsgetriebe
und Generatoren, dies bis zur Höhe des höchsten Wasserstandes im Wasserauftriebsschacht
zugleich mit folgenden auslösenden Funktionen des Schwimmkörpers, wie mit hochziehen
einer Haltegleitschiene, schließt die Wassereinlaßventile, öffnet das Wasserüberlaufventil
des Wasserüberlaufrohres und dadurch gleitet der Schwimmer mit seinen Hebehaken
aus dem Auftriebsband auf die Haltegleitschiene, abgleitend auf Hebel die die obere
Schleusentrennscheibe aufspringend öffnet und dabei die obere Gleitschiene des Fallschachts
hebt, diese einrasten auf die der Schwimmkörper gleitend in den Fallschacht überwechselnd
und mit seinen Fallhaken in Fallbänder des Fallschachts einrasten fallend, zugleich
rückwirkende Funktionen auslöst, wie Fallen beider Gleitschienen im Fall- und Wasserschacht,
die obere Schleusentrennscheibe schließt fallend wieder beide Schächte voneinander,
das Wasserüberlaufventil schließt sich und geöffnet das Wassereinlaßventil zum Wasserauftriebsschacht.
Der Schwimmkörper gleitet an Fallketten des Fallschachts tiefer zur unteren Schleusenkammer
bis auf den vorstehenden Hebelarm der Kammerdichtungsplatte mit dem niederdrücken
dieses Hebelarms fällt der Schwimmkörper auf einer Federauffangplatte in die untere
Wechselschachtkammer und nachfolgend schließt fallend die Kammerdichtungsplatte
den Schwimmkörper in der Schachtwechselschleuse ein. Durch die federnde Federplatte
werden alle Wasserauslaßventile im Wechselschacht geschlossen, geöffnet das Wassereinlaßventil
der Wasserüberlaufleitung und geöffnet das Entlüftungsventil, so fließt Wasser ein
in die Wechselzu
Abb. Seite 18 Figur 3 kammer. Das eindringende
Wasser hebt den Schwimmkörper, der aufsteigend hochpreßt den hängenden Preßsack
unterhalb der Kammerdichtungsplatte, diese rundum dichtend festlegt und zugleich
hochdrückt die Kammerdichtungsschieber rundum verankert, so restlos fest abdichtet
die Wechselschatkammer und schließt das Entlüftungsventil und das Ventil der Wasserüberlaufleitung,
geöffnet das Ventil des tiefen Wasserdruckausgleichsrohr, das den Wasserdruck des
Wasserauftriebsschachtes in den Wechselschacht überträgt. Der Schwimmkörper drückt
auf Hebel, die die Haftung der Trennscheiben die beide Schächte trennen von der
Innenwand des Wasserauftriebsschacht lockert gleich einer Kupplung, sodaß auf weiteren
Hebeldruck beide Trennscheiben durch Übertragung von unterer Zahnwelle drehend den
Durchlaß für den Schwimmkörper in den Wasserauftriebsschacht freigeben.
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Der Schwimmkörper wird durch Halteschienen zum einrasten in die Halterung
der Auftriebsbänder des Wasserauftriebsschachts geleitet der ziehend aufsteigt.
Halteschiene wird gehoben, Druckausgleichsrohr-Ventil schließt sich, Durchlaßtrennscheiben
schließen drehend die Schächte, Wasserauslaßventile des Wechselschachts öffnen sich
sowie das Ventil des Be- und Entlüftungsrohres. Darauf fällt der Preßsack und zieht
die Kammerdichtungsschieber aus der Verankerung zurück, sodaß die Kammerdichtungsplatte
frei wird und durch Drehübertragung von den Fallbändern gehoben wird. An diesen
Fallbändern gleitet abwärts der bereits in den Fallschacht übergewechselte nächste
Schwimmkörper.
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Allein die technischen Vorrichtungen mit der Auftriebskraft wie sie
in Schiffsschleusen seit langem benutzt wird, ergeben im sinnvollen zusammenwirken
die gewollte Leistungsabgabe.
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Abb. Seite 17 iGu.r 2 Wasserkraftschächte mit Reservekammern für Schwimmkörper
sollen das einmal eingelassene Wasser besser nutzen. Reservekammern für 10 Schwimmkörper
oder mehr, die die Schwimmkörper nach und nach freigeben, gleiten durch eingeströmtes
Wasser in den einzelnen Kammern in die Fanghalteketten des Wasserschachts aufwärts
mit Auftriebskraft die Ketten aufwärts ziehend bis zur Höhe des Wasseraufnehmenden
Schachtes.
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Hier werden die Schwimmkörper abgehoben entweder auf eine obere Abstellbank
oder gleiten in einen nebenstehenden leeren gleich so hohen Nebenschachtes an den
Fanghalteketten herab, gleiten dann in die einzelnen Reservekammern hinein, veranlassen
auch durch Eigengewicht, daß Fallklappen die Reservekammern einzeln abschliessen,
so, bis alle Schwimmkörper in den Kammern sind.
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Darauf wird das Wasser des Nebenschachtes aus diesem durch Ventilöffnungen
eingelassen bis etwa Schachtmitte und weiteres Wasser erhält der Schacht vom oberen
Wassersammlungsbecken.
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In dem neuen Auftriebsschacht öffnet sich nach reichlichem Wassereinlassen
und entsprechend gewünschter Auftriebskraft auf Fanghalteketten die Fallklappen
und lassen die Schwimmkörper nach und nach frei. Die Reservekammern haben Zuleitungen
für Luft und Wasserüberlauf mit Ein- und Auslaßventile, besonders gegen zu hohen
Grundwasserstand bzw. Trockenlegung.
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Die Fallklappen können von unten oder von oben schließen.
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Große Dichtungsplatten werden eingebaut sowie diese benötigt werden.
Diese Darstellung ist eine von vielen Möglichkeiten.
Figur 6 Die
Wasserkraftschachtanlage als Kompressor mit Abb. ;ete 21 zeigt die Darstellung,
daß in einem wassereinlaufenden Schacht ein Schwimmkörper aufsteigend Auftriebsdruck
ausübt auf einen über den Schwimmkörper vorhandenen Luftraum, der Ziharmonikaartig
geschlossen ist, geschlossen auch seine Lufteinlaß- und Preßluftauslaßventile. In
der Preßluftkammer wird die Luft gestaut, durch die obere Kompressorplatte, mit
seinen seitlichen Umschliessungswänden den Schwimmkörper aufnehmend soweit die gepreßte
Luft dies zuläßt. Von der Kompressorplatte führt ein Preßluftschlauch nach oberhalb
des Schachts.
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Durch betätigen des Preßluftschlauchventils kann Preßluft entnommen
werden. Durch laufende Entnahme wird der Luftraum der Preßluftkammer so klein bzw.
in diesem ist der Schwimmkörper so hoch gestiegen, daß der auf der Schwimmkörperplatte
vorhandene Keil in die Festhalteschere der Kompressorplatte dringt. Dieser Keil
öffnet diese Festhalteschere und zieht damit ihre aus der Kompressorplatte herausragende
in den Schachtwänden eingerastete Haltearme aus diesen Schachtwänden zurück und
öffnet zugleich das Ventil des Luftzuführungsschlauches. Der Luftdruck der Preßluftkammer
und zusätzliche Druckfedern zwischen der Schwimmkörperplatte und der Kompressorplatte
läßt die Kompressorplatte hochschnellen von der Schwimmkörperplatte dabei erneut
luftansaugend, zugleich hebt sich die Schere aus dem Keil und wird durch Federdruck
wieder zusammengedrückt, so daß die Scherenhaltearme der Kompressorplatte sich spreizend
in den Einrastungen der Schachtwände verankern und so die Kompressorplatte nach
oben festhält.
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Entsprechendes eingelassen bzw. wieder einaZassendes Wasser drückt
der Schwimmkörper entsprechend nach auf den eingeschlossenen Luftraum der Luftkammer.
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Der Druck'wird durch das einlassen des Wasser bestimmt.
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Der Wasserauftriebsgenerator Abb. ;elt 22 Fivut 7 ist aufmontiert
auf einen Schwimmkörper in einem Wasserkraftschacht etwa Größe des Schwimmkörpers
mit Fläche 4 Meter mal 5 Meter mal 3 Meter Höhe entspricht gleich 60 cbm gleich
60 Tonnen Tragkraft darauf einen Generator mit einer Leistungsbelastung von etwa
50 Tonnen einschließlich Übersetzungsgetriebe das seine Drehkraft von Zahnrädern
erhält die in Zahnstangen eingreifen und längs an den Schachtwänden angebracht sind.
Durch die Auftriebskraft des Schwimmkörpers drehen sich diese Zahnräder in den Zahnstangen
und übermitteln so die abgebende Kraft.
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Der Schwimmkörper hat mit seinem entsprechendem Umfange diese obere
Belastung von Reibung und Ubertragungsverluste, Ubersetzungsgetriebe und Generator
zu tragen. Hinzu kommt für die Sicherung und gleichmäßigen Aufstieg Rollenhalterungen
an dem Schwimmkörper die eingreifend hochlaufend in senkrecht der Schachtwände angebrachten
Gleitschienen.
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Auch mit evtl. zusätzlich angebrachten groben und mittleren Zahnrädern
die in groben und mittleren gezahnten Haltestangen eingreifen können kann eine zusätzliche
Sicherung des aufsteigenden Schwimmkörpers gewährleistet werden.
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Durch diese Anordnungen entfällt die Belastungen langer Kettenbandbänder
und Sicherheitsseile umlaufend über Zahnräder. Die Wasserzuführung bestimmt Drehzahl
und Dauer entsprechend auch die Höhe und so die Leistungsabgabe.
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Die Energieleistung kann durch Kabel vom Generator nach oben weitergeleitet
werden.
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Abb. viei t, P'o l''iFllt Die 2 Schacht Wasserkraftanlage mit Auswerfertrommel
Der Trommelauswerfer ( (5) hat die Aufgabe Schwimmkörper (3 ) von Haltestangen (
) fallend vom Fallschacht (2 als rotierende Schleuse (5 ) in den wasservollen Wasserkraftschacht
(1 ) auszuwerfen in diesen hochsteigend in die Auftriebshalterung.
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Der Trommelauswerfer kann bewegt werden durch eigene Wasserfallturbinen
oder durch Turbinen von Wasserkraftwerken bei bereits bestehender Staudämme.
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Die Auswerfertrommel besteht aus dem Gehäuse-Lager (7) dem Trommelgehäuse
( 8) das sich lx ganz dreht und stoppt durch Kraftwelle des Trommelgehäuses ( 8)
von Turbinenwelle schleifartig übertragen Dichtungsdeckel (9) fliegt auf breite
Auswerferfeder (10) drückt hochspringenden Schwimmkörper aufwärts Dichtungsdeckel
( 9) springt zurück, dichtend zu gleicher Zeit bei stopp Einlaßdichtungsdeckel (12)
öffnet sich für einfallenden Schwimmkörper (3 ) und schließt sich lx ganz dreht
sich das Trommelgehäuse ( 8) durch den Schwung mit 5/4 Drehung der Kammer feder
im Trommelgehäuse (8) wird der Schwimmkörper wieder ausgeworfen und gestoppt durch
fallenden Schwimmkörper auf Hebelarm (14) der Stopp wird aufgehoben durch einfallen
in die Trommelschleuse
zu Abb. Seite 20 Figur 5 die sich wieder
dreht bis erneutem Stopp.
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Die Kammerfeder (13) in dem Trommelgehäuse ( 8) ist breit und vibriert
und rutscht bei jeder Drehung mit Schwung 1/4 der Drehung vor und durch die Stoppvorrichtung
und mit Auswerferfeder (lo) wird der Schwimmkörper (11) ausgeworfen. Durch den Schwung
der Turbinenwellenkraft und der Gesamtanordnung und Lage des Trommelgehäuses soll
das Auswerfen ermöglicht und der in dem Wasserschacht und in seiner Tiefe herrschende
Wasserdruck überwunden werden. Das Trommelgehäuse, das rotiert, hat zugleich Wasserabwehrende
Nocken.(15) In den unterem Gehäuselager sind für eingedrungenes Wasser Ablaufventile.
(16)
Abb. Seite 19 i ur 4 zeigt die 2 Wasserschachtkraftanlage
mit 2 Pontonschleusen und treppenartigen Reservekammern die weitere Möglichkeit
auf das Schwimmkörper treppenartig absteigen und so falls vorgesehen auch treppenartig
aufsteigen können die in den Reservekammern gelangten Schwimmkörper werden von hier
durch Abruf und Heben der Fallklappe (9) oder (10) in die Vorschleuse gelangen.
Durch Abruf nach Planung öffnen sich die Dichtungsdurchlaßdrehscheiben (11). Das
in der Schleusenkammer (12) vorhandene Wasser stürzt in die Vorschleuse (7) oder
(8) und zurück und hebt den Schwimmkörper (5) in die Schleusenkammer (12) in der
er abfällt wegen Ausgleich des Wasserstandes. Die Dichtungsdurchlaßdrehscheiben
(11) schließen sich. Das Wasserventil des Wasserüberlaufrohrs (15) öffnet sich und
auch das Luftventil (14). Das einströmende Wasser hebt den Schwimmkörper (5) und
drückt ihn auf eine obere Federführungsplatte (13) und schließt die Ventile des
Luftrohrs (14) und der Wasserüberlaufleitung (15).
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Das Druckausgleichventil (16) des tiefen Verbindungsrohres öffnet
sich für den Wasserdruckausgleich des Wasserauftriebschachtes mit der Schleusenkammer.
Mit diesem Ausgleichsdruck drückt der Schwimmkörper (5) auf den Hebel (17) mit Auskupplung
der Haftung der Schachtdichtungstrennscheiben von der Innenwand des Wasserauftriebsschachts
(1). Durch Kraftübertragungyon unteren Kraftwellen öffnen sich die Schachtdichtungstrennscheiben
für den Durchlaß des Schwimmkörpers in den Auftriebsschacht (1). Darauf schließt
sich das untere Schachtdruckausgleichventil (16), die Schachtdichtungstrennscheiben
schließen den Wasserauftriebsschacht wieder von der Schleusenkammer und der Schwimmkörper
eingerastet in die Kettenhalterungen des Wasserauftriebsschachtes drückt aufwärts
ziehend die Kraftkette. Darauf erzeugt der Abruf zur Hebung der Fallklappe ( 9)
oder (10) für den weiteren Einlaß eines Schwimmkörpers,während das überzählige Wasser
in den Vorkammern durch Wasserablaßrohre und Ventile abläuft.
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Die Ubersicht der Abbildungen (Abb.
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mit den weiteren Möglichkeiten für die Nutzung der Wasserauftriebskraft
1.) 2.) 3.) Wasserschachtkraftanlage Zweischachtkraftanlage Wasserschachtkraftanlage
durch verbundene mit 2 Pontonschleusen als Kompressor Rückhalterungen lt. Seite
3 und 4 lt. Seite 6 lt. Seite 2 siehe Abb. siehe Abb.
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siehe Abb. - Fig, 1 figur 5 Figur 6 Seite 16 Seite 18 '.eite 21 mit
Reservekammern mit 2 Pontonschleusen Wasserschacht-und flexibler Halte- und treppenartigen-
kraftanlage mit rungen Reservekammern Generator auf für treppenartigen lt. Seite
11 Schwimmkörper Aufstieg und Fall siehe Abb. - t'igUL 4 lt. Seite 7 lt. Seite 5
Seite 19 siehe Abb.
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siehe Abb.- Figur 2 Seite 2? Seite 17 4 r 7 Zweischachttrommelauswerferanlage
mit Kraftabnahme von Turbinenwellen innerhalb Wasserturbinen lt. Seite 8 und 9 siehe
Abb. Seite 20 Figur 5 Gleich diesen Möglichkeiten arbeiten Gezeitenkraftwerke mit
dem Prinzip der Nutzung des Wassers bei Ebbe des Fallens und bei Flut des Steigens
des Wassers.
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Die Möglichkeit für die Nutzung der Wasserauftriebskraft wie mit vorstehenden
Angaben und Abbildungen dargestellt sind
weit besser zu nutzen
bei Verwendung neuzeitlicher Technik, die unsere Vorfahren nicht besaßen.
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Jeder Schwimmkörper, jedes Schiff kann schwimmen, sofern es Naser
unter seinem Boden bzw. seinem Kiel hat. Mit jeder 3uftihrung von Wasser steigt
ein Schwimmkörper auf. Hierbei ist es ohne Bedeutung, ob der Schwimmkörper, gleich
einem Schiff, ohne jede Belastung oder mit der höchstzulssigen Belastung beladen
ist.
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Wasserumleitungen, Wasserzuleitungen heißt das Ausgleichsbemuhen des
Wassers von verschieden hohen Wasserst.nden zu nutzen. So wird Wasser aufgefangen
von Buchen, Flüssen in hohen Lagen bei etwa 100 Meter Höhe in Rohren abwärts zu
leiten zu gUnstigen Hängen oder Orte und hier etwa 80 Meter hoch und so hohes zulaufendes
Wasser zu haben.
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Die dargestellten Wasserschachtkraft-Anlagen benötigen lediglich den
hohen Wasserzulauf und als FrgRnzung ein Reservesammlungswasserbecken, das sich
nachts aufftillt, und dienen so auch dem Spitzenbedarf an Energieverbrauch wshrend
des Tages.