DE2941691A1

DE2941691A1 - Verfahren zur nutzung von solarenergie sowie vorrichtung zur durchfuehrung dieses verfahrens

Info

Publication number: DE2941691A1
Application number: DE19792941691
Authority: DE
Inventors: Ing.(grad.) Hans 6090 Rüsselsheim Kraus
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN AG
Priority date: 1979-10-15
Filing date: 1979-10-15
Publication date: 1981-05-21

Description

Verfahren zur Nutzung von Solarenergie sowie
Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Nutzung von Solarenergie, sowie auf rationelle Vorrichtungen zu deren Durchführung.
Zweck der Erfindung ist es, durch Umwandlung von Sonnenenergie, die für absehbare Zeit als unerschöpflich gelten darf, in eine andere Form von Energieträgern zur Entlastung nicht. reversibler Energieträger, wie Erdöl, Erdgas, Uran und Kohle beizutragen.
Aufgabe der Erfindung ist ein effektives, mit positiver Gesamtbilanz arbeitendes Verfahren sowie rationelle Vorrichtungen zur Durchführung dieses Verfahrens zur Umwandlung von Solarenergie in speicher- und gebrauchsfähige Form zu entwickeln, wobei das Verfahren auf eine vollkommene Schließung eines Zyklus gerichtet ist. bei dem weitestgehend durch Solarenergie irreversible Vorgänge abgedeckt werden.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Solarenergie durch photo synthetische Umwandlungsprozesse in organische Substanz umgewandelt und in dieser gespeichert wird, wobei diese Substanz primär in Form von Pflanzen oder Teilen der Pflanzen anfällt, daß gewisse Pflanzen oder Teile derselben direkt der menschlichen Ernährung oder dem Vieh, insbesondere dem Rind als Futter zugeführt werden, während die primär gewonnene organische Substanz bzw. die sekundär anfallende Substanz in Form tierischer oder menschlicher Exkremente getrennt oder miteinander vermengt zur Gewinnung von Energieträgern, wie Methan (CH4) oder Äthanol (C2H5(OH) einem anaeroben Gärungsprozeß mesophiler oder thermophiler Art unterworfen wird, und daß der bei der Gärung anfallende Faulschlamm durch Trocknung und Granulierung zu stickstoffhaltigem organischen Dünger aufgearbeitet wird und daß dieser Dünger zur Schließung des biologischen Zyklus wieder auf einer Anbaufläche ausgebracht wird.
Durch solche Maßnahmen ist es möglich, über die Photosynthese der grünen Pflanze Energie zu gewinnen, bei dem der bei der Umwandlung von organischer Substanz in Energieträger anfallende Faulschlamm dem biologischen Zyklus zu dessen Schließung zugeführt wird. Dadurch ist es nicht mehr notwendig, künstlich hergestellte Stickstoffdünger einzusetzen, welcher über hohen Einsatz von Energie bei der Herstellung von Ammoniak nach dem Haber-Bosch-Verfahren und der Weiterverarbeitung dieses Ammoniak über Salpetersäure in Kalium- und Ammoniumnitrat zur Stickstoffdüngung zu verwenden. Vielmehr ist der Faulschlamm ein guter Stickstoffdünger, der ohne Einsatz von Fremdenergie der Pfanze zu deren Gedeihen zugeführt wird, so daß nur Sonnenenergie in den Zyklus eingebracht wird, um die nicht umkehrbaren Vorgänge bei der Energieu,mwandlung abzudecken, da die aus der Verbrennung von CH4 oder C2H5 (OH) gewonnene Energie irreversibel ist und nur die Sonnenenergie in der Lage ist, die Verbrennungsprodukte CO2 und H20 wieder in organische Substanz rückzuverwandeln, wobei die für das Gedeihen der Pflanze unverzichtbaren Dünge- und Mineralstoffe sowie Spurenelemente aus dem abfallenden Faulschlamm stammen.
Ebenso kann sekundär anfallende organische Substanz in den Kreislauf eingeschoben werden, indem die Pflanzen zunächst als Futtermittel verwendet werden und anschließend die Exkremente einem Umwandlungsprozeß in Methan oder Äthanol unterworfen werden. Die biologische Substanz kann somit der Gewinnung von Nahrung und Energie zugeführt werden, zumal bekanntlich der Hunger nach Nahrung in der Welt größer und mit schlimmeren Folgen für die Betroffenen verbunden ist als der Hunger nach Energie. Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen ist sichergestellt, daß Sonnenenergie mit in der Gesamtbilanz positivem Ausgang der Verbesserung der Ernährung und Versorgung mit Energie dient.
Die Unteransprüche 2 bis 10 zeigen vorteilhafte Verfahrensweisen auf, um mit einem Minimum an Aufwand ein Maximum an Biomasse als organische Substanz in primäre Form oder über die Zwischenschaltung von Tierzucht als Mist in sekundärer Form zu erreichen. Das Verfahren ist vorzugsweise für ländliche Bereiche mit vorzugsweise landwirtschaftlicher Struktur gedacht, in denen durch biologisch gewonnene Energie ein hohes Maß an Selbstversorgung erreicht werden kann. Durch diese Selbstversorgung wird natürlich eine Entlastung fossiler Energieträger oder auch des Urans erreicht, welche nicht regenerierbar sind. Sie werden zum Teil durch die "regenerierbare" Solarenergie substituiert, wobei hier angemerkt werden soll, daß natürlich im streng wissenschaftlichen Sinne auch die Sonnenenergie, aus Kernfusionsvorgängen stammend, nicht reversibel ist, daß sie aber in geschichtlichen Zeiträumen gesehen als unerschöpflich angesehen werden darf und eine Existenz des Menschen auf der Erde ohne Sonne sowieso nicht denkbar ist.
Im einzelnen wird durch die wärmegedämmten Träge, durch den Einsatz der Wärmepumpe mit Gasmotor unter gleichzeitiger Ausnutzung der im Motorprozeß nach dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik unweigerlich anfallenden Abwärme zu Zwecken des Wärmetauschers und durch Rückführung des beim Gasmotor anfallenden CO2 und Rückführung der Düngestoffe durch den Faulschlamm eine positive Energiebilanz erreicht, d. h. der Aufwand an Energie zum Ablauf des Verfahrens ist fühlbar geringer als der Einsatz an Energie. Bei vielen biologischen Verfahren bleiben externe Energiezufuhren, wie sie durch Stickstoffdünger aus dem Handel indirekt in latenter Form aufgebracht werden.
unberücksichtigt, so daß sich bei Betrachtung des gesamtenergetischen Aufwandes eine negative Bilanz ergibt, nicht so beim erfindungsgemäßen Verfahren, bei denen auch. latenter Energiezufuhr ein Augenmerk gewidmet wurde.
Ein Teil des stickstoffreichen Düngefaulschlammes kann auch für eine Fremdnutiung abgezweigt werden. Hierbei erfolgt dann die Stickstoffanreicherung im Boden durch Zwischenanbau.von Hülsenfrüchtlern, wie Wicken, Klee und Bohnen.
Das bei der Verbrennung von Biogas oder Äthanol freiwerdende CO2 wurde in der jahreszeitlichen Folge vorher gebunden. Eine Freisetzung von langfristig gebundenem CO2, wie dies bei der Verbrennung von fossilen Brennstoffen, wie Kohle oder öl der Fßll ist, findet nicht statt.
Da die mit den erläuterten Verfahren und den erfindungsgemäßen Sinrichtungen betriebenen Kraftwerke in einem ökologischen Kreislauf arbeiten und im gesamten dem ökologischen Haushalt der Natur nichts hinzufügen oder wegnehmen, sondern vielmehr die in der Biomasse gespeicherte Sonnenenergie in bekannte und gebräuchliche Energieformen, wie Gas (Biagas), Elektrizität und flüssigen Treibstoff (Äthanol) umwandeln, könnte man diese Kraftwerke mit öko-Kraftwerke bezeichnen.
Die Unteransprüche 11 bis 33 zeigen vorteilhafte Vorrichtungen, um das Verfahren mit Erfolg durchzuführen. Um die Automatisierung zu ermöglichen, wird vorgeschlagen, die Bearbeitungsgeräte auf Schienen zu führen, was außerdem wesentlich zu einer positiven Energiebilanz beiträgt, da der allseits als niedrig bekannte Energiebedarf für den Schienentransport für diesen Zweck genutzt wird. Durch die Spurführung ist ferner gewährleistet, daß alle Vorgänge von der Pflanzung über die Bearbeitung des Bodens (Hacken, Unkrautvernichtung durch Hackwerkzeuge etc.) bis hin zur Ernte rechnergesteuert abläuft, der Rechner steuert dabei gespeicherte Koordinaten an, somit gewährleistet ist, daß die Nutzpflanzung nicht zu Schaden kommen, ohne Spurführung auf Schienen wäre dies nicht möglich. Ohne die Vorrichtungen zum automatischen Gleisverlegen und unmittelbarem Abbau nach dem Befahren wäre keine rationelle, energieschonende Gewinnung von Biomasse möglich. Die erfindungsgemäßen Einrichtungen sind für die Lösung der gestellten Aufgabe unbedingt erforderlich.
Besonders vorteilhaft ist auch die Verwendung der erfindungsgemäßen Träge, welche sehr vielseitig anwendbar sind. Sie sind sowohl für den Anbau als auch für die Speicherung der Biomasse bis hin zur Vergärung zur Gewinnung von Energieträgern, wie Methan und Äthanol geeignet. Besonders rationell gestaltet sich ihre Anwendung in Trogtürmen. Auch zu Treinhauskulturen sind die Tröge durch Aufsetzen von Glasabdeckungen geeignet. Durch Aussetzung von ziehharmonikaartigen, gasdicht anschließenden Faltenbälgen kann in ihnen sogar das bei der Vergärung anfallende Methangas gespeichert werden. Durch die Tröge ist somit gewährleistet, daß mit relativ geringem finanziellen Aufwand eine große Palette von Aufgaben erfüllt werden kann.
Die Ansprüche 35, 36 beinhalten vorteilhafte Maßnahmen, und die nach dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik unvermeidbaren Wärmeverluste bei der Umwandlung von Wärme in mechanische Arbeit und deren weitere Umwandlung in elektrische Energie sinnvoll zu nutzen, um so zu einer positiven Gesamtenergiebilanz beizutragen.
Die bei dem Betrieb der Gasmotoren, die die elektrischen Generatoren antreiben, über das Kühlsystem sowie die Abgase anfallende Abwärme kann in dem oberen Temperaturbereich zur Destillation von Äthylalkohol aus vorbereiteter Meische benutzt werden. Dieser Alkoholdestillation ist die Beheizung der Vergärungströge nachgeschaltet.
Anspruch 37 stellt eine Weiterbildung zur Gewinnung von Treibstoff dar, welcher im Gegensatz zu Brennspiritus nur wenig oder gar kein Wasser enthalten darf. Bei bevorzugter Destillation von Flüssigtreibstoff in Form von Äzhanol kann, zur Erzeugung höherer Temperaturen, der Kühlkreislauf der Gasmotore entweder mit einer Flüssigkeit mit höherer Siedetemperatur als Wasser oder aber mit höherem Druck betrieben werden.
Maßnahmen zu einem Ausgleich zwischen dem Überangebot an Biomasse und einem Mangel derselben können Anspruch 39 entnommen werden. Um die geerntete Biomasse bis zur Energiegewinnung haltbarer zu machen, empfiehlt es sich, diese zu silieren. Hierzu werden Gras, Klee, Luzerne, zerkleinerter Mais oder andere Grünpflanzen, möglichst jung, wenn sie einen hohen Proteingehalt haben, geerntet und in die Tröge eingebracht. In diesen wird die Grünmasse dicht gepackt und zusammengepreßt, damit die Luft entweicht. Nach einer Gärung entsteht Silage. Auf diese Weise wird die Biomasse haltbar gemacht und ermöglicht dadurch eine Vorratswirtschaft, auch für die Energiegewinnung aus lebenden Systemen.
Besondere Vorteile bieten nach Anspruch 41 solche Oko-Kraftwerke für die landwirtschaftliche Nutzung vin chemisch verseuchten Böden, die für den Anbau von Nahrungs- und Futtermitteln nicht mehr geeignet sind. In solchen Gebieten können anspruchslose Pflanzen, die einen guten photosynthetischen Nutzeffekt aufweisen, zum Zwecke der Energiegewinnung angebaut werden. Dem bei der Energiegewinnung anfallenden Dtngefaul schlamm, der ebenfalls verunreinigt ist und daher nur wieder in dem verseuchten Gebiet ausgebracht werden darf, können Zusätze beigegeben werden, die die Schadstoffe, auch in den Böden, abbauen oder binden. Hierdurch wird es möglich, die verunreinigten Böden mit der Zeit zu regenerieren und sie wieder einer normalen landwirtschaftlichen Nutzung zuzuführen.
Eine. vorteilhafte Weiterbildung im Sinne der Nutzung jeder Art von anfallender Biomasse ist in Anspruch 42 enthalten. In den beweglichen Trägen kann die Biomasse transportiert und auch zur Lagerung - wie Container -gestapelt werden.
N Mit diesem Verfahren ist es auch möglich, das bei der Pflege von Park- oder sonstigen Grünanlagen anfallende Pflanzenmaterial mit zur Energiegewinnung heranzuziehen.
Ebenso könnte auf diese Art die sog. Sozialbrache, d. h.
ehemals landwirtschaftlich benutzte Fläche,: deren Nutzung für Nahrungs- oder Futtermittel aber nicht mehr lohnt und deren Fruchtbarkeit aber im Allgemeininteresse erhalten bleiben sollte, zur Aufzucht von anspruchslosen Energiepflanzen genutzt werden.
Weiterhin könnte die landwirtschaftliche Oberproduktion auf diese Art, mit einem gewissen Restnutzen, mit zur Energiegewinnung herangezogen werden. Mit den erläuterten erfindungsgemäßen Verfahren und Einrichtungen ist die Nutzung von Solarenergie bis in Breiten, die noch ein vernünftiges Pflanzenwachstum erlauben, möglich.
Entwicklungsländern, die gute Wachstumsbedingungen aufweisen, können mit derartigen Einrichtungen einen großen Teil ihres Energiebedarfes decken. Vielleicht läßt sich sogar ein Überschuß an Äthanol erzeugen, der als Zusatz für Treibstoffe in die Industrieländer exportiert, eine teilweise Entlastung des Erdölmarktes ermöglichen könnte. Gleichzeitig wäre dies ein wichtiger Devisenbringer für die Entwicklungsländer.
In den Zeichnungen sind vorteilhafte. Ausführungen zur rationellen Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt.
Die Fig. 1, 1a, zeigen Ausführungen der Träge mit 1b bis 3 Isolierung, Wärmeübertragung und Anschlüsse für Geräte und Meßvorrichtungen.
Die Fig. 4 bis 14 stellen eine Kombination der Träge mit verglasten Abdeckungen zu Treibhäusern dar bzw. mit gasdichten Abdeckungen zur Verwendung als Gasspeicher.
Die Fig. 15 bis 18 zeigen die Verwendung der Tröge für Treibhauskulturen und für den Vergärungsprozeß mit Erwärmung durch Sonnenenergie, Kraftwerksabwärme, bzw.
geothermische Wärme.
Fig. 19 gibt eine Wärmetauschereinrichtung von Trog zu Treibhaus bzw. umgekehrt wieder.
Die Fig. 20 bis 22 zeigen ein Impfsystem für den organischen Troginhalt.
Die Fig. 23, 24 zeigen je eine Zerkleinerungs- und Mischeinrichtung für den inhomogenen Troginhalt.
Die Fig. 25 bis 27 geben einen Trogturm und dessen Be-und Entladevorrichtung wieder.
In Fig. 28 ist eine Tramsporteinrichtung (Containerkran) für Tröge dargestellt.
Fig. 29 zeigt schematisch eine Anlage zur automatischen Bearbeitung von Feldern.
Die Fi. 30, 31 zeigen die Verteilung der Schienenauflagen in den Feldern.
Die Fig. 32 bis 35 geben Details der Schienenauflagerung und der Schienenträger wieder.
Die Fig. 36 bis 41 stellen Schienenlegegeräte dar.
Die Fig. 42 bis 58 zeigen den Ablauf der Bewegungen des Schienenlegegerätes beim Legen und bei der Aufnahme der Schienen.
Die Fig. 59 bis 64 zeigen Details des Antriebes des Schienenlegegeräts sowie dessen Steuerung.
Fig. 65 zeigt einen verschiebbaren Lauf oder Tragbalken.
Fig. 66 stellt die Koppelung der fahrbaren Teile des Schienenlegegerätes dar, Fig. 67, 68 sind Weggeber zur Positionsbestimmung von Katze, Schienenlegegerät und einem Querverschiebewagen, Fig. 69, 70 stellen die Funktionsweise von kodierten Linealen dar, Fig. 71 Positionsbestimmung einer Katze 131 und einer Trägerkatze 2.04 mittels Winkelkodierern, Fig. 72 Schienenlegegerät ohne Querverschiebewagen, Fig. 73, 74 zeigen das Prinzip der Informationsverarbeitung, Fig. 75 bis 78 zeigen eine Vortriebssystem mit Reibschluß, Fig. 79 Niveausteuerung der Bearbeitungsgeräte, Fig. 80, 81 u. 82 Trägersystem mit Regelung der Bearbeitungsgeräte, Fig. 83 bis 85 zeigen das Schema des Ablaufes beim Anlegen eines Fildes, Fig. 86 gibt die Anlage von Treinhausfundamenten wieder, Fig. 87 bis 91 zeigen die Gründung von Betonpfosten für die Fundamente von Treibhäusern, Fig. 92 bis 95 zeigen Details der Betonsockel, Fig. 96 und 97 zeigt die Errichtung von Treibhäusern, Fig. 98 bis 100 zeigen die Bearbeitung und Pflege der Anbaufläche, Fig. 101 zeigt im Dchema Ernte und Weiterverarbeitung von Biomasse nebst Abfallverwertung, Fig. 102 zeigt die automatisierte Gewinnung von Biomasse in einem Aufzuchtbereich und deren Transport in einen Vergärungsbereich zur Aufbereitung, Fig. 103 zeigt die energetische Kopplung von Vergärungsbereich mit Aufzuchtbereich, Fig. 103a zeigt die energetische Kopplung von Aufzuchtbereich mit einem Bereich zur Destillation des anfallenden Äthylalkohols, Fig. 104 zeigt eine Reinigungs- und Aufbereitungsanlage für Industrieabwässer.
Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Trog. 1 spezifiziert den äußeren Trogbehälter wie auch den gesamten Trog für die nachfolgenden Erläuterungen. 2 ist der innere Trogbehälter. Die Wärmeisolierschicht 3, in Fig. 1 nur an der linken Seite angedeutet, umgibt den gesamten Trog. Zwischen dieser Wärmeisolierschicht 3 und dem inneren Trogbehälter 2 befindet sich ein Wärmespeichermedium 4 (u. U. Wasser). Dieses und damit auch der Inhalt des inneren Troges 2 kann durch den Wärmeaustauscher 5 temperaturmäßig beeinflußt werden. An dem Vielfachstecker 6 sind Sensoren, die sich im Inneren des Troges befinden, angeschlossen. Durch diese Sensoren, die in Fig. 1 nicht eingezeichnet sind, werden die Temperatur des Wärmeleit- und Wärmespeichermediums 4 sowie die Bedingungen im Troginneren, wie Temperatur, pH-Wert, chemische Beschaffenheit, um einige Beispiele zu nennen, ermittelt und über den Vielfachstecker 6 an Steuer- und Regeleinrichtungen weitergeleitet. 7 und 8 sind die Anschlüsse für den Wärmeaustauscher 5.
Mit der Steckvorrichtung 9 können Leitungen, die ähnlich wie die Sensoren im Troginneren angebracht sind, mit äußeren Sinrichtungen verbunden werden. Ober diese Leitungen geschieht die Einflußnahme auf die Bedingungen im Troginneren durch die Regeleinrichtungen, beispielsweise zur Korrektur des pH-Wertes.
Fig. 1a gint eine Ausführung des Troges wieder, bei der der innere Trogbehälter 2 aus dem äußeren Trogbehälter 1a zurNTransportzwecken oder den Zweck der Lagerung organischer Substanz herausgenommen werden kann. Der Trog ist somit leichter den unterschiedlichen Aufgaben anpaßbar.
Fig. 2 zeigt die Vorderansicht des Troges 1.
1d ist ein Anschluß zur Beeinflussung des Troginneren.
Je nach der Verwendung des Troges können innen, zusätzlich zu den Leitungen 9, weitere Einrichtungen zur Flüssigdüngung, pH-Wert-Korrektur, Eingabe von Nährlösungen oder zum Pmpfen angeschlossen werden. Der Anschluß 11 dient zur Eingabe von Flüssigkeiten.
Fig. 3 zeigt die Rückansicht des Troges 1.
12 ist ein Schieber zum Entleeren des Troges. Er soll so ausgeführt sein, daß er auch zum Ablassen. des Faulschlammes dienen kann. Der Hahn 13 dient zur Entnahme von Flüssigkeit. Er ist innen mit einem Filter oder Sieb zum Zurückhalten von Feststoffen versehen. 14 ist der Anschluß zur Gasentnahme.
Es ist zweckmäßig, die Tröge in zwei Grundrißgrößen herzustellen. Zur großtechnischen Nutzung empfiehlt sich eine Anlehnung, auch der Halte- und Handhabungsvorrichtungen, an das Containersystem. Eine kleinere Ausführung soll für landwirtschaftliche Betriebe und Fahrzeuge leicht zu handhaben sein.
Fig. 1b zeigt eine unma0stäbliche Skizze für einen kleinen Trig mit etwa 2,5 m3 Fassungsvermögen, wie er für landwirtschaftliche Fahrzeuge mit einer Tragfähigkeit von etwa 3 Tonnen verwendet werden kann. Dieser Trog soll für eine billige Massenfertigung geeignet sein.
N Der Trog selbst besteht im wesentlichen aus drei Teilen.
2 ist der innere Trogbehälter. Er kann aus einem thermoplatischen Kunststoff bestehen, der für eine Betriebstemperatur um 60 OC geeignet ist. Fertigungstechnisch kann er in eine Hohlform geblasen werden.
3 ist ein getrennt zu fertigender Körper aus einem Wärmeisolationsmaterial, u. U. Styropor oder Polyurethan.
Er soll maßgenau gefertigt sein und wesentlich zu der Steifigkeit des Troges beitragen.
1 ist der äußere Trogbehälter; er kann aus einem geeigneten Blech gefertigt werden.
Die Seiten der Teile 1 bis 3 haben leichte Trapezform.
Die Teile werden sandwichartig miteinander verklebt.
Diese Bauart führt zu einem sehr leichten und billigen Trog.
Im mittleren unteren Bereich ist am Boden des inneren Tro-behälters 2 eine Abdeckung 2a aus einem geeigneten Metall, wegen der Wärmeleitung, angebracht, an der die Heizungsrohre 5 des Wärmeaustauschers befestigt sind.
Diese sind von einer Wärmeleitflüssigkeit, u. U. Wasser, das mit Frostschutzmittel versetzt ist, umgeben. Durch diese Anordnung im mittleren Trogbereich soll eine langsame Umwälzung des Tronginhaltes zur Vermeidung einer Schwimmdecke erfolgen. Weitere Einzelheiten zu dem Trog sind dem anfangs angegebenen Entwurf einer Anmeldung zu entnehmen.
Für diese Tröge werden noch in die Fig. 1a gezeigten, luftdicht abschließenden, als Gasausdehnungsgefäße ausgebildeten Abdeckungen benötigt. Die in Fig. Ib gezeigten Abdeckungen sind für den Transport bestimmt.
Die leichte Trapezform der kleinen Tröge hat fertigungstechnische Gründe. Ferner sollen leere Tröge dadurch einfach und platzsparend ineinander stapelbar sein.
Bei gleicher Grundrißgröße sind Trogausführungen in verschiedener Höhe, Fig. 4; Fig. 5; Fig. 6, je nach Verwendung, zweckmäßig. Für diese Träge sind mehrere austauschbare Abdeckungen vorhanden, Fig. 7 zeigt eine begehbare Abdeckung, wie sie zum Aufbau von Treibhäusern oder Fisch- und Algenzuchtanlagen verwendet werden kann.
Die Figuren 8, 9 zeigen nicht begehbare Abdeckungen, wie sie zur Algenzucht geeignet sind. Fig. 9 zeigt eine Abdeckung mit Öffnungen zur Lüftung, um sie für den Transport lebender Fische geeignet zu machen.
Fig. 10 zeigt Tröge 1 mit verglasten und begehbaren Abdeckungen 15. Durch Übergänge 20 können die Tröge zu größeren Einheiten verbunden werden. Die Übergänge 20 sind leicht abnehmbar und in ihrer Länge veränderlich (Harmonika-Verbindung). Fies ist notwendig, um einzelne Tröge aus einem größeren Verband mittels Manipuliergeräten (Containerkran) herausnehmen oder einsetzen zu können.
Fig. 11 zeigt einen Trog 1 mit einer unbegehbaren verglasten Abdeckung 16 und Fig. 12 einen Trog 1 mit einer Abdeckung 17 mit Lüftungslöchern, wie sie für Transporte Verwendung findet.
Die Tröge 1 dienen nicht nur als Behälter für die Aufzucht von Biomasse und zum Transport, sondern auch als Behälter für die Vergärung. Fig. 13 und Fig. 14 zeigen luft- bzw. gasdicht anschließende Abdeckungen 25 und 26, die auch wärmeisoliert sind, wie die bei der Vergärung von Biomasse zu Biogas und Faulschlamm Verwendung finden.
Hierbei müssen die Tröge mit den Abdeckungen einem geringen Druck standhalten.
Fig. 13 zeigt einen Trog 1 mit einer Abdeckung 25, die als Harmonika-Balg ausgebildet ist. Diese Abdeckung 25 dient gleichzeitig als Ausdehnungsgefäß für einen Gasbehälter. Eine solche kleine Biogaserzeugungs- und Speicheranlage kann beispielsweise zur Versorgung von Bauernhöfen oder kleinen Weilern dienen.
Fig. 14 zeigt einen Trog 1 mit einer Abdeckung 26. Diese Kombination dient als Biogaserzeugungsbehäkter für größere Anlagen, die über einen getrennten Gasbehälter zur Speicherung verfügen. Hierbei sind mehrere dieser Biogaserzeugungsbehälter parallel geschaltet. Die Abdeckung 26 ist mit Aufreißflächen (Sollbruchstellen) 27 versehen. Im Falle der Explosion eines eventuell auftretenden Gas-Luftgemisches, sollen diese die Expansion der Gase ermöglichen ohne sonstige Beschädigungen am Behälter hervorzurufen.
Im allgemeinen muß sowohl der Auf zuchtbereich, der in den Figuren 15 bis 18 durch die Tröge 1 mit den Abdeckungen 15 symbolisiert wird, wie auch der Vergärungsbereich, der durch die Tröge t mit den Abdeckungen 25 symbolisiert wird, beheizt werden. Auch ohne Benutzung von Primär energie gibt es hierzu eine Reihe von Möglichkeiten.
Fig. 15 zeigt eine Beheizung durch Sonnenkollektoren 30.
Das Wärmespeichermedium in den Trögen 1 (siehe Fig. 1, 4) dient hierbei als Wärmespeicher für die Nachtstunden.
Fig. 16 zeigt eine Beheizung durch Industrieabwärme, wie beispielsweise von fossilen Kraftwerken 31. Auch die Benutzung der Abwärme von Diesel- oder Gasmotoren fällt unter diesen Bereich.
Fig. 17 zeigt eine Beheizung durch die Abwärme von Atomkraftwerken 32.
Fig. 18 zeigt eine Beheizung durch wärmeführende Gesteinsschichten 33 (geothermische Energie).
Fig. 19 zeigt die Verwendung eines Troges als Wärmespeicher. Das links skizzierte Treibhaus 1,15 steht stellvertretend für alle klimatisierten Gebäude mit großen Verglasungsflächen. Diese Verglasungsflächen lassen die kurzwelligen Sonnenstrahlen durch und halten die Wärme dadurch zurück, indem sie einen Teil der in eine langwellige Strahlung umgewandelte Strahlung reflektieren. Dieser sogenannte Treibhauseffekt erhöht die Temperatur in den durch die Verglasung umschlossenen Räumen. Dies ist eine spezielle Form eines Sonnenkollektors. Die bei starker Sonneneinstrahlung auftretende Übererwärung wird bei Treinhäusern durch Lüftung verhindert, während bei klimatisierten Gebäusen üblicherweise Energie zur Kühlung aufgewendet wird.
Im vorliegenden Fall wird bei starker Sonneneinstrahlung das Treibhaus nicht belüftet, sondern ein Ventilator 40 wälzt die erwärmte Luft über einen Wärmeaustauscher 41 zur Kühlung um. Diesx Wärmeaustauscher 41 ist ein Teil einer Wärmepumpe und die Luft im Treibhaus das zu entwärmende Medium. 42 ist der Verdampfer, 43 der Verflüssiger, 44 der Verdichter und 45 das Expansionsorgan der Wärmepumpe. Der Antrieb erfolgt durch 49. Dies kann ein Elektro- oder auch ein Gasmotor sein.
Bei Gebäuden mit Klimatisierung ist der Verdampfer 42 an die Klimaanlage angeschlossen.
Die durch die Wärmepumpe auf ein höheres Temperaturniveau erwärmte Flüssigkeit wird dem Wärmeaustauscher 5 des Wärmespeichertroges (Fig. 19 rechts) zur Beheizung zugeführt. Der innere Trogbehälter 2 ist mit Wasser oder einem anderen Medium 46, mit einem guten Wärmespeichervermögen, gefüllt. Dieses Medium 46 ist der eigentliche Wärmespeicher des Systens. Der Wärmespeichertrog (Fig. 19 rechts) ist mit einer ebenfalls wärmeisolierten Abdeckung 47 versehen. Die in dem Speichermedium 46 gespeicherte Wärme wird durch den Wärmeaustauscher 48 entnommen und dient zur Beheizung von Triebhäusern oder Gebäuden während der Nachtstunden oder auch,, je nach der Kapazität des Wärmespeichers, für kühle Tage. Mit dieser erläuterten Maßnahme kann eine erhebliche Einsparung an Primärenergie erzielt werden.
Um während der Aufzucht und auch während der Gärung bzw.
Fermentation den Zustand des Troginhaltes, noch zusätzlich zu dem mit Fig. 1, 6 und 9 erläuterten, erfassen und beeinflussen zu können, besteht die Möglichkeit im inneren des Troges Vorrichtungen (Impfsystem 50) anzubringen, an denen Geber bzw. Sensoren angebracht sind und über die eine Beeinflussung des Troginhaltes, wie beispielsweise eine Korrektur des pH-Wertes oder ein rmpfen mit Bakterien, möglich ist. Es können auch mehrere solcher Vorrichtungen Fig. 20, 50 versetzt im Inneren eines Troges angebracht werden. Fig. 20 zeigt einen Trog 1 und darüber ein Impfsystem 50, das sich während des Betriebes im Trog befindet.
Durch die erläuterten Einrichtungen ist im Inneren eines Troges nahezu jeder Zustand herstellbar. Er kann über Geber bzw. Sensoren ermittelt und über die Beeinflussungsmäglichkeiten aufrechterhalten und beeinflußt werden.
Fig. 20a zeigt einen Trog 1 mit einer verglasten Abdeckung 16, die luftdicht abschließt und auch zusammen mit dem Trog einem geringen Druck standhält. Er dient in diesem Beispiel zur Aufzucht von Algen, die das Enzym Hydrogenase enthalten. Solche Algen erzeugen unter spezifischen Umweltbedingungen, die in diesen Trögen herstellbar sind, Wasserstoff (H2).
Je nach der Beschaffenheit der zur Impfung verwendeten Bakterienstämme und der zu impfenden Masse bestehen verschiedene Möglichkeiten.
Fig. 20b zeigt eine Möglichkeit, wie sie u. a. zum Impfen der geernteten hochmolekularen Biomasse mit Bakterienkulturen zum Abbau in ihre niedermolekularen Bestandteile verwendet werden kann.
In Fig. 20b sei der Trog 1 mit der geernteten Biomasse gefüllt. Er wird auf die zur Vermehrung der Bakterien günstige Temperatur erwärmt, die auch während des Abbauvorganges beibehalten wird. Aus einem anderen Trog, dessen Inhalt bereits in seine niedermolekularen Bestandteile abgebaut ist, wird ein Teil des Inhaltes in den in Fig. 20b angedeuteten Trog abgefüllt. Durch das gekippte Aufstellen des Troges sammelt sich die Impfmasse 55 in der linken vorderen Ecke, wodurch sie gering gehalten werden kann und eine zu große Verdünnung derselben vermieden wird. Um Wärmeverluste zu vermeiden, ist während dieses Vorganges der Trog bereits mit einer wärmeisoloerten Abdeckung 26 versehen.
Bei fortschreitender Vermehrung der Bakterienkultur steigt der in Fig. 20b mit 55 angegebene Spiegel der in den^Abbau übergehenden hochmolekularen Biomasse an. Wenn eine ausreichende Infizierungsmenge vorhanden ist, wird der Trog 1 zum Abbau der restlichen Biomasse in die Normallage zurückbewegt.
Eine Impfung mit anaeroben Bakterienkulturen ist durch die Beigabe, einer größeren Menge von bereits vergorenem Faulschlamm möglich. Mit Ausnahme der zur Infizierung notwendigen Bakterien, trägt diese Impfmasse aber nicht mehr zur Methanbildung bei.
Das allgemeine Impfproblem liegt in einer geringen Infizierungsmenge mit schneller Bakterienvermehrung. Hierbei ist die Temperatur und der pH-Wert des Milieus von wesentlicher Bedeutung.
Die Fig. 21 und Fig. 22 zeigen Impfeinrichtungen für Biomassen verschiedener Konsistenz. Diese befinden sich in der zu infizierenden Biomasse.
Die Pufferräume 60 sind mit der oberen Öffnung mit Vorrichtungen, wie sie in Fig. 20, (Impfsystem) 50 angedeutet sind, verbunden.
Zur Einleitung einer Impfung wird die Biomasse auf eine für die Vermehrung der Bakterien günstige Temperatur gebracht. Im Infektionsbereich sind Meßfühler 61 angebracht, die den pH-Wert ermitteln. Diese sind über die Steckanschlüsse, Fig. 1, 6 mit Regelungseinrichtungen verbunden, die über Sonden 62 durch eine dosierte Eingabe von Korrekturflüssigkeit den pH-Wert im Infektionsbereich beeinflussen können.
Nachdem im Infektionsbereich ein für die zu injizierenden Bakterienstämme günstiges Milieu vorhanden ist und die Infizierungsmasse über die Vorrichtungen (Impfsystem) 50 in Fig. 20 und die Pufferräume 60 in Fig. 21 und Fig. 22 eingegeben. Die Infizierung der Biomasse hat einen geringen Wichteunterschied zur Folge. Dadurch steigt sie in den Ringen 63 langsam auf. Durch den entstehenden Sog wird noch nicht infizierte frische Biomasse im äußeren Bereich unten mit in die Ringe 63 hineingezogen, die dann von der bereits infizierten Masse mitinfiziert wird.
Der wesentliche Zweck der Ringe 63 in Fig. 21 und Fig.
22 besteht in der Trennung der bereits infizierten und der sich weiter infizierenden Biomasse im Inneren der Ringe 63, von der frischen, im allgemeinen für ein schnelles Bakterienwachstum zu saueren Biomasse außerhalb.
Die Ringe 63 enden noch innerhalb der Biomasse im Trog.
Sie sollen so hoch sein, daß am oberen Ende des Rohres eine stabile Infizierung stattgefunden hat.
Durch die Verwendung der erläuterten Infizierungseinrichtungen wird die Biomasse im Trog durch die interne Dynamik des Systems langsam umgewälzt Hierdurch wird die Vermehrung der-Bakterien wesentlich beschleunigt und die Bildung einer Schwimmdecke, aus den leichteren Substanzen der Biomasse, wird weitgehende verhindert.
Bei Infizierungsschwierigkeiten dient die unter Verengung der Pufferräume 60 dazu, der Infektionsmasse in demselben eine kleine Verunreinigungsmenge vorzutäuschen. Von hier aus kann bei wieder angepaßtem Milieu eine neue Infektion beginnen.
Da die Tröge für allgemeine Aufzucht- und Vergärungszwecke Verwendung finden sollen, sind noch besondere Vorrichtungen zum Rühren bzw. Mischen und zum mechanischen Zerkleinern der Troginhalte vorgesehen.
Fig. 23 zeigt einen Trog 1 mit getrennt gezeichneter Abdeckung 70, die mit Rührwerken 71 ausgerüstet ist. Je nach Anwendung kann diese Abdeckung mit einem Trog luftdicht verschließbar und einem geringen Druck standhaltend ausgebildet sein.
Für Massen, die zum schnelleren bakteriellen Abbau oder Umwandlung zerkleinert werden müssen und die bereits in den Trögen gesammelt und transportiert wurden, wie beispeilsweise Altpapier oder Stroh, sind Abdeckungen 75 vorhanden (Fig. 24), die mit mechanischen Zerkleinerungseinrichtungen 76 versehen sind. Diese sind an der Trogabdeckung 75 so angebracht, daß sie sich bei dem Zerkleinerungsvorgang innerhalb des Troges durch die Masse bewegen.
Es ist möglich, die Tröge in den Anlagen vertikal oder horizontal anzuordnen. Die Fig. 25, Fig. 26 und Fig. 27 zeigen Möglichkeiten für die vertikale Anordnung in Form eines Trogturmes 88. Diese Art hat aber nur für den Aufzuchtbereich eine praktische Bedeutung.
In Fig. 25 ist ein Trogturm 88 dargestellt. Es besteht im Prinzip aus einer umlaufenden Fördereinrichtung 80, in die mittels Befestigungsgehängen 81 die Tröge 1 eingehängt sind. Die mit einem Fahrzeug 82 ankommenden Tröge 1 werden in der unteren Fördereinrichtungsposition 83, die mit einer Troghebe- und Senkvorrichtung 84, Fig. 26, ausgerüstet ist, an die Fördereinrichtung 80 übergeben. Entsprechend werden Tröge 1 die von der Trogturmanlage 88 abgegeben werden, durch eine Troghebe-und Senkvorrichtung 84 in der Position 83 zum Transport auf ein Fahrzeug abgesenkt.
Die untere Position 83 der Fördereinrichtung 80 dient nicht nFr zur Aufnahme und Abgabe von Trögen, sondern auch zur Kontrolle und Pflege des Troginhaltes. Dies ist in Fig. 27 angedeutet. Hier sind 86 und 87 automatisierte Einrichtungen, die über den Trog 1 bewegt werden können. Beispielsweise kann es sich hierbei um Bodenauflockerungsgeräte, Beregnungsanlagen, Düngungsanlagen, Auffüllungsanlagen von Nährlösungen bei Hydrokulturen oder, im Falle von Fischaufzucht, um Fütterungsanlagen handeln. Rührwerke 71, wie sie in Fig. 23 oder Zerkleinerungseinrichtungen 76 wie sie in Fig. 24 angedeutet sind, sind ebenfalls denkbar.
Die Tröge 1 werden durch die Fördereinrichtungen 80 an der unteren Position 83 vorbeibewegt. Hier können sie über ihre Wärmeaustauscheranschlüsse 7 und 8 in Fig. 1 mit einer Beheizungseinrichtung verbunden werden. Die von Sensoren innerhalb des Troges ermittelten Ist-Zustände werden über den Steckverbinder 6 in Fig. 1, Steuer- und Regelungseinrichtungen zugeführt, die Düngung, Beregnung, Beheizung, Fütterung etc. nach entsprechend vorgegebenen Sollwerten korrigieren.
Abhängig von dem Speichervermögen des Wärmespeichermedium 4, zwischen dem äußeren Trog 1 und dem inneren Trog 2 und Beregnungs-, Düngungs- oder Fütterungsintervallen, muß die Umlaufgeschwindigkeit der Tröge 1 in der Förderanlage 80 variiert werden.
In Fig. 25 ist die Förderanlage 80 mit offenen Trögen 1 in einem Trogturm 88 eingezeichnet. Es ist auch möglich, die Förderanlage 80 im Freien, aber mit abgedeckten Trögen, zu betrieben.
Fig. 28 zeigt eine horizontale Anordnung der Träge. Hierbei werden die Tröge 1 von einem Kran (Containerkran) 90 bewegt. Die automatisierten Pflegeeinrichtungen bzw. die Rühr- oder Zerkleinerungseinrichtungen werden hierbei mit dem Kran zu den Trögen gebracht. Die Steuer-und Regelungseinrichtungen für die Beregnung, Düngung, Fütterung etc. sind Bestandteil der Krananlage und werden jeweils mit dem entsprechenden Trog verbunden.
Die Wärmezufuhr und deren Regelung wird in diesem Fall günstiger für jeden Trog getrennt ausgeführt.
Für eine großtechnische Nutzung sind die bisher erläuterten beweglichen Tröge im Aufzuchtbereich zu klein. Man kann hierbei zu beheizten Feldern (nicht gezeichnet) oder zu beheizten großen ortsfesten Trögen 100 (Beheizung nicht eingezeichnet) Fig. 30 übergehen. Diese Tröge bzw. Felder können je nach Bedarf entweder ohne Abdeckung oder mit einem in Fig. 29; 101 eingezeichneten Treibhausüberbau versehen sein. Um ein schnelles Wachstum der Biomasse zu erzielen, werden in den Treibhäusern tropenähnliche Bedingungen erzeugt.
Bei diesen Anordnungen liegt die Problematik in der automatisierten Bepflanzung, Aufzuchtpflege und Ernte auf den Feldern, in den Treibhäusern oder den ortsfesten Trögen.
In Fig. 29 sind beispielhaft eingezeichnete Träge. 101 deutet einen eventuell vorhandenen Treibhausüberbau an. 102 sind beiderseits der Tröge oder der Felder angebrachte Laufschienen für automatisierte Bearbeitungseinrichtungen. 103 sind Laufschienen mit der gleichen Spurweite wie 10-. Sie sind der Abstell- und Rangierbereich für die automatisierten Bearbeitungseinrichtungen.
Die in Fig. 29 mit 104 eingezeichnete Schiebebühne ist über die Laufschienen 105 seitenverschiebbar. Die Schiebebühne 104 über ihre Laufschienen 105 in die Position der Laufschienen 103 seitenverschoben, dient zur Rangierhilfe und Auswahl der benötigten Bearbeitungseinrichtung, die anschließend in den Trog- bzw. Feldbereich verschoben und dort übergeben wird. Die Laufschienen 106 haben die gleiche Spurweite wie die von 102 und 103. Auf 106 sind sogenannte Querverschiebewagen 107 eingezeichnet. Sie dienen, wenn auf die Schiebebühne 104 verschoben, zur Übernahme und Abgabe von (Eisenbahn-) Wagen von und zu dem Gleisanschluß 108. Ferner sind mit 110 bis 113 automatisierte Bearbeitungseinrichtungen symbolisiert. 112 sei eine automatisierte Pflegeanlage, an die ein Querverschiebewagen 107 angehängt ist. Auf diesem befindet sich ein Kesselwagen 114, der Wasser für die Beregnung, flüssige Düngemittel oder Ergänzungsflüssigkeit für Hydrokulturen enthalten kann.
113 sei eine automatisierte Ernteanlage, an die ein Querverschiebewagen mit Trog 1 angehängt ist, in den die geerntete Biomasse direkt eingebracht wird. Der mit dem Trog 1 beladene (Eisenbahn-)Wagen kann mittels Querverschiebewagen 107 und Schiebebühne 104 zu dem Gleisanschluß 108 gebracht werden. Von hier aus erfolgt der Transport zum Vergärungsbereich der Anlage.
In diesen Ausführungen werden (Eisenbahn-)Wagen, also schienengebundene Fahrzeuge aufgeführt. Es ist selbstverständlich auch möglich, hierzu straßengebundene Fahrzeuge zu benutzen. Hierauf wird aber in den. folgenden Erläuterungen nicht mehr gesondert hingewiesen.
Zum Antrieb der Bearbeitungsgeräte, der Geräteträger und Transportsysteme dienen vorzugsweise Elektromotore, die über Schleppkabel gespeist werden.
Ausgehend von den Laufschienen 105 und der Schiebebühne 104 witd der für die zu mechanisierenden Felder vorgesehene Bereich mit einem in Fig. 30 angegebenen regelmäßigen Raster von Betonsockeln 115 versehen. In Fig.31 ist der Raster mit den Betonsockeln 115 für die zu errichtenden Treibhausanlagen gezeigt Fig. 32 zeigt einen Betonsockel 115 in der Seitenansicht und Fig 33 einen in der Draufsicht. Oben auf dem Betonsockel 115 ist eine Platte mit im oberen Bereich konischen Bolzen 116 angeordnet. Fig. 34 zeigt die Stirnansicht eines Schienenträgers 117 mit der Laufschiene 118 und den Führungslöchern 119. Der Schienenträger 117 wird bei der Auflage auf den Betonsockel 115 mittels seiner Führungslöcher 119 und dem konischen Berecih der Bolzen 116 zentriert und in die genaue Lage gebracht.
120 ist ein später noch zu erläuternder Streifen längs des Schienenträgers, der mit einer Kodierung versehen ist.
Fig. 35 zeigt die Anordnung mehrerer Betonsockel 115 im Boden, auf die ein Vollwandschienenträger 120 und ein Gitterschienenträger 121 aufgelegt sind. Die Schienenträger sind in der Breite ohrer Auflagefläche auf den Betonsockeln so ausgelegt, daß sie die bei der Querverarbeitung der Felder oder Treibhaus flächen auftretenden seitlichen Kräfte aufnehmen können ohne zu kippen.
Fig. 36 zeigt in der Seitenansicht und Fig. 37 in der Draufsicht. die Verlegung von Schienenträgern 117 für ein zu bearbeitendes Feld.. 122 ist ein mit zwei Krananlagen 123 ausgerüstetes Schienenträgerverlegungsgerät.
Dieses kann auch noch als Träger für die Bodenbearbeitungs-, Bepflanzungs-, Pflege- und Erntegeräte ausgebildet sein. 127 ist ein an das Schienenträgerverlegungsgerät 122 angekuppelter Transportwagen für die Schienenträger. 117. Das Schienenträgerverlegungsgerät 122 ist auf ein nicht gezeichnete Weise so mit dem Schienenträgertransportwagen 127 verbunden, daß es je nach der Stellung der schwenkbaren Kranausleger 123 entweder als Gegengewicht oder als Stütze wirkt.
Auf diese Art werden von der Bearbeitung eines Feldes die Schienenträger 117 verlegt. Nach der Bearbeitung werden diese wieder eingesammelt und können für das nächste zu bearbeitende Feld wieder benutzt werden.
Wegen des in der Draufsicht in Fig. 37 eingezeichneten Schwenkbereiches der Krananlagen 123 eignet sich dieses Verfahren nur für Felder und nicht für Treibhäuser.
Für ein Schienenträgerverlegungsgerät 122, welches auch für Treibhäuser verwendbar ist, zeigt Fig.,38 die Seitenansicht und Fig. 39 die Draufsicht. 130 ist ein mit zwei Krananlagen ausgerüstetes Schienenträgerverlegungsgerät.
Dieses kann auch noch als Träger für die Bodenbearbeitungs-, Bepflanzungs-, Pflege- und Erntegeräte ausgebildet sein.
132 sind nach innen schwenkbare Kranbalken, die sich über den Schienenträgertransportwagen 133 bewegen lassen.
Hierdurch können die auf dem Schienenträgertransportwagen 133 befindlichen Schienenträger 117 angehängt, in die Gerade geschwenkt und nach vorn gefahren werden.
Das Schienenträgerverlegungsgerät 122 ist auf eine nicht gezeichnete Weise so mit dem Schienenträgertransportwagen 133 verbunden, daß je nach der Stellung der Laufkatze 131 des Krans, der Schienenträgertransportwagen 133 entweder als Gegengewicht oder als Stütze wirkt.
Auch hier werden vor der Bearbeitung eines Feldes oder eines Treibhauses die Schienenträger 117 verlegt. Nach der Bearbeitung werden diese wieder eingesammelt und können für das nächste zu bearbeitende Feld oder Treibhaus wieder benutzt werden.
Fig. 40 zeigt die Seitenansicht und Fig. 41 die Draufsicht eines Schienenträgerverlegungssystems, welches mit wenigen Schienenträgern auskommt. Hierbei werden, je nach der Bewegungsrichtung, die Schienenträger 117 hinten aufgenommen und vorn wieder eingesetzt. 140 und 141 sind Schienenträgerverlegungsgeräte, die gleichzeitig als Trägersysteme für Bodenbearbeitungs-, Bepflanzungs-, Pflege- und Erntegeräte ausgebildet sind.
Zwischen diesen befindet sich ein Querverschiebewagen 107. Auf demselben ist in der Draufsicht noch ein (Eisenbahn-) Wagen angedeutet.
Während einer Bearbeitung,tdie im allgemeinen abschnittsweise quer zur Feld- oder Treibhauslänge erfolgt, steht das System, bestehend aus dem Schienenträgerverlegungsgerät 140, dem Querverschiebewagen 107 und dem Schienenträgerverlegungsgerät 141 still.. Während dieser Zeit können die Schienenträger 117 hinter diesem System aufgenommen, über die Laufschienen 142 und 143 nach vorn gefahren, abgesenkt und eingesetzt werden.
Hierbei werden nur die Schienenträger 117 auf denen dieses System steht, und die, die entweder hinten aufgenommen bzw. vorn abgesetzt werden, benötigt.
Dieses Schienenträgerverlegungssystem hat den Nachteil, daß bei der Rückbewegung, die u. U. ohne Anhalten für eine Bearbeitung erfolgt, bei jeder Schienenträgerumverlegung, nur zu diesem Zweck, angehalten werden muß.
Das Schienenträgerverlegungsgerät 140, der Querverschiebewagen 107 und das Schienenträgerverlegungsgerät 141 sind auf eine nicht gezeichnete Weise so miteinander verbunden, daß je nach der Stellung des zu bewegenden Schienenträgiers, diese gegenseitig entweder als Gegengewicht oder als Stütze wirken.
In den Figuren 42 bis 58 ist der Bewegungsablauf für ein automatisch arbeitendes Schienenträgerverlegungsgerät angegeben, welches aich eine kontinuirliche Bewegung gestattet. Dieses Gerät wird aus den Trägersystemen für Bodenbearbeitungs-, Bepflanzungs-, Pflege- und Erntegeräte 150 und 152 und dem dazwischen angeordneten Querverschiebewagen 107 gebildet. Über diesen Trägersystemen 150, 152 und dem Querverschiebewagen 107 sind die durchlaufenden Kranbalken 153, 154 und 155 angeordnet, über die, durch einen hier nicht gezeichneten Antrieb, die Katze 131 bewegt werden kann. An dieser Katze sind die Hebe-, Senk- und Greifvorrichtungen 157 angebracht. Während des im folgenden zu erläuternden Vorganges bewegt sich das aus 150, 107 und 152 gebildete System mit konstanter Geschwindigkeit nach links.
In Fig. 42 wurde der linke Schienenträger 117 gerade abgesetzt und die Greifvorrichtungen 157 und 158 wurden geöffnet und werden gerade angehoben. Da sich das aus 150, 107 und 152 gebildete System mit konstanter Geschwindigkeit nach links bewegt. muß sich die Katze 131, um einen bewegungslosen Zustand zwischen dem abgesetzten linken Schienenträger 117 und den Greifvorrichtungen 157 und 158 zu erzielen, mit der gleichen Geschwindigkeit nach rechts bewegen.
In Fig. 43 bewegt sich die Katze 131 weiterhin mit der gleichen Geschwindigkeit nach rechts und die Vorrichtungen 157 und 158 werden weiter angehoben.
Ab Fig. 44 bis Fig. 47 bewegt sich die Katze 131 mit größerer Geschwindigkeit nach rechts.
In Fig. 48 wird die Geschwindigkeit der Katze 131 verringert und die Vorrichtungen 157 und 158 werden abgesenkt.
In Fig. 49 ist die Übernahmeposition für den rechten Schienenträger 117 erreicht. Um einen bewegungslosen Zustand gegenüber diesem Träger zu erhalten, wird die Katze 131 mit der gleichen Geschwindigkeit weiter nach rechts bewegt, mit der sich das aus 150, 107 und 152 gebildete System nach links bewegt. Die Vorrichtungen 157 und 158 werden weiter abgesenkt.
In Fig. 50 bewegt sich die Katze 131, um einen bewegungslosen Zustand gegenüber dem zu übernehmenden rechten Schienenträger 117 zu erhalten, weiterhin mit der gleichen Geschwindigkeit nach rechts, mit der sich das aus 150, 107 und 152 gebildete System nach links bewegt. Die Greifvorrichtungen 157 und 158 werden geschlossen.
In Fig. 51 bewegt sich die Katze 131 weiterhin mit der gleichen Geschwindigkeit nach rechts, mit der sich das aus 150, 107 und 15- gebildete System nach links bewegt.
Der rechte Schienenträger 117 wird angehoben. Um eine Berührung mit dem benachbarten Schienenträger zu vermeiden, kann, nachdem der Schienenträger 117 über die Höhe der Bolzen 116 auf den Betonsockeln 115 angehoben wurde, die Katze 131 mit etwas erhöhter Geschwindigkeit nach rechts bewegt werden.
In Fig. 52 ist der rechte Schienenträger 117 auf Transportniveau angehoben. Die Katze 131 verringert die Geschwindigkeit der Rechtsbewegung gegenüber dem aus 150, 107 und 152 gebildeten System auf Null und kehrt anschließend die Bewegungsrichtung in eine Linksbewegung Von Fig. 53 bis Fig. 55 bewegt sich die Katze 131 mit dem Schienenträger 117 mit größerer Geschwindigkeit nach links.
In Fig. 56 verzögert die Katze 117 die Linksbewegung bis zum Stillstand und beginnt anschließend mit einer Rechtsbewegung. Diese Bewegungen werden so abgestimmt, daß in Fig. 57 die Absenkposition für den Schienenträger 117 erreicht wird.
In Fig. 57 ist die Absenkposition für den Schienenträger 117 erreicht. Um ein Stillstand der Katze 131 gegenüber der Absenkposition aufrecht zu erhalten, bewegt sich die Katze 131 mit der gleichen Geschwindigkeit nach rechts, mit der sich das aus 150, 107 und 152 gebildete System nach links bewegt. Der Schienenträger 117 wird mittels der Vorrichtungen 157 und 158 abgesenkt.
In Fig. 58 bewegt sich die Katze 131, um einen Stillstand gegenüber der Absetzposition für den Schienenträger 117 aufrecht zu halten, mit der gleichen Geschwindigkeit nach rechts, mit der sich das aus 150, 107 und 152 gebildete System nach links bewegt. Der Schienenträger 117 ist abgesetzt, aber die Greifvorrichtungen 157 und 158 sind noch geschlossen.
Der nächste Vorgang ist das Öffnen und Anheben der Greifvorrichtungen 157 und 158. Dies entspricht aber wieder den in Fig. 42 und 43 erläuterten Funktionen.
Hiermit ist das Aufnehmen eines Schienenträgers hinter dem in kontinuirlicher Bewegung befindlichen aus 150, 107 und 152 gebildeten System und dem Absetzen vor diesem'System erläutert. Diese Vorgänge laufen automatisch ab. Hierfür sind aber noch besondere Geber und Antriebssysteme erforderlich.
Fig. 59 zeigt noch einmal in der Seitenansicht das aus den vorhergehenden Erläuterungen bekannte System. Die Krankatze 131 kann durch eingebaute regelbare Elektromotore angetrieben werden, die über Schleif leitungen versorgt werden. Eine Versorgung über Kabel ist ungünstig, da das aus 150, 107 und 152 bestehende System aus drei Fahrzeugen besteht, die nut während des Eibsatzes fest miteinander verkuppelt sind und die Katze 131 sich über alle Tragbalken 153, 154 und 155 bewegen muß.
Aus den Erläuterungen zu den Figuren 42 bis 58 geht hervor, daß ein sehr präzises Verfahren der Katze 131 notwendig ist. Bei dem erwähnten Katzantrieb kann es zum Rutschen der Antriebsrollen und auch zu Schwierigkeiten bei der Stromabnahme kommen. Wegschlüssige Antriebsmittel sind fpr den geforderten Verwendungszweck günstiger.
Fig. 60 zeigt in der Draufsicht, nur einseitig angedeutet, ein solches wegschlüssiges Antriebssystem, Hierbei sind 160, 161 und 162 wegschlüssige Antriebsmittel, wie beispielsweise Ketten oder Zahnriemen, die in die Mitnehmer der Krankatze 131 eingreifen und die an den Tragbalen 153, 154 und 155 angebracht sind. Diese drei an sich getrennten Katzantriebssysteme 160, 161 und 162 sind durch eine elektrische Welle, die aus den Elementen 163, 164 und 165 nebst den dazu gehörigen Kabelsteckverbindungen gebildet wird, miteinander verbunden, Der durch das Regelgerät 167 beeinflußte Motor 166 treibt dieses wegschlüssige Antriebssystem an.
Fig. 61 zeigt in der Draufsicht den Querverschiebewagen 107. Dieser weist Lauf- und Tragbalken 154 für die Krankatze 131, Elemente der elektrischen Welle 164 und ein wegschlüssiges Antriebssystem 161 auf. Um den Querverschiebewagen 107 mit einem Wagen beladen zu können, müssen diese Einrichtungen dreh- oder verschiebbar sein.
Fig. 62 zeigt die Seitenansicht einer aus den Trägersystemen 170 und 171, für Bodenbearbeitungs-, Bepflanzungs-, Pflege- und Erntegeräte, die mit Lauf- und Tragbalken 172 und 173 ausgerüstet sind, gebildeten Einrichtung, zwischen die ein Querverschiebewagen 107 angeordnet ist.
Fig. 63 zeigt in der Draufsicht, nur einseitig angedeutet, einen wegschlüssigen Antrieb für die Schienenträgerverlegung mit nur zwei Antriebssystemen 174 und 175, die. durch die aus den Elementen 163 und 165 gebildeten elektrischen Welle miteinander verbunden sind. Es ist aber auch möglich, die Antriebssysteme durch mechanische Kupplungen miteinander zu verbinden. Der durch das Regelgerät 167 beeinflußte Motor 166 treibt dieses wegschlüssige Antriebssystem an.
Fig. 64 zeigt in der Draufsicht den Querverschiebewagen 107. Dieser trägt keine besonderen Ausrüstungen.
Fig. 65 zeigt ein Trägersystem für Bodenbearbeitungs-, Bepflanzungs-, Pflege- und Erntegeräte, welches auf beiden Seiten über einen beweglichen Lauf- und Tragbalken 180 für eine hier nicht dargestellte Krankatze verfügt. Die Lauf- und Tragbalken 180 werden in den Rollen 181 geführt. Sie sind von links bis nach rechts verschiebbar. Durch die Klemmbacken 182 sind die Lauf-und Tragbalken 180 in jeder einstellbaren Lage arretierbar. Hiermit lassen sich die verschiedenen Trägersysteme, wie sid beispielsweise in Fig. 59, 78 und 79 und in Fig.
62, 98 und 99 angegeben sind, verwirklichen.
Um Investitionskosten zu sparen, soll an den Unterbau (Betonsockel 115) und die Schienenträger 117 keine zu hohen Anforderungen bezüglich Belastung gestellt werden.
Daher sind die Trägersysteme in Leichtbauweise ausgeführt. Die Kippstabilität für die in Fig. 65 angegebenen Trägersysteme muß so ausgelegt sein, daß sich die unbelasteten Lauf- und Tragbalken 180, dies gilt für beide Seiten, ohne Kippgefahr in die Endlagen verschieben lassen. Um mit dem geringsten Gesamtgewicht einen Gewichtsausgleich zu erzielen, ist unten im Trägersystem ein sich gegensinnig zu dem Lauf- und Tragbalken 180 bewegendes Gegengewicht 183 angeordnet.
Die Funktionsweise der Gegengewichtsverschiebung ist in Fig. 65 sinngemäß dargestellt. Ein Seil 184 ist mehrfach um die Seilscheibe 185 geschlungen, über die Rollen 186 umgelenkt und an den Enden des Lauf- und Tragbalkens 180 befestigt. Mit der größeren Seilscheibe 185 ist eine kleinere Seilscheibe 187 festverbunden. Das Seil 188 ist ebenfalls mehrfach um die Seilscheibe 187 geschlungen, um die Rollen 189 umgelenkt und an dem seitenbeweglichen Gegengewicht 183 befestigt. Bei der Bewegung des Lauf- und Tragbalkens 180 nach rechts, bewegt sich das Gegengewicht 183 nach links und umgekehrt.
Fig. 66 zeigt noch einmal die Anordnung von Fig. 62, aber mit einer beispielhaften festen Verkoppelung, wie sie beim praktischen Einsatz, bei der Verlegung von Schienenträgern, erforderlich ist. Hierbei wirken die Fahrzeuge 170, 107 und 171, je nach den Belastungsverhältnissen, gegenseitig als Stütze oder als Gegengewicht. 190 sind Stützpuffer zwischen den Fahrzeugen, die auch einstellbar sein können. Die Verschraubungen 191 halten den Fahrzeugverband zusammen.
Bei dem selbsttätigen Verlegen der Schienenträger 117, auch während der Fahrt, muß zu jedem Zeitpunkt genau der Ort bekannt sein, wo sich die Trägersystem-Fahrzeuge 170 und 171, auf dem Schienenträger 117 auf dem sie stehen oder sich bewegen, gerade befinden. Das Gleiche gilt für den Ort der Krankatze 131 auf den Lauf-oder Tragschienen 172 und 173. In Fig. 67 ist im Prinzip eine solche Ortungsmöglichkeit angegeben. 200 sind kodierte Lineale die an den Schienenträgern 117 befestigt sind. In Fig. 34 stellt 120 ebenfalls ein solches Lineal dar. Der Ort an dem sich die Trägersystemfahrzeuge 170 und 171 gerade befinden, wird von den Leseköpfen 202, die die zugehörige Kodierung auf den Linealen 200 ablesen, ermittelt. Entsprechendes gilt für die Krankatze 131. Hierbei wird der jeweilige Standort durch den Lesekopf 203 von den kodierten Linealen 201 abgelesen.
Fig. 68 zeigt ein Trägersystem-Fahrzeug 170 oder 171 von vorn. Hierbei wurde ein anderer Maßstab für die Fahrzeugbreite gewählt.
Es gilt allgemein, auch fpr die früheren Figuren, daß in der praktischen Ausführung die Schienenträger 117 länger und auch die Trägersystemfahrzauge 170 und 171 breiter sind, als sie in den Skizzen, der Übersichtlichkeit wegen, angegeben wurden.
Die Trägersysteme 170 und 171 für Bodenbearbeitungs-, Bepflanzungs-, Pflege- und Erntegeräte können Geräte aufnehmen, die ber die ganze Breite reichen. Es ist aber auch eine Querverarbeitung der Bepflanzungsfläche möglich. Diese Geräte werden an der Trägerkatze 204 befestigt.
Aus diesem Grund ist auch eine genaue Positionserkennung der Trägerkatze 204 notwendig. Hierzu dient der Lesekopf 205 und das kodierte Lineal 206.
Fig. 69 zeigt einen Abschnitt eines beispielhaften kodierten Lineals. Der Kodierungsabstand ist hierbei 1 cm. Dies ist auch für die Praxis ausreichend. Die Öffnungen für die Lesetaktsignale (i) sind schmaler als für die kodierten Signale (k). Dies bewirkt, daß eine Lesetakt erst erfolgt, wenn mit Sicherheit bei den kodierten Signalen keine Signaländerung mehr erfolgt.
Außer der Lesetaktsignalreihe sind 4 Reihen (e) für die Zentimeterkodierung, 4 Reihen (f) für die Dezimeterkodierung und 4 Reihen (g) für die Mederkodierung vorhanden. Die größte, nach dieser im BCD-Kode erfolgten Kodierung darstellbare Zahl ist 999 = 9,99 Meter.
Sind größere Zahlenbereiche notwendig, so müssen weitere Zahlenreihen hinzugenommen werden. Es empfiehlt sich zur Funktionskontrolle der Leseeinrichtungen diese Kodierungen mit einem in Bild 69 nicht dargestellten Quersummenprüfbit zu versehen.
Rechts in Fig. 69 sind die Lesekopfpositionen II dargestellt. Das Lesetaktsignal T 1 dient zum Lesen der kodierten Signale. Aus der Unterbrechungsfolge der Lichtstrahlen von T 1 und T 2 ergibt sich die Bewegungsrichtung des Lesekopfes.
Fig. 70 zeigt Abschnitte eines beispielhaften kodierten Lineals, welches nur Kodierungen für den Dezimeter- (a) und den Meterbereich (b) aufweist. Die Zentimetermessung erfolge hierbei durch das Zählen der Lesetaktsignale.
Duech die kodierten Signale kann die Zählung überprüft bzw. korrigiert werden.
Die ermittelten Zähl- und Kodierungssignale der Lineale 201, die den Standort der Krankatze 131 angeben, müssen zu den Steuerungseinrichtungen des Träger systems übertragen werden. Da für diesen Fall Schleifleitungen unbrauchbar und Kabel ungünstig sind, können diese Signale, wie später noch zu erläutern ist, über Induktionsschleifen übertragen werden.
Fig. 71 zeigt eine andere Lösung. Hierbei wird die Kodierung des Ortes, an dem sich die Krankatze 131 befindet, durch die Winkelkodierer 212 und 213 erzeugt.
Diese sind bereits mit dem Trägersystem 170 bzw. 171 verbunden. so daß eine besondere Übertragung wie bei Fig. 67 entfällt. Die Winkelkodierer 212 und 213 werden durch die wegschlüssigen Übertragungsmittel 210 und 211, wie Kette oder Zahnriemen, betätigt. Die Krankatze 131 treibt über Mitnehmer die wegschlüssigen Obertragungsmittel 210 bzw. 211 an. Daher wird immer nur der Winkelkodierer betätigt, auf dessen Seite sich die Krankatze 131 gerade befindet. Die wegschlüssigen Obertragungsmittel 210 und 211 sind nicht mit 174 und 175 in Fig.
63 zu verwechseln, obwohl sie aber mit diesen kombinierbar sind. Weiterhin wird in Fig. 71 die Kodierung des Ortes einer Trägerkatze 204 durch den Winkelkodierer 215 ermittelt. Diese sind durch das wegschlüssige Obertragungsmittel 214 miteinander verbunden.
Durch die erläuterten Ortungseinrichtungen ist, bei technisch vertretbaren Toleranzen, jede Position eines Feldes oder eines Treibhauses mit einer Genauigkeit von etwa +2 cm anfahrbar. Hierdurch kann das Säen oder Bepflanzen nach Reihen und Zeilen nach vorgegebenen WertenNmit der angegebenen Genauigkeit erfolgen. Da diese Werte bekannt oder gespeichert sind, lassen sich auch die späteren Pflegearbeiten, wie Unkraut jäten, Boden auflockern, häufeln etc. vollautomatisch ausführen. Selbst das vollautomatische Ernten von Rüben oder Kohlköpfen wird hierdurch ermöglicht.
Für reine Pflegearbeiten, wie Unkraut jäten, Boden auflockern, häufeln etc., wo weder eine Bepflanzung noch eine Beregnung oder Düngung und auch kein Abtransport wie bei der Ernte erfolgt, kann das Trägersystem 170, 171 auch ohne Querverschiebewagen 107 arbeiten. Fig. 72 zeigt ein solches System.
Fig. 73 zeigt im Prinzip die Informationsverarbeitung bei der Bewegung eines Trägersystems 170, 171 für die Bodenbearbeitungs-, Pflege- und Erntegeräte und die Informationsverarbeitung beim selbsttätigen Verlegen von Schienenträgern 117. Die Position des Trägersystems 170, 171 auf den Schienenträgern 117, auf denen es gerade steht oder fährt, wird durch die Leseköpfe 202 ermittelt und dem Gleichlaufrechner 220 und für jede Trägersystemseite jeweils dem entsprechenden Scjienenträgerverlegungsrechner 221 bzw. 222 zugeführt.
Durch den Gleichlaufrechner 220 wird ermittel, ob die beiden Trägersystemseiten genau parallel laufen. Bei Gleichlaufdifferenzen wird die entsprechende Antriebsregelung 233 bzw. 232 beeinflußt, die die Antriebsmotore 225 bzw. 226 speist. Ein sehr guter Gleichlauf der beiden Trägersystemseiten ist nicht nur zum Auffinden der Pflanzenpositionen, sondern auch für die Verlegung der Schienenträger 117 erforderlich. Es muß hierbei gewährleistet sein, daß bei der Verlegung der Schienenträger 117 die Führungslöcher 119 derselben die Führungsbolzen 116 auf den Betonsockeln 115 finden.
Da die Trägersysteme in Leichtbauweise ausgeführt sind, wird, besonders bei einer Bearbeitung in Längsrichtung zum Feld oder Treibhaus, das notwendige Reibungsgewicht nicht vorhanden sein. Dies gilt besonders bei einseitiger Bearbeitung der Felder oder Treibhäuser, so daß die vom Gleichlaufrechner 220 ermittelten Korrekturen wegen rutschens der Antriebsräder nicht ausgeführt werden können. Daher ist im Gegensatz zu dem in Fig. 73 skizzierten Antrieb auf die Laufräder, ein Reibradantrieb, wie er in Fig. 75 und Fig. 76 angedeutet ist, günstiger.
Die Fahrtrichtung, die Geschwindigkeit, Starts und Stops werden über den mittleren linken Eingang 231 (Fig. 73) dem Gleichlaufrechner 220 vorgegeben. Diese Vorgabe kann manuell oder durch einen übergeordneten Rechner, der den gesamten Verabreitungsablauf steuert, erfolgen.
Aus dem durch den Lesekopf 202 ermittelten Standort des Trägersystems 170 (171) und dem durch den Lesekopf 203 ermittelten Standort der Krankatze 131 ermittelt der Schienenträgerverlegungsrechner 121 bzw. 122 abhängig vom Greiferniveau 157 (158) und den Greiferzuständen die Steuerungs- und Regelungsbefehle zur Schienenträgerverlegung.
Die Bewegung der Krankatze 131 erfolgt durch den Antrieb 76. Dieser wird durch die von den Schienenträgerverlegungsrechnern 221 bzw. 222 beeinflußten Regelungen 223 bzw. 224 betätigt. Die Hebe- und Senkbewegungen der Greifer 157 (158) wird über 225 bzw. 226 von den Schienenträgerverlegungsrechnern 221 bzw. 222 ausgelöst.
Diese betätigen auch über 227 bzw. 228 das Öffnen und Schließsen der Greifer.
In den Figuren 42 bis 58 ist die Verlegung eines Schienenträgers dargestellt. Die Trägersysteme für die Bodenbearbeitungs-, Bepflanzungs-, Pflege- und Erntegeräte 170, 171 können, wie in Fig. 66 angegeben, mit einem oder auch mit mehreren Querverschiebewagen 107 ausgerüstet sein. Ebenso ist es möglich, wie Fig. 72 zeigt, die Trägersysteme 170, 171 ohne Querverschiebewagen zu betreiben.
Aus den in den Figuren 42 und 58 dargestellten Bewegungsabläufen mit der zugehörigen Erläuterung ist zu erkennen, daß die jeweils maximal mögliche kontinuirliche Fahrgeschwindigkeit des aus 150, 151 und 152 gebildeten Trägersystems abhängig ist, von der Länge der verlegten Schienenträgerstrecke, auf denen das Trägersytem fährt, der Länge des überganges der Lauf- und Tragschienen 153 und 155 für die Krankatze 131, der Greif-, Hebe-, Senk- und Läsezeit, der maximalen Beschleunigung, Konstantgeschwindigkeit und Verzögerung der Krankatze 131 mit und ohne Belastung durch einen Schienenträger.
Wenn die Trägersysteme mit Fahrzeugen nach der in Fig.
65 angegebenen Art auf gebaut sind und je nach Arbeitsaufgabe ohne, mit einem oder zwei Querverschiebewagen betrieben werden, sind die Verhältnisse der Länge der Fahrgestellbereiche des Träger systems und die Länge des Oberhanges der Lauf- und Tragschienen von Fall zu Fall verschieden.
Es ist weiterhin die Aufgabe der Schienenträgerverlegungsrechner 221 bzw. 222, abhängig von den vorgenannten Bedienungen, zu ermitteln, ob die Fahrt des Trägersystems nach der Vorgabe ausgeführt werden kann. Falls einschränkende Bedingungen vorliegen, ermitteln die Rechner 221 bzw. 222 mit welcher reduzierten Geschwindigkeit die Fahrt durchführbar ist und geben diese vor.
Es können auch Bedingungen auftreten, die es notwendig machen, daß die Fahrt schwellend oder mit Zwischenhalten ausgeführt werden muß, um eine einwandfreie Schienenträgerverlegung zu gewährleisten. In einem solchen Fall beeinflussen die Schienenträgerverlegungsrechner 221. 222 über die Leitungen 229, 230 den für Bewegungsablauf des Trägersystems verantwortlichen Gleichlaufrechner 220. (Siehe Fig. 73).
Im Falle eines Fehlers in der Hebe-, Senk- und Greifeinrichtung 157 (158), aus diesem Grund ist eine Rückmeldung erforderlich, kann über die Leitung 229 oder 230 ein Schnellstop für das Trägersystem ausgelöst werden.
Die Heb- und Senkeinrichtungen 157 (158) an der beweglichen Krankatze 131 und die dazu gehörigen Greifer benötigen zur Betätigung Energie. Diese wird, wie in Fig. 74 angedeutet, über die Schleif leitungen 240 zugeführt und durch die Schleifkontakte 241, die an der Krankatze 56 befestigt sind, abgegriffen.
Die in der Fig. 73 eingetragenen gestrichelten Linien sind Signalübertragungskanäle zwischen den Steuerungs-und Regelungseinrichtungen auf den Trägersystemen 170 (171) und der beweglichen Krankatze 131. Da in diesem Fall für die Signalübertragung eine Kabelverbindung unzweckmäßig und eine Schleif leitung, wegen der auftretenden Störungen, praktisch nicht möglich ist, werden hierfür Induktionsschleifen, Fig. 74, 242 und 243, benutzt.
Über diese Induktionsschleifen werden sowohl die Ist-Zustände, die gestrichelt gezeichneten SignalübertraguAgskanäle auf der linken Seite von Fig. 73, wie auch die Steuerung- und Regelungsbefehle, die gestrichelt gezeichneten Signalübertragungskanäle auf der rechten Seite von Fig. 73, übertragen.
Das Netzgerät 246, welches gegen durch die Schleifleitungsübertragung verursachten Spannungseinbrüche mit dem Akkumulator 247 gepuffert ist, speist sowohl die in Fig. 74 nicht eingezeichneten Steuer- und Regelungseinrichtungen wie auch das Sende- und Empfangsgerät 244 für die induktive Übertragung an der beweglichen Krankatze 56.
Die charakteristischen Elemente für die Informationsübertragung zwischen der beweglichen Krankatze 131 und dem gegenüber dieser ortsfesten Trägersystemen 170 (171) sind die induktiven Koppelglieder.
Die an der beweglichen Krankatze montierte Antenne 242 und eine entlang des Lauf- und Tragbalkens 172 (173) verlegte Leiterschleife 243. Die Antenne 142 und die Leiterschleife 143 sind mit jeweils einer Sende- und Empfangseinrichtung 144 und 145 verbunden.
Um auch bei Leichtbauweise der Trägersysteme 170 (171), mit dem entsprechend geringen Reibungsgewicht, ein den Antriebs- und Positionserfordernissen entsprechendes Bewegen ohne Rutschen, auch bei einseitiger Bearbeitung der Felder oder Treibhäuser, zu ermöglichen, werden Reibradantriebe verwendet. Fig. 75 zeigt einen Reibradantrieb in Antriebsstellung und Fig. 76 einen Reibradantrieb im ausgekuppelten Zustand. Die Fig. 77, 78 zeigen einen Schnitt I-I durch Fig. 75 bzw. Schnitt II-II durch Fig. 76. 118 ist auf die Schienenträger 117 montierte Laufschiene für die Trägersysteme und die Querverschiebewagen. 250 sind die Reibräder mit dem Belag 251. Diese Reibräder 250 drücken, in der Antriebsstellung Fig. 75, beidseitig an die Wangen der Laufschiene 118. In Fig. 76 ist der Reibradantrieb nicht im Eingriff. Die Reibräder 250 sind von den Schienenwangen abgehoben. Der Antrieb ist ausgekuppelt.
Die Reibräder 250 werden über die Zahnräder 252 und 253 mittels eines wegschlüssigen Antriebsmittels 254, beispielsweise eine Kette oder ein Zahnriemen, angetrieben. Jedes Reibradpaar ist über die erläuterten Antriebsmittel mit den miteinander in Eingriff stehenden Zahnrädern 255 und 256 verbunden, so daß jedes Reibrad eines Antriebspaares Kraft überträgt. Der Antriebsmotor ist, u. U. über ein Getriebe, in nicht gezeichneter Weise, entweder mit dem Zahnrad 255 oder 256 verbunden.
Das gesamte vorliegende System ist so ausgelegt, daß die auftretenden Lasten von den Trägersystemen 170 (171) und den Querverschiebewagen auf die Schienenträger 117 und von da weiter auf die Betonsockel 115 wirken. Daher kann eine Beschädigung von Pflanzen oder eine Bodenverformung nicht auftreten. Dies schützt auch die im Boden verlegten Rohrleitungen vor Beschädigung. Hierdurch wird auch die Bewirtschaftung der Felder weitgehend unabhängig von Witterungseinflüssen.
Da in dem vorliegenden System alle Bewegungen über Rad und Schiene, mit dem geringen Rollwiderstand, erfolgen, ergibt sich von dieser Seite eine erhebliche Energieeinsparung gegenüber den üblichen landwirtschaftlichen Geräten und Maschinen, die über den Boden bewegt werden.
Mit Ausnahme der Bodenbearbeitungsgeräte wird der Boden nur, wie in Fig. 79 gezeigt, von den an beweglichen Hebeln 260 angebrachten Rollen 261 mit geringem Andruck berührt. Diese Rollen 261 ermitteln die Niveauhöhe des Bodens, in dem sie an der linken Seite des Hebels 260 einen Drehwinkel erzeugen, der nicht gezeichnete Geber beeinflusst. Diese wiederum veranlassen die richtige Einstellung des Bodenabstandes der Bearbeitungs-, Bepflanzungs-, Pflege- oder Erntegeräte 262, die aber von dem Trägersystem 170 (171) getragen werden.
Fig. 80 zeigt ein Trägersystem 170 (171) von vorn.
Hierbei erstreckt sich das Gerät 262 über die ganze Breite und wird an beiden Seiten auf den vorgegebenen Bodenabstand korrigiert. Diese Anordnung setzt in der Querrichtung zum Feld oder Treibhaus eine ebene Bodenoberfläche voraus.
Fig. 81 zeigt ein Trägersystem 170 (171) von vorn. Hierbei ist das Gerät in mehrere Segmente 263 unterteilt, die einzeln auf jeder Seite auf den richtigen Bodenabstand korrigiert werden. Hierdurch ist eine bessere Anpassung an die Beschaffenheit der Bodenoberfläche möglich.
Fig. 82 zeigt ein Trägersystem 170 (171) von vorn.
Hierbei ist das Gerät 264 an die Trägerkatze 204 (siehe auch Fig. 68) zur Quer- und Längsbearbeitung des Feldes oder Treibhauses monteirt. Das Gerät 264 wird beidseitig, je nach der Bearbeitungsrichtung, auf den vorgegebenen Bodenabstand korrigiert.
Die bisher erläuterten Trägersysteme 170 (171) sind nicht nur als Träger für automatisierte Bodenbearbeitungs-, Bepflanzungs-, Pflege- und Erntegeräte geeignet, sie können auch als Hilfsmittel zum rationellen Anlegen von Feldern und Treibhäusern benutzt werden.
Im folgenden wird anhand von Fig. 83 das Anlagen eines Feldes erläutert. Ausgehend von den Schienen 105 für die Schiebebühne 104 werden die Betonsockel 115 genau nach Abstand und Niveau angelegt. Anschließend werden die Platten mit den Führungsbolzen 116, zur Aufnahme der Schienenträger 117 angebracht und mit Hilfe von Lehren ausgerichtet. Nach dem Abbinden des Betons kann das Feld mit den Trägersystemen 170 (171) befahren werden.
Fig. 84 zeigt in der Draufsicht die Verlegung von Rohrleitungen, die zur Erwärumung des Bodens eines Feldes oder Triebhauses oder bei entsprechender Perforation zur unterirdischen Bewässerung dienen können, mittels der Trägersysteme 170 (171). Durch die bereits früher erläuterten Wegpunktkodierungen lassen sich die Trägersysteme 170 (171) zusammen mit dem Querverschiebewagen 107 und der mit einem Gerät zum Ausheben von Gräben 270 ausgerüsteten Trägerkatze 204 programmgesteuert verfahren. Der Verlauf des Grabens 271 mit entsprechender Tiefe und Neigung ist durch das Programm vorgegeben. Das Ausheben erfolgt selbsttätig unter Berücksichtigung von Bedingungen die beim Verlegen der Rohrleitungen 272 durch das Trägersystem 71 auftreten.
Die zu verlegenden Rohre 272 liegen auf einem (Eisenbahn-) Wagen bereit, der sich auf dem Querverschiebewagen 107 befindet. Durch die auf dem Trägersystem 171 montierten und parallel arbeitenden Hebe-, Transport- und Absenkanlagen 274 werden die Rohre 272 von dem (Eisenbahn-) Wagen 273 abgehoben und mit der aus den Rohren 272 gebildeten Rohrleitungsschlange 275 verbunden. Die nach an dem Transportteil von 274 hängenden Rohre 272 werden anschließend mit geringer Neigung so in den Graben 271 angesenkt, daß keine Beschädigungen auftreten.
Nach dem Verlegen der Rohrleitungsschlange 275 wird sie überprüft und kann dann zugeschüttet werden. Dies erfolgt ebenfalls programmgesteuert und kann bei Ende rung des Bodenbearbeitungswerkzeuges in 170, zusammem mit einem Arbeitsgang zur Bodenaufbereitung, auf dem Rückwag des Trägersystems 170 (171), zu den Schienen 105 der Schiebebühne 104 erfolgen.
Auf ähnliche Weise wie beim Verlegen, kann die Rohrleitungsschlange 275 auch wieder entfernt werden.
Da die Verlegungskoordinaten bekannt sind, wird der Graben 271, aber nur mit einer Tiefe bis einige Zentimeter über die verlegten Rohrleitungen, wieder aufgegraben. Die Rohre 272 werden dann mittels der Hebe-, Transport- und Absenkanlage 274 aufgenommen, von der Rohrleitungsschlange 275 abgetrennt und anschließend zu dem (Eisenbahn-) Wagen 173 auf dem Querverschiebewagen 107 transportiert und dort abgelegt.
Anhand von Fig. 85 u. folgenden wird das Anlegen und der Aufbau eines Triebhauses erlälltert. Ausgehend von den Schienen 105 für die Schiebebühne 104 werden die Betonsockel 115 für eine Treibhausanlage genau nach Abstand und Niveau angelegt. Anschließend werden die Platten mit den Führungsbolzen 116, zur Aufnahme der Schienenträger 117, angebracht und mit Hilfe von Lehren ausgerichtet. Nach dem Abbinden des Betins kann der Treibhausbereich mit den Trägersystemen 170 (171) befahren werden.
Fig. 86 zeigt in der Draufsicht das Anlagen der Treibhausfundamente durch die Trägersysteme 170 (171). In diesen Fall ist die Trägerkatze 204 des Trägersystems 170 mit einem Gerät 280 zum Bohren von Fundamentlöchern 281 ausgerüstet. Durch die Seitenbeweglichkeit der Trägerkatze 204 kann das Bohrgerät 280 nach beiden Seiten verfahren werden. Außerdem kann das Bohrgerät 280 im Bereich von 180° geschwenkt werden. Durch die bereits erläuterten Wegpunktkodierungen lassen sich innerhalb des vorgegebenen Treibhausbereiches alle Punkte und damit auch die Punkte der einzelnen Treibhausfundamente programmgesteuert anfahren.
Das Niveaus der Treibhausanlage ist durch das Niveau der Betonsockel 115 vorgegeben. Dies kann als Bezugsniveau für die Tiefe der Bohrungen für die Fundamentlöcher 281 benutzt werden.
Ist die Flucht- und Niveaugenauigkeit der Betonsockel 115 mit den ausgerichteten Führungsbolzen 116 nicht genau genug, so kann die erforderliche Genauigkeit durch je einen ausgerichteten Laserstrahl 283 und 284, die von den Laserstrahlern 285 und 286 ausgesandt werden, in den beidseitigen Fundamentfluchtlinien erhalten werden. U. a. dienen die Laserstrahlen 283 und 284 zum Ausrichten des Bohrgerätes 280.
Wie später noch zu erläutern ist, sind die-Fundamentbohrungen 281 mit einem abgesetzten Rand versehen, der einen Einschlagungsring 282 aufnimmt. Die Oberkante desselben entspricht der Oberkante des Fundamentes.
Der (Eisenbahn-) Wagen 287 auf dem Querverschiebewagen 107 enthält einen Vorrat an Beton und gegebenenfalls eine Betonpumpe zum Auffüllen des Fundamentlöcher 281 und der Einschalung 282.
Die Trägerkatze 204 des Trägersystems 171 ist mit einem Gerät 88 zum Einsetzen der Befestigungsschrauben 301 für die Treinhauskonstruktion und zum Versichten des Betons ausgerüstet. Das Einsetzen und Ausrichten der Befestigungsschrauben 301 kann auch hier nach der Vorgabe durch den Laserstrahl 283 bzw. 284 erfolgen. Durch die Seitenbeweglichkeit der Trägerkatze 204 kann das Gerät 288 nach beiden Seiten verfahren werden. Außerdem kann das Gerät 288 im Bereich von 1800 geschwenkt werden.
Fig. 87 zeigt einen Bohrer 290 für Fundamentlöcher Fig. 88 281. Der untere Bereich desselben dient zum Bohren des eigentlichen Fundamentloches. Der mittlere Bereich des Bohrers 290 dient zum Bohren des Absatzes zur Aufnahme des Einschalungsringes 282 (Fig. 86). Der in Fig. 87 eingezeichnete Ring 291 soll zur Verfestigung und Glättung dieses Bereiches im Bohrloch dienen. Bei der vorgegebenen Niveauhöhe der Fundamente ist die Unterkante des Absatzes eines Bohrloches der jeweilige Niveaubezugspunkt. Der obere Bereich des Bohrers 290 bzw. des Bohrloches Fig. 88, 281 ist konisch ausgelegt, um ein Nachrutschen des Erdreiches beim Einsetzen des Einschalungsringes 282 zu vermeiden.
Die Fig. 89 bis 91 zeigen drei Fundamentlöcher 281a bis 281c bei verschiedener Bodenhöhe. Hierbei ist die Unterkante des Absatzes zur Aufnahme des Einschalungsringes 282 als Niveaubezugspunkt für die Fundamenthöhe angedeutet.
Fig. 92 zeigt ein Fundamentloch 281 in vergrößerten Ansicht. Hierbei ist der Einschalungsring 282, aus Styropor oder einem ähnlichen Werkstoff, bereits eingesteckt und mit Beton 300 aufgefüllt. Die Befestigungsschraube 301 für die Treibhauskonstruktion dient gleichzeitig als Verdichtungswerkzeug für den Beton 300.
Vor der Verdichtung wird die Befestigungsschraube 301 in das untere Ende 302 eines nicht gezeichneten Erzeugers für mechanische Schwingungen eingesteckt und mit den Verriegelungshaken 303 festgehalten. Am unteren Ende hat die Befestigungsschraube 301 eine nicht rotationssymmetrische Verdickung. Diese dient bei abgebundenen Beton als Verankerung und Verdrehsicherung, aber bei frischem Beton zur Weiterleitung der mechanischen Schwingungen zur Betonverdichtung.
Mit schwingenden Bewegungen wird die Befestigungsschraube 301 in den Beton bis zur vorgegebenen Niveauhöhe abgesenkt. Bei ausreichender Verdichtung und erreichter Niveauhöhe wird der mechanische Schwinger abgeschaltet und festgehalten.
Dieser Zustand ist in Fig. 93 noch erhalten. Hier werden die beiden Halbschalen 304 und die beiden Scheibenhälften 305 eingelegt. 304 und 305 sind aus Styropor oder einem ähnlichen Werkstoff. Anschließend wird ein schnell härtender Werkstoff 306, beispielsweise Kunststoff oder Kunststoffschaum eingefüllt. Nach dessen Erhärtung werden die Verriegelungshaken 203 geöffnet und der mechanische Schwinger 202 wird entfernt.
Dieser erläuterte Vorgang wiederholt sich von Fundamentloch.
In Fig. 94 werden nach dem Abbinden des Betons 300, der Werkstoff 306, die Scheibenhälften 305 und die Halbschalen 304 durch einen, durch die Befestigungsschraube 301 zentrierten Kreisschneider 310 aufgetrennt und entfernt.
Anschließend wird in Fig. 95 der Beton bis zur Oberkante'des Einschalungsringes 282 aufgefüllt. Die Oberfläche der oberen Verdickung der Befestigungsschraube 301 ist die richtige Niveauhöhe 311 für die Treibhauskonstruktion.
Die Figuren 96 und 97 zeigen in schräger Draufsicht den Aufbau von Treibhäusern mittels der Trägersysteme 170 und 171, zwischen die zwei Querverschiebewagen 107 und 320 gekuppelt sind. Der Querverschiebewagen 107 trägt einen (Eisenbahn-) Wagen mit Verglasungsmaterial und der Querverschiebewagen 320 einen Eisenbahn) Wagen 322 mit Dachbindern und Montagematerial für Treibhäuser.
Die Trägerkatze 204 des Trägersystems 70 ist mit Einrichtungen 324 ausgerüstet, die ein Greifer (Saugnäpfe) und Bewegen der Glastafeln 325 erlauben.
Die Trägerkatze 204 des Trägersystems 171 ist über die Kuppelstange 326 mit der Hilfskatze 327 verbunden.
Jede dieser Katzen ist mit einer Hebe-, Senk-, und Transporteinrichtung 328 versehen, um Dachbinder 323 von dem Wagen 322 abzuheben und in die richtige Montageposition über den Fundamenten 281 zu bringen.
Die Katze 204 und die mit dieser über 326 gekuppelten Hilfskatze 327, des Trägersystems 171, sind in einem gewissen Bereich seitenverschiebbar. Die Hebe-, Senk-und Transporteinrichtungen 328 können auch zusätzlich einzeln drehbar gelagert sein, um auch als Hilfsmittel zur Montage der Dachbinderstützen 329 und der Querträger 330 zu dienen.
Fig. 96 zeigt u. a. einen Teil eines montierten Treibhauses. Der Obersicht wegen sind Verglasungen nicht eingezeichnet.
Fig. 97 zeigt den Beginn einer Treibhausmontage. Das 1. Feld der Metallkonstruktion ist bereits aufgebaut.
Die aus den Trägersystemen 170 und 171 und den beiden Querverschiebewagen 107 und 320 bestehende Montageeinrichtung ist etwas zurückgefahren, um das Arbeitsfeld für die Geräte des Trägersystems 170 freizumachen.
Die Trägerkatze 204 des Trägersystems 170 kann nun mit Hilfe der Einrichtungen 324 Glastafeln 325 von dem Wagen auf dem Querverschiebewagen 107 übernehmen und zur Montage an die richtige Stelle der Metallkonstruktion bringen.
Fig. 98 zeigt das Ernten von Biomasse mit anschließender Bodenbearbeitung und Aussaat mittels der erfindungsgemäßen Trägersysteme und Querverschiebewagen. Wie in den früheren Ausführungen bereits erläutert wurde, sind zur Handhabung der Schienenträger 117, zum Befahren der nur mit Sockeln 115 ausgerüsteten Feldern oder Treibhäusern, immer zwei Trägersysteme, zwischen die je nach Bedarf kein, ein oder zwei Querverschiebewagen 107 gekuppelt sein können, erforderlich. Da zwei Trägersysteme vorhanden sind, ist es sogar möglich, bei der Ernte mit dem ersten, gleichzeitig mit dem zweiten eine Bodenbearbeitung mit Aussaat oder Bepflanzung vorzunehmen.
Bei dem mit Fig. 98 gezeigten Beispiel könnte es sich um das Ernten von Sonnenblumen und um die Aussaat von Mais oder umgekehrt handeln. Beide Pflanzenarten haben einen guten photosynthetischen Nutzeffekt, besonders im Frühstatium ihres Wachstums und werden sehr früh, bevor eine Verholzung der Pflanzen beginnt, geerntet.
Daher ist auch eine verhältnismäßig dichte Aussaat möglich.
In Fig. 98 deutet 340 eine Mäheinrichtung an. Die abgemähte Biomasse wird über 341, u. U. einem Gebläsehäcksler und die Verladeinrichtung 342, welche sich über die beiden mit Trögen versehenen (Eisenbahn-) Wagen 343 und 344 bewegen läßt, direkt in die Tröge eingebracht.
Auf den zweiten Querverschiebewagen 107 befindet sich ein Kesselwagen 345 mit Wasser und ein weiterer (Eisenbahn-) Wagen 346 mit einem mit Düngefaulschlamm gefüllten Trog. Dieser Düngefaulschlamm wird mittels der Einrichtung 347 gleichmäßig über die Fläche des zu bearbeitenden Feldes verteilt. 348 symbolisiert eine Einrichtung zur Bodenbearbeitung, beispielsweise eine Bodenfräse, die den Boden auf lockert, noch vorhandene Pflanzenreste und Wurzeln zerkleinert und mit dam Düngefaulschlamm vermischt. In diesen vorbereiteten Boden wird mittels der Einrichtung 349 Samen für die nächste Fruchtfolge ausgesät. Um einen besseren Kontakt der Samen mit dem Erdreich zu erreichen und um gleichzeitig die feinen Haarrisse in der Erde, durch die Erdfeuchtigkeit aufsteigt, zu verschließen, wird der Boden durch die mit 350 angedeuteten Walzen angedrückt. Anstelle der Walzen können auch vibrierende Platten zur Bodenverdichtung benutzt werden.
Um ein schnelles Auflaufen der Samen zu gewährleisten, erfolgt anschließend eine Beregnung durch die Einrichtung 351. Diese erhält das erforderliche Wasser in einer in Fig. 98 nicht eingezeichneten Weise aus dem Kesselwagen 345. Wie bei 351 durch die Öffnungen mit desn jeweils drei symbolisierten Wasserstrahlen angedeutet ist, soll es sich hierbei um eine Versprühung, d. h. um eine gleichmäßige Befeuchtung des Bodens handeln.
Wenn die in Fig. 98 direkt in die Träge eingebrachte Biomasse fest zusammengepreßt wird, wobei auch ein Rütteln helfen kann, so daß praktisch keine Luft mehr darin enthalten ist, entsteht Silage. Hierdruch wird die Biomasse haltbar. Sie kann auch dann als nahrhaftes Viehfutter verwendet werden.
Im Falle der Energiegewinnung kann sie aber auch in den Trögen gelagert werden. Sie stellt dann dauerhaft gespeicherte Sonnenenergie dar. Bei Bedarf kann sie dann in der sonnenarmen Zeit zur Energiegewinnung in den gleichen Trögen vergoren werden.
Die Fig. 99 zeigt das Ernten und Auspflanzungen von einzelstehenden Pflanzen wie Kohl, Salat, Rüben oder ähnliches. Auch hier sind wieder die beiden für die Schienenverlegung notwendigen Trägersysteme 170, 171 mit zwei Querverschiebewagen 107 verkuppelt. Die zu erntenden Pflanzen sind mit 360 symbolisiert.
Da die Koordinaten und Abstandsraster der Pflanzen von der Aussaat oder dem Auspflanzen her bekannt sind, ist auch hierbei ein automatisiertes Ernten möglich.
361 zeigt mechanische Einrichtungen, die die einzelstehenden Pflanzen von den Strünken abschneiden und die Kohl- oder Salatköpfe nach oben auf die Arbeitsplattform des Trägersystems 170 befördern. Da anschließend - nach der Ernte - wie bei dem Beispiel von Fig. 98 im gleichen Arbeitsgang eine Bodenbearbeitung und Neupflanzung erfolgen soll, kann es günstiger sein, um Energie zur Zerkleinerung der Strünke einzusparen, wenn die Kohl- oder Salatköpfe mit den Strünken durch die Einrichtungen 361 aus dem Boden herausgezogen werden.
Auf der Arbeitsplattform des Trägersystems 170 werden die Kohl- oder Salatköpfe in einer in Fig. 99 nicht gezeichneten Weise teils halbautomatisch (Abtrennen der Strünke), teils manuell (Entfernen der losen Blätter und Aussortieren von Exemplaren minderer Qualität) marktgerecht verarbeitet, verpackt und auf den (Eisenbahn-)Wagen 363 zum Transport verladen. Alle pflanzlichen Abflälle werden in einem Trog auf dem (Eisenbahn-) Wagen 363 zur späteren Vergarung, d. h. zur Energiegewinnung, gesammelt.
Wie bei dem Beispiel von Fig. 98 befindez sich auf zweiten Querverschiebewagen 107 ein Kesselwagen 345 mit Wasser und ein weiterer (Eisenbahn-)Wagen 346 mit einem mit Düngefaulschlamm gefüllten Trog. Dieser wird mittels der Einrichtung 347 gleichmäßig über die Fläche des zu bearbeitenden Feldes verteilt. Die in Fig. 99 unterbrochen gezeichnete Einrichtung 348 symbolisiert die Bodenbearbeitung, beispielsweise eine Bodenfräse, die den Boden auf lockert, noch vorhandene Pflanzenreste und Wurzeln zerkleinert und mit dem Düngefaulschlaznm vermischt. Dieser Bodenbearbeitung können zur Verdichtung und zum Verschließeb feiner Haarrisse in der Erde, durch die Erdfeuchtigkeit aufsteigt, noch Walzen oder vibrierende Platten, wie in der Fig. 98 unter 350 angedeutet, nachgeordnet werden. Dies ist der Übersicht wegen nicht in Fig. 99 eingezeichnet.
Das zweite Trägersystem (171) ist ebenfalls mit einer Arbeitsplattform ausgerüstet, die mit halbautomatischen Pflanzgeräten 364 versehen ist. Durch dieselben werden in genau vorgegebenen Rasterabständen Pflanzen gesetzt, die mit 365 angedeutet sind. Weiterhin ist eine durch den Kessselwagen 345 gespeiste Bewässerungseinrichtung 366 vorhanden. Im Gegensatz zu 35t in Fig. 96 versprüht diese das Wasser nicht. Vielmehr gibt sich genau dosierte Wassermengen an die Pflanzpunkte ab. Diese Wassermenge soll die Pfanzen einschlämmen und auch die notwendige Feuchtigkeit zum Anwachsen liefern.
Fig. 100 zeigt als Beispiel den Einsatz der Trägersysteme zum Hacken, d. h. zur mechanischen Unkrautbekämpfung und zum Auflockern des Bodens zwischen einzelstehenden Pflanzen oder Pflanzengruppen.
Aufgrund des begrenzten Reibungsgewichtes beim Antrieb der Trägersysteme ist ein Bodenbearbeitungsverfahren ähnlich dem eines von einem Zugtier oder von einem Traktor gezogenen Hackpfluges ungünstig. Daher ist ein dem Hacken von Hand ähnliches Verfahren vorgesehen. Dies ist in Fig. 100 mit 370 angedeutet. Diese Einrichtung des Trägersystems 170 ist, wie seitlich in 172 eingetragen, in einem Bereich in der Fahrtrichtung hin und her beweglich. Über mechanische Einrichtungen, die die Hackbewegungen ausführen, sind an 370 Stahlblätter 371, die eigentlichen Hackwerkzeuge, befestigt. In der in Fig. 98 gezeichneten Position der Hackwerkzeuge 371 geschieht das Hacken zwischen den Pflanzenreihen. Durch die Beweglichkeit von 370 ist es möglich, daß die Hackwerkzeuge 371 auch bei kontinuirlicher Bewegung der Träger systeme kurzzeitig, gegenüber der zu bearbeitenden Bodenfläche, verharren können. In der Position zwischen den in Reihe stehenden Pflanzen werden die Hackeinrichtungen 371 um 900 geschwenkt und das Hacken erfolgt zwischen diesen.
Anschließend erfolgt die Rückbewegung in die Ausgangsposition und die Rückdrehung um 900. Nun erfolgt wieder das Hacken zwischen den Pflanzenreihen mit gleichzeitiger Bewegung von 370 nach vorn.
Durch die bekannten Koordinaten und Abstandsraster der Pflanzen ist eine eindeutige Unterscheidung zwischen Nutzpflanzen und Unkraut möglich. Da die Trägersysteme mit Bearbeitungseinrichtungen Positionen mit einer Toleranz von etwa +2 cm anfahren können, besteht die Möglichkeit einer automatisierten mechanischen Unkrautbekämpfung ohne Anwendung von umweltbelastenden Chemikalien.
In Fig. 100 ist zwischen die beiden Trägersysteme 170 und 171 ein Querverschiebewagen 107, der einen Kesselwagen 345 trägt, gekuppelt. Dieser enthält Wasser, u. U.
mit Zusätzen zur Flüssigdüngung. Das Trägersystem 171 ist mit einer durch den Kesselwagen 345 gespeisten Bewässerungseinrichtung 366 versehen. Da die Orte der Nutzpflanzen in der Steuerung des Trägersystems gespeichert sind, ist eine gezielte und dosierte Bewässerung bzw. Düngung möglich.
Die an das Hacken anschließende Bewässerung ist aber nur dann sinnvoll, wenn das Unkraut soweit zerkleinert wurde, daß es nicht sofort wieder anwächst.
Im Gegensatz zu dem heute üblichen und auch aus Rationalisierungsgründen angestrebten Anbau von Monokulturen mit ihrer Anflälligkeit für Krankheits-, Pils- und Schädlingsbefall und den zur Bekämpfung erforderlichen, die Umwelt belastenden Chemikalien, sind die erfindungsgemäßen Trägersysteme mit ihren programmierbaren Steuerungseinrichtungen und der einfachen Aus- und Umrdstbarkeit mit den verschiedenen bereits erläuterten Einrichtungen zur Aussaat, Bepflanzung, Pflege und Ernte besonders für Wechselfruchtanbau geeignet.
Sie erlauben das Betreiben einer weitgehend mechanisierten und automatisierten biologisch-dynamisch orientierten Landwirtschaft, die durch eine größtmögliche Abwechslung in der Pflanzenfolge und durch natürliche Düngung ein Arbeiten mit der Natur und damit eine Anregung und Ausnutzung natürlicher Abwehrsysteme gestattet. Hierdurch ist auch eine wesentliche Einsparung an Primärenergie, die zur Erzeugung von künstlichen Düngemittel und von Unkraut- und Schädlingsbekämpfungsmitteln erforderlich ist, möglich.
Die Verarveitung der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren und seinen Vorrichtungen geernteten Biomasse erfolgt in einem eigenen Vergärungsbereich. Dieser liefert Energieträger als Methan oder äthanol und organische Düngemittel als Faulschlamm bzw. dessen Granulat.
In den in Fig. 101 gezeigten Anwendungen durchwandern die Tröge 1, jeweils mit den entsprechenden Abdeckungen versehen, die einzelnen Bereiche.
Die perspektivisch dargestellten T-ogsymbole zeihen Bereiche an, in denen eine Veränderung des Inhaltes stattfindet. In diesen können mehrere Tröge gleichzeitig vorhanden sein.
Die rechteckigen Trogsymbole zeigen die Füllung, die Bewegung und die Entleerung der Tröge.
In Fig. 101 ist oben links ein Trog 1 mit einer verglasten Abdeckung 15 symbolisiert. Dieser Bereich, der mehrere solcher Tröge umfassen kann, dient zur Reinigung von biologisch verunreinigtem Schmutzwasser und zur Beseitigung flüssiger und halbfester Abfallstoffe aus den Haushalten und der Viehwirtschaft. Es können aber auch Wasserhyazinthen oder Wasserlinsen (Entengrütze) benutzt werden.
In diesen Trägen befinden sich Algen, die mit den genannten Abfallstoffen gedüngt werden.
Das aus den Trägen austretende Wasser ist weitgehend gereinigt. Unter guten Bedingungen kann ein schnelles Wacgstum der Algen bei eine photosynthetischen Wirkungsgrad von 3 bis 5 % erreicht werden. Die Algen sind sehr proteinreich und können sowohl als Viehfutter wie auch als Biomasse zur Methangärung weiterverwendet werden.
In der Fig. 101 ist links in der oberen Mitte das Ernten von Biomasse durch Grünfutterernter 420 oder modifizierte Geräte gezeigt. Die Ernte wird direkt in die Tröge 1 ein gebracht, in denen sie während aller bakteriellen Veränderungsphasen bis zum Ausbringen des DUngestoffes auf die Felder verbleiben kann. -In der Fig. 101 ist links in der unteren Mitte das Sammeln pflanzlicher Abfallstoffe direkt in die Tröge 2 angedeutet.
Die Tröge 1 mit der geernteten oder gesammelten Biomasse, die noch ihren hochmolekularen pflanzlichen Aufbau aufweist, werden dem Aufschließungsbereich 421 zugeführt. Dort werden die Pflanzen, nach geeigneter Impfung, bakteriell in ihre niedermolekularen Bestandteile angebaut.
Anschließend wird diese Biomasse, in dem VergArungsbereich 422, mit den anaeroben Bakterienkulturen geimpft und die Tröge 1 werden luftdicht mit den Abdeckungen 25 abgeschlossen.
In Fig. 101 ist links unten das Sammeln von festen Abfallstoffen, wzbeispielsweise Mist, angedeutet.
Diese können dem Vergärungsbereich 422 direkt zugeführt werden. Nach geeigneter Impfung, bei Mist von Wiederkäuern ist dies nicht notwendig, und luftdichtem Abschließen mit den Abdeckungen 25, setzt auch hier die anaerobe Methangärung ein.
Nach beendeter Gärung wird der anaerob behandelte Düngefaul schlamm in den Trögen 1 zur Ausbringung auf die Felder gefahren. Dort wird er, u. U. durch von den Traktoren angetriebene Schlammpumpen, verteilt.
Die geleerten Tröge 1 werden dann wieder zum Aufsammeln der Biomasse, wie dies in Fig. 101 links angedeutet ist, benutzt.
Durch die Erzeugung von Silage, als in Form von Biomasse gespeicherter Sonnenenergie, in Jahreszeiten guten Wachstums und deren Vergärung in Jahreszeiten geringen Wachstums, kann die Energieerzeugung über die Jahreszeiten hinweg auch für gemäßigte Breiten ausgeglichen werden.
Bei der Anwendung derartiger Systeme in gemaßigten Breiten, müssen die Vergärungströge beheizt werden. Dies könnte durch die Verwendung eines Teiles des gewonnenen Biogases für diesen Zweck erreicht werden. Der Rest der Biogase steht dann für Koch- und Heizzewcke zur Verfügung Eine bessere Ausnutzung des Biogases ist dadurch möglich, indem man mit einem Teil des Biogases Gasmotore betreibt, die Generatoren zur Erzeugung elektrischer Energie antreiben. Die von den Gasmotoren erzeugte Abwärme (Kühlkreislauf) kann im oberen Temperaturbereich dazu benutzt werden, um aus einer vorbereiteten Maische, aus Fallobst, Zuckerrüben, Kartoffeln etc. Äthanol als Treibstoff zu destillieren. Anschließend kann die Restwärme zum Beheizen der Vergärungströge benutzt werden.
Weiterhin besteht hierbei noch die Möglichkeit, den Aufzuchtbereich den Vergärungströgen nachzuschalten.
Diese Anordnungen sind mit Fig. 103 für größere Anlagen näher erläutert. Mit diesen Anlagen kann bei entsprechender Anbau- und Abfallverwertungsplanung eine weitgehende Energieautonomie für landwirtschaftliche Betriebe ab einer gewissen Größe erreicht werden.
Dies ist wichtig und auch notwendig, denn nur eine möglichst energieautarke Landwirtschaft wird auf die Dauer die Ernährungsprobleme lösen können.
Fig. 102 zeigt im Prinzip ein mit Sonnenenergie, über den Umweg der Photosynthese, betriebenes Spitzenlastkraftwerk, auch für gemäßigte Breiten, welches Wärmekraftwerken (Fossil- oder Atom-) nachgeschaltet wird.
Wärmekraftwerke erzeugen große Mengen an Abwärme niederer Temperatur, die technisch nicht mehr nutzbar ist. Im wesentlichen stellt dies einen Belastungsfaktor für die Umwelt dar.
In dem vorliegenden Beispiel wird diese Abwärme u. a.
dazu benutzt, um in einem Aufzuchtbereich für Biomasse, durch beheizung von Treibhäusern, Trögen oder Feldern Bedingungen für ein schnelles Algen- oder Pflanzenwachstum zu schaffen.
Weiterhin wird die Abwärme zum Beheizen der Vergärungströge benutzt, um sie mit der erheblich schnelleren thermophilen Gärung (550 - 60 OC) zu betreiben. Hierdurch wird der Durchsatz an Biomasse im Vergärungsbereich wesentlich erhöht.
Dem Vergärungsbereich 422 können auch die in der weiteren Umgebung gesammelten und die in den Müllaufbereitungsanlagen anfallenden organischen Abfälle zugeführt werden.
Diese werden hierdurch nutzbringend und ohne Umweltbelästigung beseitigt.
Der bei der Vergärung entstehende Düngefaulschlamm kann, da ausreichend Wärme zur Verfügung steht, getrocknet und granuliert werden. Er ist dann leicht zu lagern, zu transportieren und für die Landwirtschaft einfach zu handhaben.
Das bei der Vergärung entstehende Biogas wird in einem Gasbehälter gesammelt. Bei Belastungsspitzen des elektrischen Netzes dient es zum Betreiben der Gasmotore, die wiederum die Generatoren des Spitzenlastkraftwerkes antreiben.
In Fig. 102 sin- 100 bis 111 die bereits mit Fig. 29 erläuterten Einrichtungen für den Auf zuchtbereich der Biomasse. Die Anlage wird' über 450 mit der Abwärme des vorgeschalteten thermischen Kraftwerkes versorgt.
Die Biomasse wird bereits im Aufzuchtbereich in die Tröge 1 geerntet und mittels der Schiebebühne 104 über die Laufschienen 105 zu dem Gleisanschluß 108 bewegt.
Von hier aus werden die (Eisenbahn-)Wagen mit den Trögen zu dem Vergärungsbereich 422 der Anlage gefahren. Dort werden die Tröge mit der geernteten Biomasse durch die mit Fig. 28 erläuterten Manipuliergeräte (Containerkran) an ihren Platz im Vergärungsbereich 422 gebracht. Die Tröge werden an die Leitungen 453 zur Beheizung angeschlossen. Nach erfolgter Erwärmung und Impfung wird die Biomasse bakteriell in ihre niedermolekularen Bestandteile abgebaut.
Anschließend werden die Tröge mittels der mit Fig. 28 erläuterten Manipuliergeräte in den Teil 454 des Methangärungsbereiches 455 gebracht und dort mit den Heizleitungen 453 und der Gasentnahmeleitung 456 verbunden.
Nach erfolgter Impfung und luftdichtem Abschließen des Troges setzt die anaerobe Methangärung ein. Das sich entwickelte Gas wird durch die Gasentnahmeleitung 456 der Gaspumpe 457 zugeführt. Diese pumpt es in den Gasspeicherbehälter 458.
Die in der Umgebung bereits in die Träge 1 gesammelten organischen Abfälle werden über 459 dem Teil 460 des Vergärungsbereiches 422 zugeführt, in dem der Abbau in die niedermolekularen Bestandteile erfolgt. Anschließend werden die Tröge in den Teil 461 des Methangärungsbereiches 455 gebracht.
Die in der Umgebung gesammelten Abfallstoffe (Mist), beispielsweise aus der Rinder- oder Geflügelzucht, können über 459 direkt dem Teil 461 des Methangärungsbereiches 455 zugeführt werden.
Bei Bedarf, besonders zu Zeiten der Spitzenbelastung des elektrischen Netzes, wird der Gasmotor 462 mit dem im Gasspeicherbehälter 458 gespeicherten Biogas betrieben. Dieser treibt wieder den Generator 463 zur Erzeugung elektrischer Energie an.
Die Abgase des Gasmotors 462 werden über 464 in die Treibhäuser 101 geleitet. Der CO2-Gehalt dient hierbei der Anreicherung der Atmosphäre in den Treibhäusern zur Forcierung der Photosynthese der Biomasse.
Nach beendeter Methangärung werden die Tröge mit dem verbleibenden Faulschlamm, mittels der bereits mit Fig. 28 erläuterten Manipuliergeräte, aus dem Gaserzeugungsbereich 455 zur Aufbereitung nach 465 gebracht.
Da in der hier erläuterten Anlage, bedingt durch das vorgeschaltete thermische Kraftwerk, genügend Wärme zur Verfügung steht, kann der Düngefaulschlamm in 465 getrocknet und granuliert werden. In Säcke angefüllt ist es dann leichter transportierbar und läßt sich leicht lagern und kann von der Landwirtschaft einfach auf die Felder ausgebracht werden. Die Vermarktung dieser Düngemittel erfolgt über 466. Die geleerten Tröge (1) 467 werden über den Weg 468 zu dem Gleisanschluß 108 gebracht.
Eine Vermarktung von Faulschlammdüngern in Trögen erfolgt über 469. Die geleerten Tröge gelangen über 470 und 468 zurück in den Bereich der Glaisanlage 108.
Von hier aus werden die Tröge mittels (Eisenbahn-)Wagen und Schiebebühne 104 über die Laufschienen 105, zum Füllen mit frischer Biomasse, auf die Felder oder in die Treibhäuser gebracht. Damit beginnt wieder der Trogkreislauf.
Für ehe großtechnische Nutzung im Bereich der Anlage von 102 werden die Tröge größer sein (Containergröße), als sie für einen Transport und eine Ausbringung des Düngefaulschlammes mit landwirtschaftlichen Fahrzeugen geeignet sind. Die Umfüllung des Düngefaulschlammes aus den großen Vergärungströgen in kleinere Transport-und Ausbringungströge erfolgt in 465. Diese kleineren Tröge brauchen nicht wärmeisoliert oder beheizbar zu sein.
Wegen der Stapelfähigkeit für den Eisenbahn- und Lastwagentransport bei der Versendung und wegen der Handhabung mit landwirtschaftlichen Geräten und Fahrzeugen konnten die Abmessungen der kleinen Tröge einer 1/2 Containerlänge und einer 1/2 Containereinheit entsprechen. Dies könnte auch die geeignete Größe für die mit Fig. 101 erläuterten Tröge sein.
Fig. 103 zeigt eine durch Sonnenenergie betriebene Anlage zur Erzeugung von elektrischer Energie, Gas für Koch- und Heizzwecke, Nahrungsmitteln, Flüssigtreibstoff und hochwertigen Düngestoffen.
Derartige Anlagen dürften besonders für die Entwicklungsländer von Interesse sein. Abhängig von den klimatischen Bedingungen sind verschiedene Anlagenkonzeptionen möglich. So könnten diese Anlagen mit oder ohne beheizte Felder oder Triebhäuser betrieben werden.
Bei diesen Anlagen wird die zur Gärung notwendige Wärme im wesentlichen durch Sonnenkollektoren und durch die Abwärme der Gasmotore 462 gewonnen. Eine zusätzliche Hilfsbeheizung durch das Biogas ist ebenfalls möglich.
Der in Fig. 103 links angedeutete Auf zuchtbereich mit Treibhäusern, die mit Wärmeaustauschern ausgerüstet sind, ist für Gebiete mit einer großen Temperaturdifferenz zwischen Tag und Nacht gedacht.
Bei starker Sonneneinstrahlung wird die überflüssige Wärme in den Treibhäusern 101 durch Wärmeaustauscher 490 abgeführt. Durch eine Wärmepumpe wird die Wärmemenge auf ein höheres Temperaturniveau gebracht und in Trögen, die als Wärmespeicher ausgebildet sind, gespeichert. Das gleiche geschieht mit der Abwärme der Gasmotore.
Aus diesen Trogwärmespeichern wird die Wärme zum Beheizen der Vergärungströge entnommen. In den kalten Nachtstunden kann aus diesen Wärmespeichertrögen auch die Wärme zum Beheizen der Treibhäuser entnommen werden. Diese Beheizung erfolgt dann durch die gleichen Wärmeaustauscher in den Treibhäusern, die bei starker Sonneneinstrahlung die überschüssige Wärme abgeführt haben.
In Fig. 103 zeigt 100 bis 111 die bereits mit Fig; 29 erläuterten Einrichtungen für den Aufzuchtbereich der Biomasse. Die Ernte der Biomasse, deren Transport, Vergärung, Gasgewinnung, Erzeugung elektrischer Energie und Verwertung des Düngefaulschlammes ist die gleiche wie bei den Erläuterungen von Bild 102 (mit den gleichen Nummern). Hinter den Gasspeicher 458 noch ein Gasanschluß 480 zur Versorgung des umliegenden Gebietes vorgesehen.
In Fig. 103 a zeigt 500 eine Destilliereinrichtung zur Erzeugung von Teibstoff in Form von Athanol.
Das erhitzte Kühlwasser des Gasmotors 462 wird zuerst durch den Wärmeaus tua scher des Wärmespeichertroges 501 geleitet, bevor es den Wärmespeichertrögen im Bereich 482 zugeführt wird. Das Wärmespeichermedium im Trog 501 wird auf eine Temperatur gerade unterhalb der Siedetemperatur für Wasser (100 OC) erwärmt. Um einen größeren Anteil der anfallenden Wärmemenge in dem höheren Temperaturbereich zur Alkoholdestillation zu erhalten, kann der Kühlkreislauf 481 mit einer höheren Temperatur betrieben werden. Dies kann dadurch erfolgen, daß man ein Kühlmittel mit einer höheren Siedetemperatur als Wasser benutzt, oder aber das Kühlmittel steht unter einem höheren Druck.
Der Wärmespeichertrog 501 soll als Puffer und Ausgleich für den unterschiedlichen Wärmeanfall bei der wechselnden Belastung des Gasmotors 462 dienen.
Der Trog 502 ist mit der vorbereiteten Maische zur Alkoholdestillation gefüllt und mit einer wärmeisolierten und luftdichten Abdeckung versehen. Das im Trog 501 enthaltene Wärmespeichermedoum wird über Leitungen dem Wärmeaustauscher des Troges 502 zugeführt. Hierdurch wird der Inhalt des Troges 502 auf eine Temperatur oberhalb der Siedetemperatur für Alkohol (78,4 OC), aber unterhalb der Siesetemperatur für Wasser erwärmt, wodurch ein Alkohol mit möglichst geringem Wasseranteil destilliert wird. Es ist aber auch möglich, die Kühlmittelleitung 481, unter Umgehung des Wärmespeichertroges 501, direkt über den Wärmeaustauscher des Troges 502 zu leiten.
Der Alkoholdampf von 502 wird über eine Leitung der Kühleinrichtung 503 zugeführt. Hierbei kann es sich auch um einen Trog mit geeigneter Abdeckung handeln.
Der kondensierte Alkohol wird in 504 gesammelt.
Die in 503 bei der Abkühlung des Alkoholdampfes erzeugte Wärme und die in 504 enthaltene Restwärme wird über die zugehörigen Wärmeaustauscher, die über Leitungen mit der Wärmepumpe 597 verbunden sind, entnommen.
Zum Anfahten der Anlage und zur Überbrückung möglicher Lücken in der Biomasse bzw. Biogaserzeugung soll der Gasmotor 462 auch mit Flüssigkeitstriebstoff betrieben werden können.
505 zeigt einen Tank mit Flüssigtreibstoff. 506 soll die mögliche Umschaltung von Gasbetrieb auf Flüssigtreibstoff und umgekehrt symbolisieren.
Die Treinhäuser 501 sind mit Wärmeaustauschern 490, die noch zusätzlich mit Luftumwälzeinrichtungen ausgerüstet sind, versehen. Die überschüssige Wärme wird über die Leitungen 491 der Wärmepumpe 593 zugeführt.
Diese hebt das Temperaturniveau an und die Wärme wird in den Wärmespeichertrögen 594 gespeichert.
Die Wärmepumpe 593 wird durch einen Gasmotor, der über 495 an den Gasbehälter 458 angeschlossen ist, angetrieben. Die Wirkungsweise der Wärmepumpe und der Wärmespeichertröge ist mit Fig. 49 erläutert.
Im Troginneren sind in dem Wärmespeichermedium (Fig.
19> die Wärmeaustauscher 48 angebracht. Diese sind mit den Leitungen 153, zur Versorgung der Anlage mit Wärme, verbunden.
Beim Wärmetransport von den Wärmeaustauschern 490 über 491, 492 und die Wärmepumpe 593 zu den Wärmespeichertrögen im Bereich 594 sind die Absperrhähne 492 geöffnet und die Absperrhähne 496 geschlossen.
Für kühle Nachtstunden, in denen die Treibhäuser beheizt werden müssen, werden die Absperrhähne 492 geschlossen und die Absperrhähe 496 geöffnet. Nun werden die Wärmeaustauscher 490 mit Wärme aus den Wärmespeichertrögen versorgt.
Wegen der höheren Gasausbeute und der schnelleren Vergärung sollen die Vergärungströge im Bereich der thermophilen Vergärung (55 bis 60 OC) betrieben werden. Hierdurch wird es möglich, daß die Beheizung der Tröge und Treibhäuser im Auf zuchtbereich und auch die der Tröge mit der Maische zur alkoholischen Gärung zwecks späterer Äthanolgewinnung, dem Vergärungsbereich zur Biogasgewinnung nachgeschaltet werden können. Dies ist in Fig. 103 a nicht eingetragen.
Fig. 194 zeigt eine mit Trögen, nach dem Baukastenprinzip, aufgebaute Reinigungsanlage für Industrieabwässer. Das verunreinigte Abwasser wird über 600 dem Trogbereich 601 der Anlage zugeführt. Die Tröge in diesem Bereich 601 sind mit Bakterien- oder Algenkulturen besetzt, die bei einem schlechten photosynthetischen Wirkungsgrad und geringer Aufnahme organischer Stoffe ein hohes Anreicherungsvermögen für die schwermetallischen Verunreinigungen des Abwassers aufweisen.
Der Schwermetallreinigungsbereich 601 besteht aus den beiden Bereichen 602 und 603. Je nach Abwassermenge und erforderlicher Strömungsgeschwindigkeit kann der Bereich 602 aus mehreren in Reihe geschalteten Trögen je Kolonne bestehen. In 603 befindet sich jeweils der letzte Trog einer Kolonne.
Beim Einfließen des Abwassers in den jeweils letzten Trog einer Kolonne (603) sollen keine bzw. fast keine schwermetallischen Verunreinigungen mehr vorhanden sein. Aus der sich dann ergebenden restlichen Zuwachsmenge können Rückschlüsse über das Anreicherungsvermögen der vorgeschalteten Tröge gezogen werden. Das Abwasser soll die Tröge 603 ohne schwermetallische Verunreinigungen verlassen.
Nach diesem System fällt die größte Anreicherungsmenge im ersten Trog einer Kolonne in 602 an. Ist das Anreicherungsvermögen dieses Troges erschöpft, so wird er, mit den unter Fig. 28 erläuterten Einrichtungen, aus der Kolonne entfernt.
Mit den gleichen Einrichtungen werden anschließend die Tröge der betreffenden Kolonne um eine Position nach links bewegt. Damit gelangt auch der Trog von 603 nach 602. In der Position 603 wird dann ein neuer Trog eingesetzt.
Das angereicherte Schwermetall kann einer Wiedergewinnung zugeführt werden.
Nach dem Verlassen des Trogbereiches 601 wird das Abwasser dem Bereich 604 zur Aufzucht von Biomasse zugeführt. In dem Teilbereich 605 können mehrere in Reihe geschaltete Tröge je Kolonne vorhanden sein. Im Teilbereich 606 befindet sich der jeweils letzte Trog einer Kolonne.
In den Trögen des Bereiches 604 sind Algen, die einen guten photosynthetischen Wirkungsgrad aufweisen, angesiegelt; es können aber auch Wasserhyazinthen oder Wasserlinsen (Entengrüze) verwendet werden. Diese werden durch die durchfließenden Abwässer gedüngt.
Hierdurch wird der Abfall beseitigt und das Wasser gereinigt.
Im Bereich 605 soll das Abwasser so weit gereinigt werden, daß in den Trögen im Bereich 606 nur ein sehr geringes oder klein Algenwachstum möglich ist. Dies kann zur Beurteilung der Wirksamkeit der Abfallbeseitigung in den Trögen des Aufzuchtbereiches 605 dienen. Das Wasser soll die Tröge im Bereich 606 ohne Abfallstoffe, die zur Düngung von Algen dienen können, verlassen.
Nach diesem System hat der jeweils erste Trog einer Kolonne, im Aufzuchtbereich 605, die größte Algenwachstumsrate. Wenn die optimale Algenmenge in dem ersten Trog erzeugt ist, wird er, mit den unter Fig. 28 erläuterten Einrichtungen, aus der Kolonne entfernt und nach 607 im Vergärungsbereich 608 gebracht.
Mit den gleichen Einrichtungen werden anschließend die Tröge der betreffenden Kolonne in 604 um eine Position nach links bewegt. damit gelangt auch der Trog von 606 nach 605. In der Position 606 wird dann ein neuer Trog eingesetzt.
Es besteht auch die Möglichkeit, die Tröge für die Wasseraufbereitung an ihrem Ort zu belassen und die Schmutzwasserzufuhr entsprechend umzuschalten, wie dies ja auch für die noch zu erläuterten ortsfesten Anlagen notwendig ist.
Um ein optimales Algen- und Bakterienwachstum zu erreichen, werden die Tröge und damit auch das sie durchfließende Abwasser auf die günstigste Temperatur erwärmt. Zur Verringerung der Energieverluste durchfließt das gereinigte Abwasser anschließend die Wärmeaustauscher-Tröge in 609, wo die überschüssige Wärme wieder an den Wärmekreislauf abgegeben wird.
Das gereinigte und rückgekühlte Industrieabwasser, welches den Bereich 609 verläßt, kann noch Phenole enthalten. Aus diesem Grund wird es in einen Teich 610 geleitet, der mit Binsen bepflanzt ist, die in der Lage sind, Phenole abzubauen. Anschließend wird das Wasser wieder die Qualität von Trinkwasser haben.
Diel"im Bereich 605 erzeugte Biomasse, in Form von Algen, wird nach 607 im Vergärungsbereich 608 gebracht.
Dort wird die hochmolekulare Bi-masse in ihre niedermolekularen Bestandteile zerlegt. Anschließend werden die Tröge in den Bereich 611, zur Methangärung, gebracht.
In 611 sind die Tröge an die Gasentnahmeleitung 612 angeschlossen. Von dieser wird das Gas mit Hilfe der Gaspumpe 613 in den Gasbehälter 458 gepumpt. Der mit dem Gas aus 458 betriebene Gasmotor 462 treibt den Verdichter 644 der Wärmepumpe 616 an.
- Die Wirkungsweise der Wärmepumpe 616 und der Wärmeaustauschertröge wurde bereits mit Fig. 19 erläutert. -Die Wärmepumpe 616 entzieht mittels der Wärmeaustauschertröge in 206 die Wärme dem gereinigten Abwasser und hebt sie auf ein höheres Temperaturniveau an, um sie in den Trögen 617, im Wärmespeicherbereich 618, zu speichern.
Die Abwärme des Gasmotors 462 wird in den Wärmeaustauschertrögen 619, im Wärmespeicherbereich 618, gespeichert.
Die in den Wärmespeicher- und Austauschertrögen in 618 gespeicherte Wärme steht durch die Austauscher zur Verfügung und beheizt über die Leitungen 620 die Tröge in dep Bereichen 601, 604 und 608.
Falls die zu reinigende Abwassermenge zu groß für eine vernünftige Anzahl von Trögen im Aufzuchtbereich 608 ist, lassen sich diese auch durch ortsfeste Anlagen, wie sie mit Fig. 29 erläutert wurden, ersetzen.
Prinzipiell ist es auch beu den diesen Anlagen möglich, die Abgase des Gasmotors 462 durch die Tröge 205 im Aufzuchtbereich zu leiten. Durch diese CO2-Anreicherung werden die Algen zu erhöhten Zellteilung und damit zu größerem Wachstum angeregt.
Der bei der Vergärung in 611 anfallende Faulschlamm, als Abfallprodukt des erläuterten Wasseraufbereitungsprozesses, steht auch hier wieder als Düngemittel zur Verfügung. Er wird in 621 aufbereitet und über 622 vermarktet.
Für Wasseraufbereitungsanlagen ohne industrieller Belastung, wie Schwermetalle, Phenole etc., können die mit 601 und 610 angegebenen Bereiche entfallen.
Durch den erläuterten modularen Aufbau. mittels beweglicher Tröge lassen sich derartige Wasseraufbereitungsanlagen beliebig erweitern und an neue Gegebenheiten anpassen.

Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zur Nutzung von Solarenergie sowie Vorrichtungen zur Durchführung, dadurch gekennzeichnet, daß die Solarenergie durch photo synthetische Umwandlungsprozesse in organische Substanz umgewandelt und in dieser gespeichert wird, wobei diese Substanz primär in Form von Pflanzen oder Teilen der Pflanzen anfällt, daß gewisse Pflanzen oder Teile derselben direkt der menschlichen Ernährung oder dem Vieh, insbesondere dem Rind als Futter zugeführt werden, während die primär gewonnene organische Substanz bzw.

die sekundär anfallende Substanz in Form tierischer oder menschlicher Exkremente getrennt oder miteinander vermengt zur Gewinnung von Energieträgern, wie Methan (CH4) oder Äthanol (C2HS(OH)) einem anaeroben Gärungsprozeß mesophiler oder thermophiler Art unterworfen wird, und daß der bei der Gärung anfallende Faulschlamm durch Trocknung und Granulierung zu stickstoffhaltigem organischen Dünger aufgearbeitet wird und daß dieser Dünger zur Schließung des biologischen Zyklus wieder auf einer Anbaufläche ausgebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die organische Substanz bei Anbei auf dem Feld in Form von Pflanzen durch automatische oder teilautomatische Einrichtungen gepflanzt, bearbeitet und geerntet wird, daß zur Erhöhung des Ertrages das Feld über im Boden verlegte Rohre (275) durch Abwärme fossiler Kraftwerke (31), Kernkraftwerke (32) oder ökokraftwerken beheizt wird, und daß die geerntete organische Substanz in besonders für das Verfahren ausgebildete Tröge (1) gefüllt, dort für die Gärung oder Silierung aufbereitet und zur Gewinnung von Methangas (CH4)/(Biogas) sowie die Ableitung dieses Gases zum Verbraucher zu einem Vergärungsbereich transportiert wird.
3. Verfahren nach Amspruch 1, 2, dadurch gekennzeichnet, daß die organische Substanz in Form von Pflanzen, z. B. Algen, Wasserhyazinthen etc. sowie sich von diesen Pflanzen nährenden Fischen, Schildkröten, Seekühen etc. direkt in den Trögen (1) gedeiht, wobei zur Steigerung des pflanzlichen Wachstums die Tröge durch Abwärme von Kraftwerken auch okokraftwerken bzw. durch Sonnenkollektoren (30) beheizt werden können, und daß die aus diesen Trögen kommenden Erträge direkt der menschlichen Ernährung oder Tieren als Kraftfutter zugeführt werden, oder daß die gewonnenen Pflanzen in den Trögen (1) zum Vergärungsbereich transportiert werden, wo sie durch bakterielle Zersetzung in Methan oder Äthanol umgewandelt werden 4. Verfahren nach den Ansprüchen 2, 3, dadurch gekennzeichnet, daß in den Trögen (1) das Pflanzenwachstum durch Einleitung von CO2 zu höherer Intensität angeregt wird, wobei das CO2 der Verbrennung von aus Biomasse gewonnenen Methan oder Athanol entstamst,.
und daß dabei das Methan vor seiner Verbrennung einem Reinigungsprozeß zur Entdernung des in ihm enthaltenen Schwefelwasserstoffes unterzogen wurde.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die organische Substanz in Form von Pflanzen in Trogtürmen (88) gezüchtet wird, und daß. in diesen Trogtürmen die Tröge (1) mittels einer paternosterähnlichen Fördereinrichtung (80) in einem Kreislauf gehalten werden, sowie am Fuße des Trogturms (88) eine Vorrichtung (84) zur Obergabe oder Abnahme von Trögen aus dem Kreislauf auf ein Transportfahrzeug vorgesehen ist.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 1, 2, dadurch gekennzeichnet, daß organische Substanz in Form vom Pflanzenabfällen in die Tröge (1) gefüllt wird, daß zur besseren Volumenausnutzung zur Verdichtung der Pflanzenabfälle Rüttler vorgesehen sind, und daß die festgerüttelte und somit verdichtete organische Substanz durch Abdeckung (16) der Tröge (1) siliert wird oder in den Vergärungsbereich (422) zur Gewinnung von Methan oder Äthanol gebracht wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die in Trogtürmen (88) gezogenen Pflanzen in den Trögen (1) durch elektronisch gesteuerte Manipulatoren gepflanzt, durch Bodenbearbeitung zur Pflege und Unkrautvernichtung gehegt und auch durch dieManipulatoren automatisch geerntet werden.
8. Verfahren nach den Ansprüchen 1, 2, 3, 6 dadurch gekennzeichnet, daß die Tröge (1) im Vergärungsbereich (422) an Leitungen (456) zur Abgabe von Methan an eine zentrale Sammel- und Speicherstelle angeschlossen werden, daß ferner Sonden zur Oberprüfung des Mileaus insbesondere Temperatur und p-H Wert in den Trögen und Anschlüsse (6) zur zentralen Überwachung vorgesehen sind, und daß die Tröge Anschlüsse (5) zur Beheizung während des Gärvorganges durch die Abwärme der Gasmotoren (462) von Okokraftwerken aufweisen.
9. Verfahren nach den Ansprüchen 1, 3, dadurch gekennzeichnet, daß die organische Substanz in Form von Pflanzen in Gewächshäusern (15) gezogen wird, wobei die Pflanzen in Trögen (1) gedeihen und diesen Trögen begehbare Gewächshäuser aufgesetzt sind, daß ferner die Gewächshäuser mittelbar über die beheizbaren Tröge erwärmt werden, wobei die Wärme von Sonnenkollektoren (30) sowie die Abwärme von fossilen Kraftwerken (31), Atomkraftwerken (32), ökokraftwerken oder auch geothermische Wärme (33) Anwendung findet.
10. Verfahren nach den Ansprüchen 1, 2, 3, 6, 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Gewinnung der Energieträger Methan oder Äthanol neben der oragnischen Substanz aus den auf Feldern oder in Trögen (1) gezogenen Pflanzen auch organische Abfallstoffe aus der Landwirtschaft oder von Müllaufbereitungsanlagen in die Tröge eingebracht werden und die Tröge dem Vergärungsbereich (422) zugeführt werden.
11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die automatische Einrichtung zur Bearbeitung des Feldes aus einem Geräteträger (170, 171) gebildet wird, welcher die Werkzeuge für die Bodenbearbeitung, die Aussaat bzw. Pflanzung sowie für die Ernte trägt, daß der Geräteträger mittels Schienen (117) auf einem Querverschiebewagen (107) verfahrbar ist, daß der Querverschiebewagen (107) wiederum auf Schienen verfahrbar ist, wobei diese Schienen unter einem rechten Winkel zu den Schienen des Querverschiebewagens (107) zu liegen kommen, daß die Schienen (118) über Schienenträger (117), auf denen sich der Querverschiebewagen übers Feld bewegt, auf Betonsockel (115) aufgelagert sind, welche im Abstand der Spurweite rasterförmig auf dem Feld stationär angeordnet sind, und daß ferner die Schienen an einem ihrer Enden an eine Sammelschiene (105) angebunden sind, auf der eine den Querverschiebewagen (107) aufnehmende Schiebebühne (104) verfahrbar ist, sowie die Sammelschiene (105) zu einem Abstell-und Rangierbereich führt.
12. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Ackerboden eingelassenen Betonpfosten (115) an ihrem oberen Ende eine Platte mit konischen Bolzen (116) zur Auflagerung und Befestigung der Schienen (118) aufweisen, wobei zwischen dem Schienenfuß und der Platte ein als Adapter fungierender Schienenträger (117) zwischengeschaltet ist, und daß dieser Schienenträger konische Führungslöcher (119) als Gegenstück zu den konischen Bolzen (116) aufweist.
13. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 11, 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Schienen von einem rechnergesteuerten Schienenlesegerät (122) gelenkt und nach der Benutzung durch den Geräteträger (170, 171) wieder von dem Schienenlegegerät (122) aufgenommen werden, wobei das Schienenlegegerät und ein mit diesem verbundener Transportwagen (127), auf dem die Schienen (118) zum Auslegen oder beim Einholen gestapelt sind, auf dem bereits verlegten Schienen läuft.
14. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Schienenlegegerät (122) mindestens zwei auf einem Untergestell eines Laufwagens um vertikale Achsen schwenkbare Krananlagen (123) aufweist, welche zu beiden Seiten des Untergestelles im Bereich über den Schienen angeordnet sind.
15. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Schienenlegegerät (122) zwei auf einem Untergestell über Stützen aufgelagerte, in vertikaler Richtung über den Schienen und im Abstand von deren Spurweite gelegene Kranträger (132) mit jeweils einer auf diesen laufenden Katze (131) aufweist, daß an das Schienenlegegerät ein Transportwagen (133) gekuppelt ist, auf dem die zu legenden Schienen gestapelt sind, und daß die Kranträger (132) im Bereich der Trennebene von Schienenlegegerät und Transportwagen um vertikale Achsen horizontal zum Aufnehmen oder Ablegen von Schienen schwenkbar sind.
16. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Schienenlegegerät (122) dreiteilig ausgebildet ist, wobei in der Mitte zwischen den eigentlichen Schienenlegegeräten ein Transportwagen (127) eingestellt ist, daß dieser Transportwagen wiederum einen quer zur Fahrtrichtung des Schienenlegegerätes (122) ebenfalls auf Schienen laufenden Querverschiebewagen (107) aufweist, welcher die zu legenden Schienen trägt, daß die Schienenlegegeräte auf den Untergestellen über Stützen aufgelagerte, im Abstand der Spurweite parallel laufende Kranträger (153, 154, 155) besitzen, auf denen die Katze (131) läuft, und daß der vorlaufende Schienenträger (150) die Schienen legt, während sie der nachlaufende (152) wieder aufnimmt und auf den Transportwagen stapelt.
17. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Untergestelle der Schienenlegegeräte (122) gleichzeitig als Geräteträger (170, 171) dienen, und daß diese Geräteträger Werkzeuge für Bodenbearbeitung, Säen, Pflanzen, Pflege und Ernte aufnehmen.
18. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Schienenlegegerät (122) zur Bestimmung der Position sowohl der Katze (131) relativ zum Untergestell als auch des Untergestells gegenüber der Schiene (118) am Kranträger und an der Schiene kodierte Lineale (200, 201, 206) aufweist, und daß die Katze (131) und Untergestell über Leseköpfe (203, 202, 205) verfügen, welche in Korrespondenz mit den zugehörigen kodierten Linealen stehen und ihre Informationen an Rechner (221, 222) zur Steuerung des Schienenlegegerätes weitergeben.
19. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Schienenlegegerät (122) Vorrichtungen zur Querverarbeitung der Pflanzflächen aufweist, welche auf dem Querverschiebewagen (107) angeordnet sind, und daß zur Kontrolle der Position derselben ein kodiertes Lineal (206) auf der Schiene des Querverschiebewagens angebracht ist, welches mit einem Lesekopf (205) angetastet wird, wobei der Lesekopf seine Signale an einen Rechner weiterleitet.
20. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Schienenlegegerät (122) und der darauf fahrende Querverschiebewagen (107) sowie die Katze (131) zur Bestimmung seiner Position sogenannte Winkelkodierer (163 bis 166) aufweist, daß diese Winkelkodierer von formschlüssigen Antriebsmitteln (160 bis 162) wie Kette oder Zahnrädern antreibbar sind, daß dabei die Antriebsmittel einerseits mit dem Kranträger (153 bis 155) oder der Schiene des Querverschiebewagens (107) und andererseits über Zahn- oder Kettenräder mit dem Winkelkodierer der Katze (131) oder des Querverschiebewagens (107) funktionell verbunden sind, sowie die jeweiligen Winkelkodierer mit einem Rechner in Korrespondenz stehen.
21. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 18, 19, 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner über Induktionsschleifen mit den Leseköpfen (kodierte Lineale, Winkelkodierer) in Verbindung steht.
22. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 14 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Schienenlegegerät (123) neben Laufrollen zum Tragen und Führen noch Reibräder (250) aufweist, daß diese Reibräder als jeweils ein Paar einander gegenüberliegender und durch Federkraft gegen die Schienen (118) anpreßbarer und von einem Motor getriebener Rollen ausgebildet sind, und daß der Gleichlauf der Reibräder durch Zwischenschaltung zweier kämmender Zahnräder (253) gewährleistet ist, welche ihrerseits über Ketten oder Zahnriemen (254) auf die Rollen wirken und die Vortriebskräfte übertragen.
23. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeuge mittels eines Tastrades (261) auf gleichem Niveau über dem Erdboden gehalten werden, wobei das Tastrad unter Zwischenschaltung eines Hebels (260) um eine Achse im Geräteträger (170, 171) schwenkbar angelenkt ist, und daß die Achse ihren Drehwinel an den Rechner meldet und daß diese Rechner die Niveauregelung der Werkzeuge übernimmt.
24. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Tröge (1) aus zwei ineinander geschachtelten quaderförmigen Behältern (innerer und äußerer Trogbehälter 2, 1a) gebildet werden, daß der zwischen dem inneren und dem äußeren Trog befindliche Raum als Pufferraum (4a) für ein Wärmespeichermedium (4) z. B. Wasser fungiert, daß in diesem Pufferraum eine Rohrschlange (5) verlegt ist, welche an einer Stirnseite des Troges in Anschlüsse (7, 8) für Zu-und Ablauf mündet, daß ferner an der gleichen Stirnseite weitere Anschlüsse (6, 9) für Sensoren zur Bestimmung der Temperatur und des p-H Wertes im Trog (1) vorgesehen sind, und daß der äußere Trog (1a) an seiner dem Pufferraum (4) zugewandten Seite mit einer Wärmeisolierschicht (3) verkleidet ist.
25. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Trog (2) ausziehbar im äußeren Trogbehälter (1a) gelagert ist, und daß der innere Trogbehälter dem Transport und der Lagerung von organischer Substanz dient.
26. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 24 dadurch gekennzeichnet, daß die Tröge auf ihrer Oberseite durch verglaste, zeltartige Abdeckungen (15) verschließbar sind, und daß der von Trog und Abdeckung gebildete Raum als begehbares Gewächshaus nutzbar ist.
27. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 3 bis 10, 24 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Tröge (1) für Transportzwecke mit einer gelochten, zeltartigen Abdeckung (17) nach oben hin abschließbar sind, oder daß die Tröge zum Zwecke der Vergärung organischer Substanzen mit einer ebenfalls zeltartigen Abdeckung (26) gasdicht verschließbar sind.
28. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 3 bis 10, 24 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Träge (1) auf ihrer Oberseite mit einer ziehharmonikaartigen elastischen Abdeckung (25) zur Gewinnung von Methan gasdicht verschließbar sind.
29. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Tröge (1) mit ihrem Pufferraum (4a) unter Zwischenschaltung einer Wärmepumpe mit einem in einem Treibhaus vorgesehenen Wärmetauscher (41) verbunden sind, daß der Antrieb (49) der Wärmepumpe durch Gasmotor oder Elektromotor erfolgt, daß ferner der mit einer isolierenden Abdeckung (47) versehene Trog (1) einen Wärmetauscher in Form einer in den Troginhalt eintauchenden Rohrschlange (48) enthält, und daß dieser Wärmetauscher wiederum direkt mit dem Wärmetauscher (41) des Treibhauses verbunden ist.
30. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 3 bis 10 sowie 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Tröge (1) bei Verwendung als Gärbottiche ein Impfsystem (50) aufweisen, welches aus einem System von Rohren (50a) gebildet wird, welche in die mit flüssiger organischer Substanz angefüllten Tröge (1) eintauchen, daß dabei auf der Oberseite der Tröge in Längsrichtung des Troges laufende Rohre (50b) vorgesehen sind, von denen in gleichen Abständen nach unten ragende und nach unten offene Rohre (50c) abzweigen, daß diese Rohre an ihrer unteren Mündung konische, als Pufferraum wirkende Aufweitungen (60) aufweisen, wobei im Bereich des Pufferraumes dieser von einem dazu konzentrischen Ring (63) umgeben wird, und daß in dem zwischen Pufferraum (60) und Ring (63) gebildeten Ringraum Sonden (71) für pH-Wertmessung ragen, daß ferner in diesen Ringraum ein Rohr (62) mit Korrekturflüssigkeit mündet, und daß der Ringraum stets unterhalb des Flüssigkeitsspiegels im Trog (1) zu liegen kommt.
31. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 3 bis 10 sowie 24, dadurch gekennzeichnet, daß in die Tröge (1) von oben ein Rührwerk (71) in den Troginhalt eintaucht, und daß dieses Rührwerk auch der Zerkleinerung dient.
32. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 2, 3, 6,8, 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergärungsbereich (422) über einen Gleisanschluß (108) an einen Aufzuchtbereich (Feld, Treibhaus, Trogturm) angebunden ist, daß im Vergärungsbereich (422) Rohre (450) für die Zufuhr von Abwärme aus thermischen Kraftwerken zu den Wärmetauschern der Tröge (1-) vorgesehen sind, sowie nach erfolgter Impfung die Tröge von einem Containerkran (90) in den Methanvergärungsbereich (455) transportiert werden, daß dort die Tröge wiederum über die Rohre (453) mit Abwärme versorgt werden sowie zur Entnahme von Methan Gasleitungen (456) an die Anschlüsse der Tröge (1) montiert werden, wobei das entnommene Methan durch eine Pumpe verdichtet einem Gasspeicher (458) zugeführt wird.
33. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergärungsbereich (422) auch Aufbereitungsbereich für den anfallenden Faulschlamm ist, und daß dort der Faulschlamm mit Abwärme (450) aus thermischen Kraftwerken beheizt, getrocknet und granuliert wird, sowie eine Wärmepumpe vorgesehen ist, welche die Wärme der Träge im Vergärungsbereich auf Tröge überträgt, welche der Wärmespeicherung dienen, und daß diese Tröge bei Bedarf über die Wärmepumpe in umgekehrter Richtung Wärme an die Tröge im Vergärungsbereich oder an Tröge im Bereich der Düngeraufbereitung zur Trocknung liefern können.
34. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die organische Substanz (Biomasse), beispielsweise aus Mist oder sonstigen tierischen oder menschlichen Exkrementen sowie Grünpflanzen mit hohem photosynthetischen Wirkungsgrad, wie Wasserhyaz inthen, Gras, Klee, Luzerne, Mais, Zuckerrüben etc., aber auch aus Fallobst oder Kartoffeln bestehen kann.
35. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, 6, 10, dadurch gekennzeichnet, daß Methan (biogas) zur Umwandlung in elektrische Energie mittels Gasmotoren (462) herangezogen wird, und daß deren Abwärme in einem höheren Temperaturbereich zur Destillation des ebenfalls aus Biomasse gewonnenen Äthylalkohols dient, und daß die bei der sich anschließenden Kondensation des angereicherten Alkohols freiwerdende Kondensationswärme, sowie die Flüssigkeitswärme des Alkohols durch Wärmepumpen (597) zurückgewonnen wird.
36. Verfahren nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß die Abwärme der Gasmotoren (462) im mittleren Temperaturbereich zur Beheizung der Träge (1) zum Zwecke der Beschleunigung des alkoholischen Gärvorganges genutzt wird und der Rest der Abwärme im niederen Temperaturbereich der Beheizung von Trögen für die Aufzucht bzw. von Treibhäusern zugeführt wird.
37. Verfahren nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlwassertemperatur der Gasmotoren (462) gegenüber üblichen Motoren dieser Art heraufgesetzt ist, und daß diese Temperatur über der Siedetemperatur des Alkohols, aber unter der Siedetemperatur des Wassers liegt, und daß die dem Kühlwasser entnommene Wärme nicht nur der Destillation von Äthylalkohol dient, sondern auch in Anpassung an die Belastung des Gasmotors Wärmespeichern (501) zum Ausgleich von Wärmenachfrage und Wärmeangebot zugeführt wird.
38. Verfahren nach den Ansprüchen 35 bis 37, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasmotoren zum Anfahren der biologischen Energieumwandlungsanlage mit Flüssigtreibstoffen betrieben werden können.
39. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die organische Substanz (Biomasse ) inden Trögen in Form von Silage in konservierbarer Form gespeichert wird, und daß durch die Speicherung ein Ausgleich zwischen Energienachfrage und Angebot an Biomasse geschaffen wird.
40. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Trögen gesammelte Biomasse Temperaturen wenig unter100 OC zur Entkeimung von Krankheitserregern und Unkrautsamen ausgesetzt wird, und daß die den Trögen zugeführte Wärme mittels Wärmepumpen zurückgewonnen wird.
41. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Anbau von Biomasse chemisch verseuchte, für die Ernährung nicht mehr nutzbare Böden bestellt werden können, daß der bei der Umwandlung von Biomasse in Energieträger und Düngemittel anfallende ebenfalls verseuchte Faulschlamm durch Zuschläge chemisch entseucht wird, und daß durch mehrfach fortgesetzte Entseuchung solche Böden regeneriert werden.
42. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Tröge in kleineren Abmessungen in Sandwichbauart ausgeführt sind, wobei der innere Trog (2) aus einem nach dem Hohlformblasverfahren gefertigten und aufs thermoplastischen Kunststoff bestehenden trapezförmigen Behältern gebildet wird, daß der äußere Trog (1) aus einem Stahlblech gebildet wird, welches den inneren Trog unter Bildung eines Hohlraumes umgibt, und daß der Hohlraum zwischen innerem und äußerem Trog mit Kunststoff, wie z. B.

Styropor oder Polyurethan etc. als Wärmedämmschicht (3) ausgeschäumt ist, sowie der Boden des inneren Troges doppelwandig ausgeführt ist und sich in dem gebildeten Zwischenraum eine Heizschlange (5) befindet.