DE29617108U1 - Generator zur Ausnutzung von regenerativem Energiepotential - Google Patents

Generator zur Ausnutzung von regenerativem Energiepotential

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Description

Technische Beschreibung
• Allgemeines
Der von mir hier vorgestellte Umweltgenerator wird durch die natürliche Energie des fließenden Wassers angetrieben. Dabei übt die Strömung auf zwei oder mehr Prallflächen eine Kraft aus, die den Generator (Rotor) antreibt. In der Abb. 1 und Abb. la ist das Prinzip eines rechtsdrehenden Funktionsmodeiis dargestellt. Die Pfeile symbolisieren die auf die Prallflächen wirkende Kraft bei vorgegebener Strömung von unten. Wie aus der Abb. 2 zu entnehmen ist, wird die Steuerung (Stellung) der Energie erzeugenden Prallflächen während der Rotation von einer bestimmten Anordnung von Zahnrädern übernommen. Die äußeren Zahnräder sind mit den Achsen und den daran angebrachten Prallflächen fest verbunden, die Stellung der Prallflächen wird dadurch immer in einem idealen Winkel zur Strömung gehalten. Dabei ist das Zahnverhältnis des zentralen Rades (1) zu den außen liegenden Steuerrädern (3) vorgegeben, die zwei Verbundräder (2) sind variabel und dienen
a) zur Drehumkehr der Steuerräder und
b) zur Größenanpassung des Generators in Bezug auf seinen Durchmesser.
Das zentrale Zahnrad mit seiner Achse (Stator) ist fest mit der Verankerung verbunden und bleibt somit während des Betriebes in seiner Position stehen. Der sich drehende Teil (Rotor) ist auf der Mittelachse gelagert und damit rotationsfähig. Während der Drehung des Rotors rollen sich die Zahnradpaare (2/3) auf dem zentralen Zahnrad (1) ab und drehen damit die Prallflächen in einen idealen Winkel. Oberhalb des Rotors liegt eine ebenfalls auf der Mittelachse gelagerte und über die außen liegenden Achsen mitgenommene Scheibe, die der Abnahme der erzeugten Leistung dient. Die äußeren Achsen sind in der Ausgangsposition so justiert, daß eine Prallfläche dem fließenden Wasser die gesamte Fläche entgegenstellt, während die andere Seite dem fließenden Wasser keinen Widerstand bietet. Während einer vollen Umdrehung des Generators (siehe Abb. 1) werden die Prallflächen um 180° gedreht, d.h., wenn sie ihre Ausgangsposition wieder erreichen, ist der Grundzustand mit wechselnder Seite der Oberfläche wieder wie zu Beginn der Drehung vorhanden. Auch während der Rotation sind die Flächen immer in einer idealen Ausrichtung (Abb. 1) und erzeugen somit fast während der gesamten Drehung nutzbare Leistung.
Diese Leistung wird über die Außenachsen in Form von Mitnehmern an eine zentral gelagerte Abnehmerscheibe abgegeben. Mittels Abnehmer wird nun die Energie auf einen Stromgenerator zur Erzeugung elektrischer Energie übertragen.
• Leistung
Für die Leistung sind 3 Parameter zu betrachten:
1. Fließgeschwindigkeit des Gewässers
2. Größe der Prallflächen
3. gesamter Wirkungsgrad ein-/ mehrflügelig (&eegr;).
Sowohl die Höhe als auch der Durchmesser des Generators und damit der Größe der Prallflächen sind variabel und können damit den spezifischen Gegebenheiten problemlos angepaßt werden.
Die komplette Konstruktion wird unterhalb des Wasserspiegels betrieben, die Energie erzeugenden Prallflächen sind dadurch fast während der gesamten Rotation wirksam. Die erzeugte Leistung steht im Regelfall während 24 h pro Tag zur Verfügung! Kurzfristige Leistungsschwankungen treten nicht auf.
Technische Beschreibung
• Leistungspotential von Wasser
Efdn = ^2 * V2 (kinetische bzw. Bewegungsenergie)
P =/?/2*V*v2 m = Masse
&rgr; = Dichte
P =/?/2*A*v*v2 V = Volumen
P = Leistung
P = /?/2*A*v3 A = Fläche
&ngr; = Geschwindigkeit
&Rgr;&agr;&pgr;&igr; = &eegr; * P /2 * A * &ngr;3 .. &eegr; = Wirkungsgrad
Die unterschiedliche Stellung der Flächen während der Rotation ergibt rechnerisch immer die gleiche Gesamtleistung. In Wirklichkeit zeigt sich im Versuch (2 flügeliges Modell) bei der Mittelstellung, d.h. beide Flächen unter 45° hintereinander angeordnet, daß durch Verwirbelung der vorderen Fläche kurzzeitig ein !deiner Leistungsabfall zu verzeichnen ist. Dieser kurze Leistungsabfall wird durch die Masse des sich drehenden Rotors ausgeglichen und ist in der Rotation nicht feststellbar.
• Einsatz
Der Umweltgenerator kann in Jedem fließenden Gewässer, ohne Veränderung der natürlichen Gegebenheiten, ab einer gewissen Fließgeschwindigkeit und Wassermenge pro Zeiteinheit eingesetzt werden. Dabei erscheint es sinnvoll, Gruppen mit versetzter Anordnung zu bilden (siehe Abb. 3). Der Umweltgenerator wird auf Grund seiner Bauart komplett unterhalb der Wasseroberfläche betrieben, bei entsprechender Kapselung kann auch der Stromgenerator getaucht angetrieben werden. Durch Einsatz von Schwimmkörpern soll der Umweitgenerator in einer konstanten Tiefe zur Wasseroberfläche gehalten werden. Ein vorgelagertes grobes Netz verhindert das Eindringen von größerem Schwemmatenai, die geringe Drehzahl des Rotors übt auf die im Wasser lebende Tierwelt keinen negativen Einfluß aus.
Die Konstruktion läuft dadurch absolut geräuschlos und trägt den Erfordernissen des Umwelt- und Naturschutzes in vollem Umfang Rechnung.
• Zusammenfassung
Eine gesicherte Energieversorgung ist unabdingbarer Bestandteil unserer modernen Industriegesellschaft. Der von mir entwickelte Generator ist eine Option, auf der einen Seite den immer vorhandenen Strombedarf zu volkswirtschaftlich wettbewerbsfähigen Kosten unterstützend zu decken und darüber hinaus einen notwendigen Beitrag zur Sicherung des Wirtschaftsstandortes Deutschland zu leisten, auf der anderen Seite aber auch den Erfordernissen des Umwelt- und Naturschutzes sowie dem Leitbild einer nachhaltigen Entwicklung gerecht zu werden.
Die theoretischen Berechnungen, u.a. durchgeführt und gestützt durch Fachkräfte der Uni Aachen - Teilbereich Jülich - haben ergeben, daß das vorhandene Energiepotential in fließenden Gewässern ohne bauliche Veränderung, wie z.B. Fiußlaufveränderung, Aufstauungen U.S.W., durch vorliegende Konstruktion ausgenutzt werden kann.
Technische Beschreibung

Claims (2)

Schutzansprüche
1. „Generator zur Ausnutzung von regenerativem Energiepotential" von normal fließenden Gewässern, zwecks Erzeugung von elektrischer Energie zu volkswirtschaftlich wettbewerbsfähigen Kosten unter Beachtung des Umwelt- und Naturschutzes,
dadurch gekennzeichnet,
daß Innerhalb des Rotors (8) gegenüberliegende und in ihrer Stellung durch Zahnräder gesteuerte Prailflächen dem fließenden Wasser Energie entziehen und diese Energie zur Stromerzeugung nutzbar machen. Zu diesem Zweck werden die auf Achsen fixierten Prailflächen (4) durch eine abgestimmte Zahnradanordnung während der Rotation immer in die in Relation zur Richtung der Strömung idealen Position gedreht und damit höchster Wirkungsgrad erzielt. Dieses ideale Verhalten wird dadurch erreicht, daß pro Achse mit Prallfläche ein Zahnradpaar (2,3) sich um ein zentral fixiertes Zahnrad (1) abrollt und dadurch während der Rotation die Stellung der Prailflächen übernimmt
2. Generator nach Schutzanspruch &iacgr;
dadurch gekennzeichnet,
daß, wie in der Abb. 2/2a dargestellt, ein zentrales Zahnrad (1) mit seiner Mittelachse (9) als Stator fest mit der Verankerung (5) verbunden ist und auf dem sich zwei oder mehr (zwei oder mehrflügeiiges Modeil) auf dem Rotor liegende Zahnradpaare (2/3) während der Rotation des Rotors abrollen, wobei
a) das Zahnrad (Z) zur notwendigen Drehumkehr des mit den Prallflächen mechanisch verbundenen Zahnrades (3) dient
b) das Zahnrad (3) auf Grund des vorgegebenen Übersetzungsverhältnisses, betrachtet zum zentral fixierten Zahnrades (1), immer für die ideale Ausrichtung der mit dem Zahnrad (3) verbundenen Prailfläche (4) sorgt
c) das Zahnverhältnis zwischen dem zentralen Zahnrad (1) und den Zahnrädern (3) für die Steuerung der Prallflächen mit 1 zu 2 fest vorgegeben ist, während die dazwischen liegenden Zahnräder (2) in ihrer Größe variiert werden können und damit gleichzeitig auch den Durchmesser des Generators bestimmen
d) die Kraftübertragung der erzeugten Energie auf den Stromgenerator durch das obenliegende und durch Mitnehmer (7) angetriebene Zahnrad (6) direkt erfolgt.
Schutzan Sprüche
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