DE29622549U1 - Wind power station - Google Patents
Wind power stationInfo
- Publication number
- DE29622549U1 DE29622549U1 DE29622549U DE29622549U DE29622549U1 DE 29622549 U1 DE29622549 U1 DE 29622549U1 DE 29622549 U DE29622549 U DE 29622549U DE 29622549 U DE29622549 U DE 29622549U DE 29622549 U1 DE29622549 U1 DE 29622549U1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- chimney
- power plant
- plant according
- updraft
- wall
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 57
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 12
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 10
- 230000002950 deficient Effects 0.000 claims description 7
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 claims description 6
- 238000003780 insertion Methods 0.000 claims description 5
- 230000037431 insertion Effects 0.000 claims description 5
- 239000001307 helium Substances 0.000 claims description 4
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 4
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 4
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 claims description 4
- 244000309464 bull Species 0.000 claims description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 claims description 3
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 2
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 4
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 3
- 239000004567 concrete Substances 0.000 description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 239000011150 reinforced concrete Substances 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003570 air Substances 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 210000000887 face Anatomy 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 210000001061 forehead Anatomy 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N nitrogen dioxide Inorganic materials O=[N]=O JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 238000013517 stratification Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D1/00—Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
- F03D1/04—Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor having stationary wind-guiding means, e.g. with shrouds or channels
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D9/00—Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
- F03D9/007—Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations the wind motor being combined with means for converting solar radiation into useful energy
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D9/00—Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
- F03D9/30—Wind motors specially adapted for installation in particular locations
- F03D9/34—Wind motors specially adapted for installation in particular locations on stationary objects or on stationary man-made structures
- F03D9/35—Wind motors specially adapted for installation in particular locations on stationary objects or on stationary man-made structures within towers, e.g. using chimney effects
- F03D9/37—Wind motors specially adapted for installation in particular locations on stationary objects or on stationary man-made structures within towers, e.g. using chimney effects with means for enhancing the air flow within the tower, e.g. by heating
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2240/00—Components
- F05B2240/10—Stators
- F05B2240/13—Stators to collect or cause flow towards or away from turbines
- F05B2240/131—Stators to collect or cause flow towards or away from turbines by means of vertical structures, i.e. chimneys
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2240/00—Components
- F05B2240/90—Mounting on supporting structures or systems
- F05B2240/92—Mounting on supporting structures or systems on an airbourne structure
- F05B2240/922—Mounting on supporting structures or systems on an airbourne structure kept aloft due to buoyancy effects
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
- Y02E10/46—Conversion of thermal power into mechanical power, e.g. Rankine, Stirling or solar thermal engines
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/728—Onshore wind turbines
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Description
• · 1· 1
Thomas Drabner
Bernard-Shaw-Str. 8
D - 01259 DresdenThomas Drabner
Bernard-Shaw-Str. 8
D-01259 Dresden
Aufwi ndkraftwerkUpdraft power plant
Die Erfindung betrifft ein Aufwindkraftwerk zur Gewinnung von Elektroenergie aus einem insbesondere durch solare Einstrahlung erzeugten Warmluftstrom, im wesentlichen bestehend aus einer Maschineneinheit, aus einem darauf aufgesetzten sowie wahlweise mit einer Verseilung am Boden gehalterten, röhrenartigen Kamin und aus einer die Maschineneinheit umfassenden, bodenbeabstandeten Flächenüberdachung, unter der eine zentralgerichtet strömende Warmluftschicht vorhanden ist, wobei die Flächenüberdachung, die Maschineneinheit und der Kamin in der genannten Reihenfolge baulich miteinander verbunden sind, wobei in der Maschineneinheit mindestens eine mit mindestens einem Generator verbundene Turbine eingebaut ist, über die der Warmluftstrom geleitet ist, und wobei vom Generator aus Stromleitungen zu einem vorgesehenen Stromnetz verlegt sind.The invention relates to a solar updraft power plant for generating electrical energy from a warm air flow generated in particular by solar radiation, essentially consisting of a machine unit, a tubular chimney placed thereon and optionally held to the ground by means of a cable, and a surface roof enclosing the machine unit, spaced from the ground, under which there is a centrally flowing layer of warm air, the surface roof, the machine unit and the chimney being structurally connected to one another in the order mentioned, the machine unit having at least one turbine connected to at least one generator, through which the warm air flow is conducted, and power lines being laid from the generator to a designated power grid.
Derartige Aufwindkraftwerke sind z.B. in den Druckschriften DE-OS 39 20 382, DE-OS 40 00 100 bzw. DE-OS 41 04 770 beschreiben und sind in verschiedenen Gebieten auf der Erdoberfläche zur Gewinnung von Elektroenergie vorgesehen. Hauptsächlich in Gebieten mit hoher solarer Einstrahlung kann die Flächenüberdachung aus großflächigen Kupferplatten-, Folien- oder Glasdachfeldern bestehen, unter denen die aufgeheizte Luftströmung mindestens eine Turbine, die in der aus massivem Material gebauten Maschineneinheit angeordnet ist und in Verbindung mit einem Generator steht, antreibt. Der oberhalb der Maschineneinheit befindliche, ebenfalls massive, aus Beton und/oder Stahl bestehende Kamin kann neben der Warmluftstromumhüllung Zusatzeinrichtungen, z.B. zur Kaminlängsachse zentral symmetrisch angeordnete, vertikale Zwischenwände enthalten, wie sie in der DE-OS 39 18 764 beschrieben sind. Die Beton- und/oder Stahlkamine können dabei eine Höhe, die maximal bei etwa 1000 m liegt, erreichen. Die massiven Kamine können auch wahlweise mittels einer Verseilung gehaltert sein. Allerdings ist eine massive und tiefe Fundamentierung erforderlich, damit das Gewicht des Kamins stabil gehaltert werden kann.Such updraft power plants are described, for example, in the publications DE-OS 39 20 382, DE-OS 40 00 100 and DE-OS 41 04 770 and are intended for the generation of electrical energy in various areas on the earth's surface. Mainly in areas with high solar radiation, the surface roofing can consist of large-area copper plate, foil or glass roof panels, under which the heated air flow drives at least one turbine, which is arranged in the machine unit made of solid material and is connected to a generator. The chimney located above the machine unit, also solid, made of concrete and/or steel, can contain additional devices in addition to the warm air flow enclosure, e.g. vertical partition walls arranged centrally symmetrically to the chimney's longitudinal axis, as described in DE-OS 39 18 764. The concrete and/or steel chimneys can reach a maximum height of around 1000 m. The massive chimneys can also be optionally supported by means of cables. However, a massive and deep foundation is required so that the weight of the chimney can be held securely.
Es ist in der Druckschrift VDI-Bericht Nr. 704/1988, Seite 145-173, ein in Manzanares/Spanien erbautes Versuchs-Aufwindkraftwerk beschrieben, das im wesentlichen den Treibhauseffekt, den Aufwind im Kamin und eine stromerzeugende Turbine miteinander verknüpft. Die vorhandene solare Einstrahlung erwärmt die Luft unter einer kollektorartigen Flächenüberdachung. Die zur Außenluft erzeugte Temperaturdifferenz erzeugt zwischen der Maschineneinheit und dem Kaminausgang ein Druckgefälle, das in kinetische Energie, den Aufwind, umwandelbar ist. Die kinetische Energie wird dabei mit der Turbine inIn the publication VDI report no. 704/1988, pages 145-173, an experimental updraft power plant built in Manzanares/Spain is described, which essentially combines the greenhouse effect, the updraft in the chimney and a power-generating turbine. The existing solar radiation heats the air under a collector-like roof. The temperature difference generated with the outside air creates a pressure gradient between the machine unit and the chimney outlet, which can be converted into kinetic energy, the updraft. The kinetic energy is converted into
mechanische und über einen Generator in elektrische Energie transformiert und an das örtliche Stromnetz abgegeben.mechanical and transformed into electrical energy via a generator and fed into the local power grid.
Die Effektivität der Elektroenergieerzeugung im Aufwindkraftwerk wird im wesentlichen von den Parametern - Kaminhöhe, Temperatur des Warmluftstroms und mittlere Außentemperatur - bestimmt, wobei wiederum die Temperatur des Warmluftstroms eine Funktion der Energieumsetzung der solaren Flächenüberdachung und die Außentemperatur eine Funktion der meteorologischen Temperaturschichtung darstellt. Zu beachten ist, daß die Wärmeverluste des Kamins möglichst gering zu halten sind, um die möglichst hoch anzustrebende Temperatur des Warmluftstroms nicht negativ zu beeinflussen.The effectiveness of the electrical energy generation in the solar updraft power plant is essentially determined by the parameters - chimney height, temperature of the warm air flow and average outside temperature - whereby the temperature of the warm air flow is a function of the energy conversion of the solar surface roof and the outside temperature is a function of the meteorological temperature stratification. It should be noted that the heat losses from the chimney should be kept as low as possible in order not to negatively influence the temperature of the warm air flow, which should be as high as possible.
Die örtlichen Bedingungen waren aber auch dann die Ursache dafür, daß der aus einer Blechröhre bestehende Kamin, der nur 195 m hoch war und einen Durchmesser von 5 m aufwies, einstürzte, was zur Folge hatte, daß das Versuchs-Aufwindkraftwerk (StromBASISWISSEN-Prospekt, Nr. 111/ 1996, Seite 7) demontiert wurde.However, the local conditions were also the reason why the chimney, which consisted of a sheet metal tube and was only 195 m high and had a diameter of 5 m, collapsed, which resulted in the experimental solar updraft power plant (StromBASISWISSEN brochure, No. 111/1996, page 7) being dismantled.
In dem VDI-Bericht Nr. 704 ist desweiteren beschrieben, daß der Bau eines Kamins bis zu einer Höhe von etwa maximal 1000 m technisch in verschiedenen Bauarten möglich ist. Die Kamine sind darin je nach ihrem Verhältnis - Höhe zu Durchmesser freistehend oder mit Halteseilen abgespannt, aus Stahlbeton oder in Seilnetz- bzw. Membranbauweise hergestellt. Die in Membranbauweise hergestellten Kamine sollen den Vorteil einer Erdbebensicherheit haben und besitzen auch weniger an Masse als die bislang errichteten massiven Kamine. An einem zentralen, mit Haiterungsseilen stabilisierten Pendelstab soll ein am Boden vorgefertigtes, verkleidetes Seilnetz hochgezogen und gespannt werden, das die Verkleidung haltern soll.The VDI report no. 704 also describes that the construction of a chimney up to a maximum height of about 1000 m is technically possible in various designs. Depending on their height to diameter ratio, the chimneys are free-standing or guyed with retaining ropes, made of reinforced concrete or in a cable net or membrane construction. The membrane-constructed chimneys are said to have the advantage of being earthquake-proof and also have less mass than the solid chimneys built to date. A prefabricated, clad cable net on the ground is to be pulled up and stretched on a central pendulum rod stabilized with retaining ropes, which is to hold the cladding.
Ein Nachteil der mit dem Pendelstab errichteten Verkleidung ist aber die kostenaufwendige Errichtung des ca. 1000 m hohen vertikalen Pendelstabes selbst, der die umfangsseitig verseilte Verkleidung laternenartig tragen soll.However, a disadvantage of the cladding constructed with the pendulum rod is the costly construction of the approximately 1000 m high vertical pendulum rod itself, which is intended to support the circumferentially stranded cladding like a lantern.
Aufbauend auf den aus dem Versuchs-Aufwindkraftwerk erhaltenen Kenntnissen ist aus der Druckschrift Focus-Magazin, Nr. 38/96, Seite 151-153 ein projektiertes Aufwindkraftwerk bekannt, das für Dauerbetrieb in indischen Wüstengebieten in größerer Anzahl errichtet werden soll. Die geplanten Aufwindkraftwerke besitzen demnach eine Maschineneinheit, in die eine Glaskollektorüberdachung mündet, unter deren mit Glas überspannter Fläche die Sonne Luft und Boden erwärmt. Die Heißluft strömt durch die zentrale Maschineneinheit hindurch, steigt empor und wird über die installierten Turbinen geleitet. Die aus Glas bestehende Flächenüberdachung soll z.B. 5400 m durchmessen. Weil der Boden tagsüber die Wärme aufnimmt und die gespeicherte Wärme nur langsam abgibt, können die Turbinen auch nachts betrieben werden. Über der Maschineneinheit sollen die Kamine bis ca. 1000 m in die Höhe ragen und trotz der Erfahrungen aus dem Versuchs-Aufwindkraftwerk in Manzanares weitgehend aus Stahlbeton gefertigt sein.Based on the knowledge gained from the experimental updraft power plant, a planned updraft power plant is known from the Focus Magazine, No. 38/96, pages 151-153, which is to be built in large numbers for continuous operation in Indian desert areas. The planned updraft power plants therefore have a machine unit into which a glass collector roof opens, under whose glass-covered surface the sun heats the air and the ground. The hot air flows through the central machine unit, rises and is guided over the installed turbines. The glass roof is to have a diameter of 5400 m, for example. Because the ground absorbs the heat during the day and only slowly releases the stored heat, the turbines can also be operated at night. The chimneys above the machine unit are to rise to a height of approx. 1000 m and, despite the experience from the experimental updraft power plant in Manzanares, are to be made largely of reinforced concrete.
Die aus Stahlbeton ausgebildeten Kamine sind einerseits sehr kostenaufwendig, wobei sowohl an die Maschineneinheit als auch an den röhrenartigen Kamin als Warmluftstromumhüllung andererseits hohe statische Stabilität gefordert ist, die nur durch eine kostenaufwendige, massive und tiefe Fundamentierung gewährleistet ist.The chimneys made of reinforced concrete are, on the one hand, very expensive, and, on the other hand, both the machine unit and the tubular chimney as a warm air flow enclosure require high static stability, which can only be ensured by a costly, massive and deep foundation.
In der Druckschrift "Isobretatel i Rationalisator", Heft 3 und 5/1975, ist ein Aufwindkraftwerk für Wüstengebiete auf der Basis der Aufwinderzeugung durch einen herrschendenIn the publication "Isobretatel i Rationalisator", Issue 3 and 5/1975, an updraft power plant for desert areas is described based on the generation of updrafts by a prevailing
4 · V ··ft4 · V ··ft
ft ft * · · ft ·ft ft * · · ft ·
Temperaturgradienten zwischen dem Wüstenboden und großer Höhe vorveröffentlicht, das eine Maschineneinheit mit einem aufgesetzten einwandigen Kamin aus flexiblem Material enthält. Der nach oben gerichtete Heißluftstrom am Tage ist in der Lage, bei seinem Emporsteigen die in der Maschineneinheit befindliche Turbine zu drehen. Nach Verlassen des Turbinenbereiches wird der Heißluftstrom im Kamin zum rotierenden Aufwind, der den leichten, konisch nach oben ausgebildeten Kamin aufrecht stellt.Temperature gradients between the desert floor and high altitudes have been pre-published, which contains a machine unit with a single-walled chimney made of flexible material on top. The upward-directed hot air flow during the day is able to rotate the turbine in the machine unit as it rises. After leaving the turbine area, the hot air flow in the chimney becomes a rotating updraft that keeps the light, conical chimney upright.
Zum Aufrichten und zur Halterung des aufgerichteten Kamins sollen andererseits in deren Innern an Halteseilen befestigte Fallschirme plaziert sein, die den Kamin während des Aufwindes strecken sollen. Der Kamin besitzt umlaufende Ringe, an denen die an den Halteseilen im Aufwind schwebenden Fallschirme befestigt sind.On the other hand, to erect and hold the erected chimney, parachutes attached to holding ropes should be placed inside the chimney, which should stretch the chimney during the updraft. The chimney has rings around it to which the parachutes floating on the holding ropes in the updraft are attached.
Während der nächtlichen Abkühlung des Wüstenbodens veringert sich die Kraft des aufsteigenden Warmluftstroms, so daß der flexibelwandige Kamin zusammenfallen kann und tags darauf nach Erhitzen des Wüstenbodens erneut aufgebaut wird.As the desert floor cools down at night, the force of the rising warm air flow decreases, allowing the flexible-walled chimney to collapse and be rebuilt the next day when the desert floor heats up.
Ein weiteres Problem besteht darin, daß durch die Rotation des Aufwindes auch der aus flexiblem Material bestehende Kamin unter Mithilfe der schwebenden, sich verdrehenden Fallschirme anfängt sich selbst zu verdrehen kann und somit sich bei feststehender Maschineneinheit in deren Richtung trotz halternder Seile nach unten spiralförmig eindreht und sich selbst derart durchmesserverkleinernd verschnürt, daß schließlich keine vertikale Warmluftströmung mehr möglich ist und der instabil gewordene Kamin schließlich zusammenfallen kann.A further problem is that the rotation of the updraft can also cause the chimney, which is made of flexible material, to begin to twist itself with the help of the floating, twisting parachutes and thus, when the machine unit is stationary, it spirals downwards in the direction of the parachute despite the holding ropes and constricts itself, reducing its diameter to such an extent that vertical warm air flow is no longer possible and the chimney, which has become unstable, can finally collapse.
Um die Defektempfindlichkeit des bekannten Aufwindkraftwerkes mit dem flexibelwandigen Kamin zu verringern, ist nachfolgend in der Druckschrift DE-OS 39 18 764 ein verbessertes Aufwindkraftwerk beschrieben, in der ebenfalls ein weicher flexibler einwandiger, röhrenartiger Kamin vorgeschlagen ist. Der Kamin weist dort allerdings in seinem unteren Teil eine feste, massive, die kaminverschnürende Eindrehung vermeidende Ausbildung und nur in seinem oberen Teil nur die flexible Ausbildung auf, die vom festen Teil unterstützt wird und durch den vertikal nach oben strömenden, insbesondere axial rotierenden Aufwind aufrecht gehalten wird, wobei eine Kaminhöhe von ca. 1000 m nicht erreichbar ist. Um den Kamin dennoch aufzurichten, sind im Aufwindraum am oberen Endbereich Ventileinrichtungen angeordnet, die z.B. aus aufgeblasenen, den Kaminausgang verschließenden Gas-/Luftballonen sein können und die aufströmende Warmluft solange zurückhalten, bis sich der flexible Kamin aufgerichtet hat. Nach dessen Aufrichten öffnen sich bei einem voreingestellten Überdruck im Aufwindraum des Kamins die Ventile, d.h. die innen befindlichen Ballone werden derart unter Druckverminderung geöffnet, daß langsam druckgesteuert die Warmluft vertikal aus dem sich allmählich öffnenden konischen Kamin entströmen kann. Der Kamin kann demzufolge als solcher nur durch den vorhandenen inneren Überdruck aus eigener Kraft bestehen. Nachteilig ist es, daß bei Unterbrechung des tagsüber am Boden entstehenden Warmluftstromes bei Übergang in den Nachtbereich mit Nachlassen der Stärke des Warmluftstromes auch der Kamin zusammenfällt bzw. -dreht oder aber nur mittels eingeblasener, kostenaufwendiger Fremdwarmluft aufrecht stehen bleiben kann.In order to reduce the susceptibility to defects of the known updraft power plant with the flexible-walled chimney, an improved updraft power plant is described in the following publication DE-OS 39 18 764, in which a soft, flexible, single-walled, tube-like chimney is also proposed. However, the chimney has a solid, massive design in its lower part, which avoids the twisting of the chimney and only the flexible design in its upper part, which is supported by the solid part and is held upright by the vertically upward flowing, in particular axially rotating updraft, whereby a chimney height of approx. 1000 m cannot be achieved. In order to erect the chimney anyway, valve devices are arranged in the updraft chamber at the upper end area, which can, for example, be made of inflated gas/air balloons that close the chimney outlet and hold back the warm air flowing up until the flexible chimney has erected. After it has been erected, the valves open when there is a preset overpressure in the chimney's updraft space, i.e. the balloons inside are opened with a reduction in pressure in such a way that the warm air can slowly flow vertically out of the gradually opening conical chimney under pressure control. The chimney can therefore only exist as such through its own power due to the existing internal overpressure. The disadvantage is that if the warm air flow that develops on the ground during the day is interrupted, the chimney collapses or rotates when the strength of the warm air flow decreases at night, or it can only remain upright by blowing in expensive external warm air.
Um der auch hier in höheren Bereichen des Kamins geringer intensiv auftretenden, verschnürenden Verdrehung abzuhelfen, wird die Maschineneinheit auf einem schwimmenden Hohlring inIn order to remedy the constricting twisting, which also occurs here to a lesser extent in the higher areas of the chimney, the machine unit is mounted on a floating hollow ring in
• ■ « I• ■ « I
j.7 -'j.7 -'
einem Becken gelagert, der sich bei vorhandenem, in dem Kamin rotierendem Warmluftstrom ebenfalls dreht. In Wüstengebieten ist solch eine schwimmende Maschineneinheit zu kostenaufwendig. stored in a basin that also rotates when there is a flow of warm air rotating in the chimney. In desert areas, such a floating machine unit is too expensive.
Desweiteren ist der bekannte Kamin mit großer Wahrscheinlichkeit nicht zu einer regelbaren kontinuierlichen Leistung fähig, da der Temperaturgradient oft tagwechselnde, verschiedene Werte aufweisen kann.Furthermore, the known fireplace is most likely not capable of a controllable continuous output, since the temperature gradient can often have different values that change from day to day.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Aufwindkraftwerk zu schaffen, bei dem die Kaminhöhe über die gemäß im Stand der Technik genannte Höhe von ca. 1000 m hinaus unproblematisch verlängert werden kann und bei dem der Kamin sich auf unterhalb befindliche Bauteile statisch nicht abstützt. Außerdem soll das Aufwindkraftwerk aus einzelnen Bauteilen modular montier- und demontierbar und somit transportabel ausgebildet sein. Schließlich soll der Wärmeverlust des Aufwindes im Kamin weitgehend verringert werden.The invention is based on the task of creating an updraft power plant in which the chimney height can be extended without any problems beyond the height of approx. 1000 m specified in the prior art and in which the chimney is not statically supported by components located below. In addition, the updraft power plant should be modularly assembled and disassembled from individual components and thus transportable. Finally, the heat loss of the updraft in the chimney should be reduced as much as possible.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß im erfindungsgemäßen Aufwindkraftwerk der Kamin eine flexibelwandige, gasundurchlässige Ummantelung aufweist, die in Verbindung mit mindestens einem mit einem Traggas gefüllten Hohlkörpergebilde steht, das den Kamin selbsttragend gestreckt aufrecht hält.The object is achieved in that in the updraft power plant according to the invention the chimney has a flexible-walled, gas-impermeable casing which is connected to at least one hollow body structure filled with a lifting gas, which keeps the chimney stretched upright in a self-supporting manner.
Das Aufwindkraftwerk besteht im wesentlichen aus einer Maschineneinheit, aus einem darauf aufgesetzten sowie wahlweise mit einer Verseilung am Boden gehalterten, röhrenartigen Kamin und aus einer die Maschineneinheit umfassenden, bodenbeabstandeten Flächenüberdachung, unter der eine zentral gerichtete Warmluftströmung vorhanden ist. Die Flächenüberdachung, die Maschineneinheit und der Kamin sind in der genannten ReihenfolgeThe updraft power plant essentially consists of a machine unit, a tubular chimney placed on top of it and optionally secured to the ground with a cable, and a surface roof covering the machine unit, spaced from the ground, under which there is a centrally directed warm air flow. The surface roof, the machine unit and the chimney are arranged in the order mentioned.
baulich miteinander verbunden, wobei in der Maschineneinheit mindestens eine mit mindestens einem Generator verbundene Turbine eingebaut ist, über die der Warmluftstrom geleitet ist. Vom Generator aus sind Stromleitungen zu einem vorgesehenen Stromnetz verlegt.structurally connected to one another, with at least one turbine connected to at least one generator being installed in the machine unit, through which the warm air flow is directed. Power lines are laid from the generator to a designated power grid.
Dadurch, daß der Kamin erfindungsgemäß selbsttragend ausgebildet ist, kann der Kamin gegenüber bekannten Kaminen höhenmäßig wesentlich verlängert werden.Because the chimney is designed to be self-supporting according to the invention, the chimney can be extended significantly in height compared to known chimneys.
Eine Fundamentierung zur Aufnahme des Kamingewichtes kann entfallen und das Risiko des Einstürzens sowohl bei angreifenden äußeren witterungsbedingten Kräften als auch bei tektonischen Verwerfungen sind damit ausgeschlossen.There is no need for a foundation to support the weight of the chimney and the risk of collapse due to external weather-related forces as well as tectonic faults is thus eliminated.
Die flexibelwandige Ummantelung enthält mindestens zwei voneinander beabstandete, jeweils stirnseitig miteinander verbundene, einen Zwischenraum bildende, umlaufende Wandungen, wobei im innerhalb der inneren Wandung befindlichen Aufwindraum der Warmluftstrom geführt und der Zwischenraum zwischen den Wandungen mit Luft oder Gas, insbesondere mit Traggas, vorzugsweise mit Helium gefüllt ist.The flexible-wall casing contains at least two circumferential walls that are spaced apart from one another and connected to one another at the end and form an intermediate space, whereby the warm air flow is guided in the updraft space located within the inner wall and the intermediate space between the walls is filled with air or gas, in particular with lifting gas, preferably with helium.
Das mit Traggas gefüllte Hohlkörpergebilde kann vertikal oberhalb des Kamins, insbesondere oberhalb des Kaminausgangs befestigt angeordnet sein und einen Ballon, einen Hohlring und/oder einen aerodynamischen fernbedienbaren, steuerbaren Hohlkörper od.dgl. darstellen.The hollow body structure filled with lifting gas can be arranged vertically above the chimney, in particular above the chimney exit, and can represent a balloon, a hollow ring and/or an aerodynamic, remote-controlled, controllable hollow body or the like.
In einer anderen Ausbildung des Hohlkörpergebildes ist in der mit der erfindungsgemäßen Mehrfachwandung ausgebildeten Ummantelung mindestens eine Doppelwandung mit dem vorhandenen Zwischenraum als ein mit Traggas gefülltes HohlkörpergebildeIn another embodiment of the hollow body structure, in the casing formed with the multiple wall according to the invention, at least one double wall with the existing space is formed as a hollow body structure filled with lifting gas
—**9 ——**9 —
vorgesehen, das wandseitig aus vorzugsweise gleichem gasdichtem Material wie die innere, den Warmluftstrom führende Wandung besteht und im gasgefüllten Zustand einen Wärmedämmschutz gegen den Wärmeverlust des Warmluftstroms darstellt.provided, which preferably consists of the same gas-tight material on the wall side as the inner wall that carries the warm air flow and, when filled with gas, provides thermal insulation protection against heat loss from the warm air flow.
Um das Aufwindkraftwerk montagefreundlich auszubilden, kann der Kamin segmentiert und zweckmäßigerweise aus mindestens zwei Segmenten etagenartig übereinander zusammengesetzt sein. Dabei sind die Segmente zumindest im Bereich ihres stirnseitigen Oberrandumfangs mit jeweils einem traggasgefüllten torusartigen Hohlring versehen, der an den oberen Teil der Mehrfachwandungen separat umfassend angebunden und/oder darin umfangsintegriert sein kann.In order to make the solar updraft power plant easy to assemble, the chimney can be segmented and conveniently composed of at least two segments stacked one above the other. The segments are each provided with a torus-like hollow ring filled with lifting gas, at least in the area of their frontal upper edge circumference, which can be separately connected to the upper part of the multiple walls and/or integrated into the circumference.
Die Segmente sind vorzugsweise beidstirnseitig oben und unten mit reifenartigen Hohlringen versehen, wobei vorzugsweise der jeweils untere Hohlring mit Luft und der obere Hohlring mit Traggas gefüllt sind.The segments are preferably provided with tire-like hollow rings on both ends, at the top and bottom, whereby the lower hollow ring is preferably filled with air and the upper hollow ring is filled with lifting gas.
Um die Segmente übereinander zusammenzufügen, haben die Segmente an ihren oben und unten befindlichen, stirnseitigen umlaufenden Rändern Rastelemente, insbesondere Einfügungselemente bzw. Aufnehmungselemente, von denen vorzugsweise mindestens eine gegensätzliche Art der korrespondierenden Rastelemente gas- oder luftgefüllt verrastbar ausgebildet ist, so daß jeweils zwei benachbarte Segmente bei Einfüllung von Gas, Traggas oder Luft fest miteinander verbindbar sind. Die beiden Arten der korrespondierenden Rastelemente sind aufblasbar und verrasten sich durch zunehmende Füllung miteinander hintergreifend, so daß die Segmente des Kamins etagenweise übereinander halternd montierbar sind.In order to join the segments together on top of each other, the segments have locking elements on their top and bottom, front-side, peripheral edges, in particular insertion elements or receiving elements, of which preferably at least one opposite type of the corresponding locking elements is designed to be gas- or air-filled so that two adjacent segments can be firmly connected to each other when filled with gas, carrier gas or air. The two types of corresponding locking elements are inflatable and lock into one another as they become increasingly full, so that the segments of the chimney can be mounted one above the other in a holding manner, level by level.
Durch gesteuertes Öffnen der gasgefüllten Rastelemente jeweils zweier übereinander verbundener Segmente ist mindestens ein Segment lösbar, insbesondere ein defektes Segment auswechselbar.By controlled opening of the gas-filled locking elements of two segments connected one above the other, at least one segment can be released, and in particular a defective segment can be replaced.
Um die Montage einfacher durchzuführen, sind die Segmente von Seiten der Material- und Formausbildung weitgehend symmetrisch aufgebaut. Um die Segmente in ihrer Längsrichtung stabil aufgerichtet auszubilden, sind in den zugeordneten Zwischenräumen bzw. wandungsbezogenen Hohlkörpergebilden vorzugsweise Gase unterschiedlicher Dichte vorhanden.To make assembly easier, the segments are largely symmetrical in terms of material and shape. To ensure that the segments are stable in their longitudinal direction, gases of different densities are preferably present in the associated gaps or wall-related hollow body structures.
Demzufolge- ist bei vorgegebener Verbindung zweier baulich weitgehend symmetrisch ausgebildeter Segmente mit beidstirnseitig vorhandenen Hohlringen der jeweils oben befindliche Hohlring mit Traggas und der untere Hohlring mit Luft gefüllt.Consequently, given a connection between two structurally largely symmetrical segments with hollow rings on both ends, the upper hollow ring is filled with lifting gas and the lower hollow ring is filled with air.
Zur Gas-/Luftversorgung der Hohlkörpergebilde, d.h. zum ersten der freien Zwischenräume zwischen den beabstandeten Wandungen und zum zweiten der Hohlringe sind längs der zugeordneten Verseilung pneumatische Versorgungsleitungen vom Boden aus verlaufend ein- bzw. angebunden vorgesehen.For the gas/air supply of the hollow body structures, i.e. to the first of the free spaces between the spaced walls and to the second of the hollow rings, pneumatic supply lines are provided running from the floor or connected along the associated stranding.
Vorzugsweise stellt das Basissegment des Kamins im Bereich der Maschineneinheit ein mehrwand- bzw. stxrnsextenverstärktes Segment dar.Preferably, the base segment of the chimney in the area of the machine unit is a multi-wall or star-six reinforced segment.
Das obere Endsegment des Kamins ist vorzugsweise ein wärmeschutzverstärktes Segment, das mindestens eine beabstandete Wandung zumindest im zugehörigen Mittelteil mehr aufweist als die Mehrfachwandungen darunter befindlicher Segmente haben.The upper end segment of the chimney is preferably a thermally reinforced segment which has at least one more spaced wall, at least in the associated middle section, than the multiple walls of the segments located below it.
Der Aufbau des Kamins wird durchgeführt, indem die Segmente derart übereinandergereiht angeordnet und befestigt werden, daß das Endsegment zuerst und das unten befindliche Basissegment zuletzt in der Segmentreihenfolge montiert werden.The chimney is constructed by arranging and fastening the segments one above the other in such a way that the end segment is mounted first and the base segment below is mounted last in the segment sequence.
Je nach örtlichen meteorologischen Bedingungen ist das hauptsächlich die Mehrfachwandungen enthaltende Mittelteil der Segmente im Längsschnitt weitgehend parallel oder elliptisch oder hyperbolisch od.dgl. ausgebildet.Depending on local meteorological conditions, the middle part of the segments, which mainly contains the multiple walls, is largely parallel or elliptical or hyperbolic or similar in longitudinal section.
Die von dem Kamin aus divergent in Richtung zum Boden verlaufenden, wahlweise angebrachten Halterungsseile sind mit Spannelementen versehen, mit denen die Kaminhöhe, insbesondere bei Segmentwechsel veränderlich einstellbar ist.The optionally attached support cables, which run divergently from the chimney towards the ground, are equipped with tensioning elements with which the chimney height can be adjusted, especially when changing segments.
Die Erfindung eröffnet die Möglichkeit, durch die Aufnahme von mindestens einem die vertikale Kaminachse stabilisierenden Traggaskörper an bzw. in die bauliche Ausbildung des Kamins eine lastfreie Ausbildung des Kamins zu schaffen.The invention opens up the possibility of creating a load-free design of the chimney by incorporating at least one supporting gas body stabilizing the vertical chimney axis on or in the structural design of the chimney.
Dadurch, daß der Kamin jederzeit demontiert und an anderen Orten wieder aufgebaut werden kann, ist es möglich, die Maschineneinheit selbst mobil auszubilden oder auf einer mobilen Unterlage zu einem anderen Ort mit stärker nutzbarer solarer Einstrahlung oder je nach wirtschaftlichem Bedarf zu einem Ort geringerer Aufwendungen zu transportieren. Mit schnell montier- und demontierbaren sowie transportierbaren Flächenüberdachungen kann ein bedarfgerechtes, kostengünstiges Aufwindkraftwerk erstellt werden. Bodenbetongründungen sind daher nicht mehr notwendig, was zu weiteren Kostenexnsparungen führt.Because the chimney can be dismantled and rebuilt at other locations at any time, it is possible to make the machine unit itself mobile or to transport it on a mobile base to another location with more usable solar radiation or, depending on economic needs, to a location with lower costs. With surface roofs that can be quickly assembled, dismantled and transported, a demand-oriented, cost-effective updraft power plant can be created. Soil concrete foundations are therefore no longer necessary, which leads to further cost savings.
Zweckmäßig ist es, daß an jedem vorgesehenen Hohlkörpergebilde, insbesondere am traggasgefüllten Hohlkörper (Ballon) ein sich selbst und den Kamin fixierendes, zentrierendes Navigationssystem angebracht ist, das vorzugsweise mittels mindestens eines am Hohlkörpergebilde angebrachten Solar- und/oder solaraufladbaren Akkumulatorelements energetisch versorgbar ist und somit das Hohlkörpergebilde samt des restlichen Teils des Kamins vorzugsweise mittels eines flugtechnischen Steuersystems in einer zum Bodenberreich stationären Position festlegt.It is expedient that a centering navigation system is attached to each hollow body structure provided, in particular to the hollow body (balloon) filled with lifting gas, which system fixes itself and the chimney and can preferably be supplied with energy by means of at least one solar and/or solar-rechargeable accumulator element attached to the hollow body structure and thus fixes the hollow body structure together with the remaining part of the chimney in a stationary position relative to the ground, preferably by means of an aeronautical control system.
Weiterbildungen und vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in weiteren Unteransprüchen ausgeführt.Further developments and advantageous embodiments of the invention are set out in further subclaims.
Die Erfindung wird anhand mehrerer Ausführungsbeispiele mittels mehrerer Zeichnungen näher erläutert.The invention is explained in more detail using several embodiments and several drawings.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Aufwindkraftwerks,Fig. 1 is a perspective view of a solar updraft power plant according to the invention,
Fig. 2 eine schematische Seitenansicht gemäß Fig.l,Fig. 2 is a schematic side view according to Fig.l,
Fig. 3 einen vergrößerten Ausschnitt der Seitenansicht des unteren Maschineneinheit und Kamin verbindenden Bereiches und des oberen Ausgangsbereiches des Kamins nach Fig. 2,Fig. 3 shows an enlarged section of the side view of the lower area connecting the machine unit and the chimney and the upper exit area of the chimney according to Fig. 2,
Fig. 4 eine schematisehe Darstellung des Kamins mit einer gestreckten Mehrfachwandung in Seitenansicht,Fig. 4 a schematic representation of the chimney with an elongated multiple wall in side view,
Fig. 5 eine schematische Seitenansicht eines verseilten Kamins, der aus mehreren Segmenten besteht,Fig. 5 is a schematic side view of a stranded chimney consisting of several segments,
Fig. 6 eine vergrößerte Darstellung der Verrastungsbereiches zweier benachbarter Segmente längs der Kreislinie I in Fig. 5,Fig. 6 an enlarged view of the locking area of two adjacent segments along the circular line I in Fig. 5,
Fig. 7 ein etwa mittiger Querschnitt durch ein Segment gemäß Fig. 5 mit zusätzlich außenwandig angeordneten luftgefüllten Längshohlrippen undFig. 7 an approximately central cross-section through a segment according to Fig. 5 with additional air-filled longitudinal hollow ribs arranged on the outside wall and
Fig. 8 ein etwa mittiger Querschnitt durch einen Kamin bzw. ein Segment mit einer Doppelwandung, die zusätzlich mittels radial gerichteter Längszwisehenwände miteinander verbunden sind, wobei in den Zwischenräumen je nach Bedarf Luft oder Traggas eingefüllt ist.Fig. 8 is an approximately central cross-section through a chimney or a segment with a double wall, which are additionally connected to one another by means of radially directed longitudinal intermediate walls, with air or lifting gas being filled into the spaces between them as required.
In den folgenden Figuren 1 bis 8 werden für gleiche Teile die gleichen Bezugszeichen verwendet.In the following figures 1 to 8, the same reference numerals are used for the same parts.
In den Fig. 1,2 und 3 ist ein erfindungsgemäßes Aufwindkraftwerk 1 zur Gewinnung von Elektroenergie aus einem insbesondere durch solare Einstrahlung erzeugten Warmluftstrom (Aufwind) 15 dargestellt. Es besteht im wesentlichen aus einem mit mindestens einer großen vertikalen und mehreren seitlichen Durchbrüchen 12,11 versehenen Maschineneinheit 4, aus einem auf der Maschineneinheit 4 vertikal aufgesetzten Kamin 2 und aus einer die Maschineneinheit 4 umfassenden, zum Boden 20 beabstandeten Flächenüberdachung 3, unter der eine zentralgerichtet strömende Warmluftschicht 16, die sich zum vertikal steigenden Warmluftstrom 15 ausbildet, vorhanden ist. Die Flächenüberdachung 3, die Maschineneinheit 4 und der Kamin 2 sind in der genannten Reihenfolge baulich miteinander verbunden, wobei in der Maschineneinheit mindestens eine mit mindestens einem Generator 6 verbundene Turbine 5 eingebaut ist, über die der Warmluftstrom 15 geleitet ist. Vom Generator 6 aus sindIn Figs. 1, 2 and 3, an updraft power plant 1 according to the invention is shown for generating electrical energy from a warm air flow (updraft) 15 generated in particular by solar radiation. It consists essentially of a machine unit 4 provided with at least one large vertical and several lateral openings 12, 11, a chimney 2 placed vertically on the machine unit 4 and a surface roof 3 surrounding the machine unit 4, spaced from the ground 20, under which there is a centrally flowing warm air layer 16 which forms the vertically rising warm air flow 15. The surface roof 3, the machine unit 4 and the chimney 2 are structurally connected to one another in the order mentioned, with at least one turbine 5 connected to at least one generator 6 being installed in the machine unit, through which the warm air flow 15 is guided. From the generator 6,
Stromleitungen 17,18 zu einem vorgesehenen Stromnetz 19 verlegt. Power lines 17,18 are laid to a designated power grid 19.
Erfindungsgemäß weist der Kamin 2 eine flexibelwandige, gasundurchlässige Ummantelung 51 auf, die in Verbindung mit mindestens einem mit einem Traggas TG gefüllten Hohlkörpergebilde 7 steht, das den Kamin 2 selbsttragend gestreckt aufrecht hält.According to the invention, the chimney 2 has a flexible-walled, gas-impermeable casing 51, which is connected to at least one hollow body structure 7 filled with a carrier gas TG, which keeps the chimney 2 stretched upright in a self-supporting manner.
Die flexibelwandige Ummantelung 51 umfaßt mindestens zwei voneinander beabstandete, jeweils stirnseitig miteinander verbundene, einen Zwischenraum 23 bildende Wandungen 21,22, wobei im innerhalb der inneren Wandung 21 befindlichen Aufwindraum 73 der Warmluftstrom 15 geführt und der Zwischenraum 23 zwischen den Wandungen 21,22 mit Gas G, insbesondere mit Traggas TG, vorzugsweise mit Helium oder mit Luft L gefüllt ist.The flexible-wall casing 51 comprises at least two walls 21, 22 which are spaced apart from one another and connected to one another at the end faces and form an intermediate space 23, the warm air flow 15 being guided in the updraft space 73 located within the inner wall 21 and the intermediate space 23 between the walls 21, 22 being filled with gas G, in particular with lifting gas TG, preferably with helium or with air L.
Das in Fig. 1 gezeigte, mit Traggas TG gefüllte Hohlkörpergebilde 7 ist ein Ballon 7, der vertikal oberhalb des Kamins 2, insbesondere oberhalb des Kaminausgangs 13 befestigt angeordnet ist.The hollow body structure 7 shown in Fig. 1 and filled with lifting gas TG is a balloon 7 which is arranged vertically above the chimney 2, in particular above the chimney outlet 13.
Der Ballon 7 kann dabei als ein aerodynamischer steuerbarer, fernbedienbarer Hohlkörper ausgebildet sein. Dabei kann an jedem vorgesehenen Hohlkörpergebilde 7, insbesondere am traggasgefüllten Hohlkörper (Ballon) ein sich selbst und den Kamin 2 fixierendes, zentrierendes Navigationssystem 74 angebracht sein, das vorzugsweise mittels mindestens eines am Hohlkörpergebilde 7 angebrachten Solar- und/oder solaraufladbaren Akkumulatorelements energetisch versorgbar ist und das Hohlkörpergebilde 7 samt des restlichen Teils des Kamins 2 vorzugsweise mittels eines flugtechnischen (nicht eingezeichneten) Steuersystems in einer zum Bodenbereich stationären Position festlegt.The balloon 7 can be designed as an aerodynamic, controllable, remote-controlled hollow body. A centering navigation system 74 that fixes itself and the chimney 2 can be attached to each hollow body structure 7 provided, in particular to the lifting gas-filled hollow body (balloon), which can preferably be supplied with energy by means of at least one solar and/or solar-rechargeable accumulator element attached to the hollow body structure 7 and fixes the hollow body structure 7 together with the remaining part of the chimney 2 in a stationary position relative to the ground area, preferably by means of an aeronautical control system (not shown).
Oberhalb des Turbinenbereiches kann in der Maschineneinheit 4 bzw. im Kamin 2 ein Gleichrichter 75 zur Erzeugung einer Rohrströmung vorhanden sein, wobei der Gleichrichter 75 vorzugsweise ein als Längsröhren aufweisender Einbau ausgebildet ist. Zusätzlich können im Aufwindraum 73 entstehende Wandkräfte, die bei rotationssymmetrischen Grenzschichten als Sekundärströmungen entstehen, durch (nicht eingezeichnete) innere Längsrippen oder Reliefstrukturen abgeschwächt bzw. aufgelöst werden.Above the turbine area, a rectifier 75 for generating a pipe flow can be present in the machine unit 4 or in the chimney 2, whereby the rectifier 75 is preferably designed as an installation having longitudinal tubes. In addition, wall forces arising in the updraft chamber 73, which arise as secondary flows in rotationally symmetrical boundary layers, can be weakened or dissolved by internal longitudinal ribs or relief structures (not shown).
An den beiden Stirnseiten des Kamins 2 sind, wie in Fig. 3 gezeigt ist, jeweils eine ringförmige bzw. scheibenförmige Halterungseinrichtung 56,57 angeordnet, die den Kamineingang 58 zum Maschineneinheitsvertikaldurchbruch 12 sowie den Kaminausgang 13 stabil haltern. Die untere Halterungseinrichtung 56 ist an der Maschineneinheit 4 befestigt, die obere Halterungseinrichtung 57 steht über die Halterungselemente 9 und Halteseile 10 mit dem der Kamin aufrecht halternden Ballon 7 in fester Verbindung.As shown in Fig. 3, a ring-shaped or disc-shaped mounting device 56, 57 is arranged on each of the two end faces of the chimney 2, which stably holds the chimney inlet 58 to the machine unit vertical opening 12 and the chimney outlet 13. The lower mounting device 56 is attached to the machine unit 4, the upper mounting device 57 is firmly connected to the balloon 7 that holds the chimney upright via the mounting elements 9 and holding cables 10.
Um die Halterungseinrichtungen 56,57 fest an den Kamin 2 zu haltern, können z.B. innerhalb der Doppelwandung 21,22 innerhalb des Zwischenraums 23 an den Stirnseiten der Kaminöffnungen 13,58 je ein Halterungsring 59 bzw. 60 eingebracht sein, die mit den zugeordneten Halterungseinrichtungen 56,57 verbunden sind. Über die untere Halterungseinrichtung 56 ist vorzugsweise eine pneumatische Versorgungsleitung 61 an die Doppelwandung 21,22 angeschlossen.In order to hold the mounting devices 56, 57 firmly to the chimney 2, a mounting ring 59 or 60 can be inserted, for example, within the double wall 21, 22 within the intermediate space 23 on the front sides of the chimney openings 13, 58, which are connected to the associated mounting devices 56, 57. A pneumatic supply line 61 is preferably connected to the double wall 21, 22 via the lower mounting device 56.
In der in Fig. 4 gezeigten mit der Dreifachwandung 24 ausgebildeten flexiblen Ummantelung 51 ist mindestens eine Doppelwandung 25 mit dem Zwischenraum 26 als ein mit Traggas TG gefülltes Hohlkörpergebilde 25,26 vorhanden, das wandseitigIn the flexible casing 51 shown in Fig. 4 with the triple wall 24, there is at least one double wall 25 with the intermediate space 26 as a hollow body structure 25,26 filled with lifting gas TG, which on the wall side
— •&Igr;&ogr; —···♦··· ·· #»—•&Igr;&ogr;—···♦··· ·· #»
vorzugsweise aus gleichem gasdichtem Material wie die innere Wandung 21 besteht und im gefüllten Zustand einen zusätzlichen Wärmedämmschutz für den Warmluftstrom 15 darstellt. Der andere Zwischenraum 27 der Doppelwandung 62 ist in der Regel mit Luft L gefüllt.preferably consists of the same gas-tight material as the inner wall 21 and, when filled, represents additional thermal insulation for the warm air flow 15. The other intermediate space 27 of the double wall 62 is usually filled with air L.
Die zylinder- bzw. kegelstumpfartigen Wände der Dreifachwandung 24 sind im gasgefüllten Zustand der Zwischenräume 26,27 vorzugsweise im Bereich des Kamineingangs 58 im Querschnitt Ql weniger voneinander beabstandet als im Querschnitt Q2 im Bereich des bodenfernen Kaminausgangs 13.The cylindrical or truncated cone-shaped walls of the triple wall 24 are, in the gas-filled state of the intermediate spaces 26,27, preferably in the area of the chimney inlet 58 in cross section Q1 less spaced apart from one another than in cross section Q2 in the area of the chimney outlet 13 remote from the floor.
Im Bereich des Kamineingangs 58 und -ausgangs 13 sind jeweils stirnseitig am Kamin 2 vorzugsweise ringartige Halterungsstirnscheiben 63,64 befestigt, die jeweils die Halterung bzw. Befestigung zur Maschineneinheit 4 bzw. zum Ballon 7 unterstützen.In the area of the chimney inlet 58 and outlet 13, preferably ring-shaped mounting face plates 63,64 are attached to the front of the chimney 2, which support the mounting or attachment to the machine unit 4 or to the balloon 7.
Der Kamin 2 kann aber auch, wie in Fig. 5 dargestellt, aus mindestens zwei etagenartig übereinander angeordneten Segmenten 28,29,30 zusammengesetzt sein.However, the chimney 2 can also, as shown in Fig. 5, be composed of at least two segments 28, 29, 30 arranged one above the other in tiers.
Im folgenden ist nur ein Beispiel der möglichen Ausbildungen verwendbarer Segmente beschrieben, wobei hier nicht unbedingt ein beabstandeter, oberhalb des Kaminausgangs 13 befindlicher, z.B. Helium als Traggas TG enthaltender Ballon 7 zugeordnet angebracht ist.In the following, only one example of the possible designs of usable segments is described, whereby here it is not necessarily necessary to have a balloon 7 located at a distance above the chimney outlet 13, e.g. containing helium as the lifting gas TG.
Um gute Standbedingungen zu erreichen, sind die Segmente 28,29,30 des Kamins 2 im Bereich ihres oberen stirnseitigen Randumfangs mit jeweils einem traggasgefüllten torusartigen Hohlring 31,36,32 versehen, die jeweils an den zugeordneten oberen Teil der Doppel- bzw. Dreifachwandungen 65;66 separatIn order to achieve good standing conditions, the segments 28, 29, 30 of the chimney 2 are each provided with a toroidal hollow ring 31, 36, 32 filled with carrier gas in the area of their upper front edge circumference, which are each separately attached to the associated upper part of the double or triple walls 65; 66.
umfassend aufgesetzt angebunden und/oder darin umfangsintegriert sind.are comprehensively connected and/or comprehensively integrated.
Auch am unteren stirnseitigen Randumfang sind zur Verbesserung der Ankopplungsbedingungen vorzugsweise torusartige an den Segmenten 28,29,30 angebundene Hohlringe 52,35 vorhanden. Damit sind die Segmente 28,29,30 vorzugsweise beidstirnseitig oben und unten mit Hohlringen 35,36 versehen, wobei zweckmäßigerweise der jeweils untere Ring 52,35 mit Luft L und der obere Ring 31,36,32 mit Traggas TG füllbar sind. Dadurch, daß die jeweils zugeordneten, traggasgefüllten oberen Hohlringe 31,36,32 zur Streckung des Kamins 2 beitragen bzw. bei entsprechend großer voluminöser Ausbildung die Streckung des Kamins 2 gänzlich übernehmen und somit dessen aufrechten Stand dauerhaft herbeiführen können, braucht der Ballon 7 nur wahlweise eingesetzt sein.To improve the coupling conditions, there are also preferably torus-shaped hollow rings 52,35 attached to the segments 28,29,30 on the lower edge of the front side. The segments 28,29,30 are thus preferably provided with hollow rings 35,36 on both ends, top and bottom, whereby the lower ring 52,35 can be filled with air L and the upper ring 31,36,32 with lifting gas TG. Because the respective upper hollow rings 31,36,32 filled with lifting gas contribute to the stretching of the chimney 2 or, if the structure is sufficiently large, take over the stretching of the chimney 2 entirely and can thus ensure that it remains upright permanently, the balloon 7 only needs to be used selectively.
Bei einer wahlweise zusätzlichen oder auch bei einer generell halternden Verseilung 41 des Kamins 2 mit den Halterungsseilen 47,48 der übereinander stirnseitig verbundenen Segmente 28,29,30 können die pneumatischen Versorgungsleitungen 39,40 zur Gas-/Luftversorgung für die Hohlkörpergebilde - z.B. für die Zwischenräume 68 und Hohlringe 52,31,35,36,32 - längs der zugeordneten Verseilung 41 verlaufend vom Boden 20 aus angeordnet sein. Vorzugsweise ist die Verseilung 41 an segmentumfassenden Stützhalteringen 69,70 angebunden, über die auch vorzugsweise die pneumatischen Versorgungsleitungen 39,40 angekoppelt sind.In the case of an optional additional or generally supporting cabling 41 of the chimney 2 with the support cables 47,48 of the segments 28,29,30 connected one above the other at the front, the pneumatic supply lines 39,40 for the gas/air supply for the hollow body structures - e.g. for the intermediate spaces 68 and hollow rings 52,31,35,36,32 - can be arranged along the associated cabling 41 running from the floor 20. The cabling 41 is preferably connected to segment-encompassing support rings 69,70, via which the pneumatic supply lines 39,40 are also preferably coupled.
Die von dem Kamin 2 aus divergent in Richtung zum Boden 20 verlaufenden Halterungsseile 47, 48 sind vorzugsweise mit Spannelementen 49,50 versehen, mit denen die Kaminhöhe HThe support cables 47, 48 running divergently from the chimney 2 towards the floor 20 are preferably provided with tensioning elements 49, 50 with which the chimney height H
flexibel, insbesondere bei Bedarf, z.B. bei Segmentwechsel veränderlich einstellbar ist.flexible, especially when required, e.g. when changing segments can be adjusted.
Das untere Basissegment 28 am Kamineingang 58 kann bezüglich seiner Befestigung an der Maschineneinheit 4 ein vorzugsweise mehrwand- und/oder stirnseitenwandverstärktes Segment darstellen. The lower base segment 28 at the chimney inlet 58 can, with regard to its attachment to the machine unit 4, preferably represent a multi-wall and/or front wall reinforced segment.
Zumindest das letzte Endsegment 30 im Bereich des Kaminausgangs 13 kann vorzugsweise ein zusätzliches wärmedämmschutzverstärktes Segment haben, das eine beabstandete Wandung 46 mehr zur Ausbildung einer mittelteiligen Dreifachwandung 66 aufweist als es die Doppelwandungen in den Mittelteilen 55 darunter befindlicher Segmente 29,28 haben, so daß durch den zusätzlich entstehenden vorzugsweise traggasgefüllten Zwischenraum 68 der senkrecht zur Kaminlängsachse 72 auftretende Wärmeverlust noch mehr verringert wird.At least the last end segment 30 in the area of the chimney outlet 13 can preferably have an additional thermal insulation reinforced segment, which has a spaced wall 46 more to form a central triple wall 66 than the double walls in the central parts 55 of the segments 29, 28 located below have, so that the additional intermediate space 68, which is preferably filled with carrier gas, reduces the heat loss occurring perpendicular to the chimney longitudinal axis 72 even further.
Die Segmente 28,29,30 sind derart übereinandergereiht angeordnet, daß das oben befindliche Endsegment 30 zuerst und das unten befindliche Basissegment 28 zuletzt in der Reihenfolge 30-29-28 montiert sind.The segments 28, 29, 30 are arranged one above the other in such a way that the upper end segment 30 is mounted first and the lower base segment 28 is mounted last in the order 30-29-28.
Neben Luft kann als gasförmiges Mittel auch anderes Gas, wie Stickstoff oder Kohlendioxid od.dgl. eingesetzt werden.In addition to air, other gases such as nitrogen or carbon dioxide or similar can also be used as a gaseous medium.
Zur Verbindung der Segmente 28,29,30 übereinander und mit der Maschineneinheit 4 bzw. den Halterungseinrichtungen des Ballons 7 können die Segmente 28,29,30 mittels vorzugsweise stirnseitig oben und unten fest angebrachten, herkömmlichen mechanischen Rastelementen miteinander zu einer verriegelbaren und zugleich je nach Bedarf steuerbar lösbaren Verrastung 67 verbindbar sein.In order to connect the segments 28, 29, 30 one above the other and to the machine unit 4 or the mounting devices of the balloon 7, the segments 28, 29, 30 can be connected to one another by means of conventional mechanical locking elements, preferably fixedly attached to the front at the top and bottom, to form a locking mechanism 67 that can be locked and at the same time released in a controllable manner as required.
Die Segmente 28,29,30 können aber auch, wie in Fig. 6 gezeigt ist, jeweils an ihren stirnseitigen, oben und unten befindlichen Umfangsrändern korrespondierende Rastelemente 33,34, insbesondere Einfügungselemente 33 bzw. Aufnehmungselemente 34 besitzen, von denen vorzugsweise mindestens eines der Rastelemente gas- oder luftgefüllt verrastbar ausgebildet ist, so daß jeweils zwei benachbarte Segmente 28,29 bzw. 29,30 nur bei Einfüllung von Gas G oder Luft L fest miteinander verbindbar sind.However, as shown in Fig. 6, the segments 28, 29, 30 can also have corresponding locking elements 33, 34, in particular insertion elements 33 or receiving elements 34, on their front, top and bottom peripheral edges, of which preferably at least one of the locking elements is designed to be gas- or air-filled so that two adjacent segments 28, 29 or 29, 30 can only be firmly connected to one another when gas G or air L is filled in.
Die einzelnen Rastelemente 33,34 können dabei stirnseitig zusammenhängend umlaufend, aber auch stationär individuell ausgebildet sein.The individual locking elements 33, 34 can be designed to be continuous on the front side, but can also be individually designed to be stationary.
Zweckmäßigerweise sind die beiden korrespondierenden Rastelemente 33,34 aufblasbar ausgebildet und verrasten sich durch zunehmende Füllung hintergreifend, so daß die Segmente 28,29 bzw. 29,30 des Kamins 2 etagenweise übereinander halternd montierbar sind.The two corresponding locking elements 33,34 are expediently designed to be inflatable and lock into place as they are increasingly filled, so that the segments 28,29 or 29,30 of the chimney 2 can be mounted one above the other in tiers.
Zur Verbesserung der örtlichen Halterung können in den Einfügungselementen 33 mindestens ein Versteifungselement 71 eingefügt sein. Entsprechend ebensolches kann an den Aufnehmungselementen 34 vorgenommen sein.To improve the local support, at least one stiffening element 71 can be inserted into the insertion elements 33. The same can be done on the receiving elements 34.
Durch gesteuertes Öffnen mindestens eines der gasgefüllten korrespondierenden Rastelemente 33,34 ist von jeweils zwei übereinander verbundenen Segmente 28,29 mindestens ein Segment 28 oder 29 lösbar, insbesondere dann, wenn es wahrscheinlich ist, daß ein defektes Segment vorliegt und ausgewechselt werden muß.By controlled opening of at least one of the gas-filled corresponding locking elements 33, 34, at least one segment 28 or 29 can be released from each of two segments 28, 29 connected one above the other, in particular if it is probable that a defective segment is present and must be replaced.
Je nach Bedarf können mechanische und pneumatische Rastelemente zur Segmentverbindung und -befestigung in kombinierter Weise eingesetzt sein.Depending on requirements, mechanical and pneumatic locking elements can be used in a combined manner for segment connection and fastening.
Zur Vereinfachung der Montagearbeit können die Segmente 28,29,30 weitgehend symmetrisch aufgebaut sein, wobei jeweils vor einer vorgesehenen Verbindung zweier Segmente 28,29 nur entschieden werden muß, welche der stirnseitig angeordneten Hohlringe 31,52 oder 35,36 mit Luft L oder Traggas TG gefüllt werden sollen.To simplify the assembly work, the segments 28, 29, 30 can be constructed largely symmetrically, whereby before a planned connection of two segments 28, 29 it only has to be decided which of the hollow rings 31, 52 or 35, 36 arranged on the front side should be filled with air L or lifting gas TG.
Zur Verbesserung der Stabilität des Kamins 2 kann der unsegmentierte bzw. segmentierte Kamin 2 mit an innerhalb und/oder außerhalb der Ummantelung 51 vorzugsweise zentralsymmetrisch angeordneten, mit Gas G oder Luft L füllbaren Längshohl rippen 42,43,44,45 versehen sein, wie in Fig. 7 in einem Querschnitt mit außerhalb angeordneten Längshohlrippen 42,43,44,45 gezeigt ist.To improve the stability of the chimney 2, the unsegmented or segmented chimney 2 can be provided with longitudinal hollow ribs 42, 43, 44, 45 that are arranged preferably centrally symmetrically inside and/or outside the casing 51 and can be filled with gas G or air L, as shown in Fig. 7 in a cross section with longitudinal hollow ribs 42, 43, 44, 45 arranged outside.
Neben den separaten Längshohl rippen 42 bis 45 kann, wie in Fig. 8 gezeigt ist, der die Wandungen 21,22 aufweisende Kamin 2 im Bereich des Zwischenraums 23 zentralsymmetrisch mittels radial gerichteter Zwischenwände 53,54 unterteilt sein, so daß integrierte Längshohlrippen 42 bis 45 entstehen, in die Traggas TG und/oder Gas/Luft G/L vorzugsweise mit jeweils unterschiedlichem Druck wechselweise eingefüllt ist.In addition to the separate longitudinal hollow ribs 42 to 45, as shown in Fig. 8, the chimney 2 having the walls 21, 22 can be divided centrally symmetrically in the area of the intermediate space 23 by means of radially directed intermediate walls 53, 54, so that integrated longitudinal hollow ribs 42 to 45 are created, into which lifting gas TG and/or gas/air G/L are alternately filled, preferably at different pressures.
Außer den radial zur Kaminlängsachse 72 gerichteten vertikalen Zwischenwänden 53,54 können in dem Kamin 2 zusätzliche horizontale, scheibenartige bzw. gitterbildende, gasdurchlässige Zwischenwände (nicht eingezeichnet) zwischen den beabstandeten, den Kamin 2 tragenden Wandungen 21,22;24 zur Verbesserung der Stabilität eingebunden sein.In addition to the vertical partition walls 53, 54 directed radially to the chimney longitudinal axis 72, additional horizontal, disk-like or grid-forming, gas-permeable partition walls (not shown) can be incorporated in the chimney 2 between the spaced walls 21, 22; 24 supporting the chimney 2 in order to improve stability.
Die Längsrippen können innenwandig parallel zur Kaminlängsachse 72 im Aufwindraum 73 an der inneren Wandung 21 angebunden sein. Die Längsrippen können auch, wie vordem beschrieben, als zentralsymmetrisch längsgerichtete gas-/luftgefüllte Hohlrippen ausgebildet sein, die unter vorgegebenem pneumatischem Druck zusätzlich zur Versteifung des Kamins 2 beitragen können.The longitudinal ribs can be connected to the inner wall 21 in the updraft chamber 73, parallel to the chimney longitudinal axis 72. The longitudinal ribs can also, as previously described, be designed as centrally symmetrical, longitudinally directed gas/air-filled hollow ribs, which can additionally contribute to the stiffening of the chimney 2 under a given pneumatic pressure.
Sowohl der segmentierte als auch der unsegmentierte Kamin 2 kann im Längsschnitt weitgehend parallel, kann aber auch elliptisch, hyperbolisch od.dgl. ausgebildet sein.Both the segmented and the unsegmented chimney 2 can be largely parallel in longitudinal section, but can also be elliptical, hyperbolic or similar.
Zweckmäßigerweise weist die Flächenüberdachung 3 in Richtung zur Maschineneinheit 4 einen geringen Anstieg an.Conveniently, the surface roof 3 has a slight rise in the direction of the machine unit 4.
Bei Vorhandensein eines Kamins 2 ohne überstehende Hohlringe kann ein ringförmiger, den Kamin 2 umfassender, vorzugsweise pneumatisch mit Traggas steuerbarer Lift angeordnet sein, der insbesondere an der Außenwand des Kamins 2 anliegt und je nach seiner Traggasfüllung und dem vorgegebenen Innendruck höhenveränderlich gesteuert einstellbar ist.If a chimney 2 without protruding hollow rings is present, a ring-shaped lift can be arranged that surrounds the chimney 2 and can preferably be controlled pneumatically with lifting gas, which in particular rests against the outer wall of the chimney 2 and can be adjusted in height depending on its lifting gas filling and the specified internal pressure.
Das flexible Material des Kamins 2 kann auch transparent bzw. teiltransparent sein.The flexible material of the chimney 2 can also be transparent or partially transparent.
Der Kamin 2 braucht auch nicht unbedingt in hohlzylinderförmiger Röhrenform ausgebildet sein. Insbesondere bei Verwendung von transparentem bzw. teiltransparentem flexiblem Material kann vorzugsweise die innere Wandung 21 des Kamins 2 derart reflektierend ausgebildet sein, daß die einfallenden und an der Wandungsform gebrochenen bzw. sogar mindestens ein weiteres Mal reflektierten Strahlen in einer im Aufwindraum 73The chimney 2 does not necessarily have to be designed in the form of a hollow cylinder tube. In particular when using transparent or partially transparent flexible material, the inner wall 21 of the chimney 2 can preferably be designed to be reflective in such a way that the incident rays, which are refracted by the shape of the wall or even reflected at least once more, are reflected in a direction in the updraft space 73.
befindlichen Brennpunktslinie fokussierbar sind, die weitgehend im Bereich der Kaminlängsachse 72 liegt.located focal point line, which lies largely in the area of the chimney's longitudinal axis 72.
Der Kamin 2 kann dann z.B. längs seiner Höhe H im Querschnitt im wesentlichen parabelförmig ausgebildet sein, deren Wandungsscheitel nach Süden gerichtet ist, und die Brennpunktslinie der Parabelwandung sich vorzugsweise im Bereich der Kaminlängsachse 72 befindet. Gegenüber dem längsgerichteten Wandungsscheitel kann sich senkrecht zur Scheitel-Brennpunkts-Linie eine nahezu ebene Gegenwandung befinden, die eine mögliche Parallelabstrahlung aus der Parabel in die Parabel zur wiederholten Fokussierung reflektiert. Zweckmäßig für die Durchführung von mehrmaligen Reflexionen ist es, daß die innere Wandung 21 der Ummantelung 51 mit zum Teil semipermeablen spiegelnden Schichten versehen ist. Durch mehrfache Reflexionen innerhalb der inneren Wandung 21 zwischen der Parabelwandung und der Gegenwand kann bei solarer Einstrahlung einem möglichen Wärmeverlust des Warmluftstroms 15 entgegengewirkt werden.The chimney 2 can then, for example, be essentially parabolic in cross-section along its height H, the wall vertex of which faces south, and the focal point line of the parabolic wall is preferably located in the area of the chimney's longitudinal axis 72. Opposite the longitudinal wall vertex, perpendicular to the vertex-focal point line, there can be an almost flat counter wall, which reflects any parallel radiation from the parabola into the parabola for repeated focusing. It is expedient for carrying out multiple reflections that the inner wall 21 of the casing 51 is provided with partially semi-permeable reflective layers. Multiple reflections within the inner wall 21 between the parabolic wall and the counter wall can counteract any possible heat loss of the warm air flow 15 in the event of solar radiation.
Auch eine elliptische oder halbelliptische Querschnittsform des Kamins 2 kann die Bedingungen erfüllen, daß die Brennpunktsstrahlen in zwei oder einer Brennpunktslinie den Warmluftstrom 15 zusätzlich unterstützend aufheizen.An elliptical or semi-elliptical cross-sectional shape of the chimney 2 can also meet the conditions that the focal rays in two or one focal line additionally heat the warm air flow 15.
Dabei ist es zweckmäßig, daß die den Aufwindraum 73 begrenzende innere Wandung 21 des Kamins 2 mit reflektierendem Material derart versehen ist, daß zumindest mittels weiterer Reflexionen innerhalb des Kamins 2 die einmal eingestrahlte Solarenergie größtenteils im Aufwindraum 73 zwischen dem Kamineingang 58 und dem Kaminausgang 13 an den aufsteigenden Warmluftstrom 15 gebunden werden kann.It is expedient that the inner wall 21 of the chimney 2 delimiting the updraft space 73 is provided with reflective material in such a way that at least by means of further reflections within the chimney 2 the solar energy once radiated in can be largely bound to the rising warm air flow 15 in the updraft space 73 between the chimney inlet 58 and the chimney outlet 13.
Zur Vermeidung von Havarien am gesamten Kamin 2 durch ein defektes Teil an einem Segment kann das Segment neben den primären Hohlringen oder den die Mehrfachwandungen stabilisierenden primären Längshohlrippen zusätzliche sekundäre Wechsel- oder Austauschhohlringe oder sekundäre Austauschlängshohlrippen od.dgl. ohne Gasfüllung besitzen, die im Falle des Defektes eines primären Teiles gesteuert füllbar sind und die Stelle des defekten Teils und dessen Funktion weitgehend übernehmen.In order to avoid accidents in the entire chimney 2 caused by a defective part in a segment, the segment can have, in addition to the primary hollow rings or the primary longitudinal hollow ribs stabilizing the multiple walls, additional secondary replacement or exchange hollow rings or secondary exchange longitudinal hollow ribs or the like without gas filling, which can be filled in a controlled manner in the event of a defect in a primary part and largely take over the place of the defective part and its function.
Die Erfindung kann nicht nur an Orten mit wirkungsvoller solarer Einstrahlung, sondern auch an Orten mit derzeit nicht rentabel nutzbaren Heiß- bzw. Warmgasquellenfeldern errichtet werden, die von der Flächenüberdachung 3 beabstandet überdeckt sind und durch die Heißgasausströmung die unter der Flächenüberdachung 3 befindlichen, bodennahen Luftschichten 16 erwärmen, die sich zur Maschineneinheit 4 hin bewegen.The invention can be installed not only in places with effective solar radiation, but also in places with hot or warm gas source fields that are currently not economically viable, which are covered at a distance from the surface roof 3 and, through the hot gas outflow, heat the air layers 16 located under the surface roof 3, close to the ground, which move towards the machine unit 4.
Zweckmäßig ist es, daß bei vorhandenen wechselnden Bedingungen jeglicher Art die Maschineneinheit 4 transportabel bzw. mobil ausgebildet ist, so daß das erfindungsgemäße Aufwindkraftwerk zu Orten vorzugsweisen hohen Elektroenergiebedarfs gebracht werden kann.It is expedient that, in the presence of changing conditions of any kind, the machine unit 4 is designed to be transportable or mobile, so that the solar updraft power plant according to the invention can be brought to locations where there is preferably a high demand for electrical energy.
Bedingt dadurch, daß der Kamin selbsttragend ist, kann er gegenüber Kaminen bekannter Aufwindkraftwerke höhenmäßig bedeutend verlängert ausgebildet sein bzw. in weit größere Höhen reichen, was den Wirkungsgrad des erfindungsgemäßen Aufwindkraftwerks wesentlich erhöht.Because the chimney is self-supporting, it can be significantly longer in height than chimneys of known solar updraft power plants or can reach much greater heights, which significantly increases the efficiency of the solar updraft power plant according to the invention.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
Claims (32)
gekennzeichnet dadurch,(4) at least one turbine (5) connected to at least one generator (6) is installed, through which the warm air flow (15) is guided, and wherein power lines (17, 18) are laid from the generator (6) to a designated power grid (19),
characterized by
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE29622549U DE29622549U1 (en) | 1996-12-30 | 1996-12-30 | Wind power station |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE29622549U DE29622549U1 (en) | 1996-12-30 | 1996-12-30 | Wind power station |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE29622549U1 true DE29622549U1 (en) | 1997-03-27 |
Family
ID=8033890
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE29622549U Expired - Lifetime DE29622549U1 (en) | 1996-12-30 | 1996-12-30 | Wind power station |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE29622549U1 (en) |
Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE29715254U1 (en) * | 1997-08-25 | 1997-10-23 | Wietrzichowski, Arnold, Dipl.-Ing., 71229 Leonberg | Wind power station |
DE29917453U1 (en) | 1999-10-04 | 1999-12-30 | Wietrzichowski, Arnold, Prof. Dipl.-Ing., 71229 Leonberg | Wind power station |
WO2004036039A1 (en) * | 2002-10-16 | 2004-04-29 | De Luca Kenneth A | Solar tower |
WO2004085846A1 (en) * | 2003-03-27 | 2004-10-07 | Christos Papageorgiou | Floating solar chimney |
GB2404433A (en) * | 2003-07-29 | 2005-02-02 | Robin Matthew Hilder | Balloon supported flexible chimney especially for use in solar power stations |
GB2448591A (en) * | 2007-04-18 | 2008-10-22 | Searete Llc | High Altitude Atmospheric Alteration System and Method |
US8166710B2 (en) | 2007-04-18 | 2012-05-01 | The Invention Science Fund I, Llc | High altitude structure for expelling a fluid stream through an annular space |
RU2450158C2 (en) * | 2010-03-24 | 2012-05-10 | Виктор Анатольевич Кущенко | Air flow power plant |
RU2504690C2 (en) * | 2012-04-23 | 2014-01-20 | Александр Александрович Перфилов | Wind-driven electric power plant |
US8985477B2 (en) | 2007-04-18 | 2015-03-24 | The Invention Science Fund I Llc | High altitude payload structures and related methods |
DE202017107068U1 (en) | 2017-11-22 | 2018-02-01 | Wilhelm Röper | Aspirator and range of motion with aspirator |
RU2657369C2 (en) * | 2016-09-22 | 2018-06-13 | Михаил Григорьевич Карпухин | Power plant with a constant thrust from the steam heater |
RU2657387C2 (en) * | 2016-07-05 | 2018-06-13 | Михаил Григорьевич Карпухин | Method of producing electric energy from a ground electric power plant based on natural draft |
-
1996
- 1996-12-30 DE DE29622549U patent/DE29622549U1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE29715254U1 (en) * | 1997-08-25 | 1997-10-23 | Wietrzichowski, Arnold, Dipl.-Ing., 71229 Leonberg | Wind power station |
DE19831492C2 (en) * | 1997-08-25 | 2001-03-01 | Arnold Wietrzichowski | Wind power station |
DE29917453U1 (en) | 1999-10-04 | 1999-12-30 | Wietrzichowski, Arnold, Prof. Dipl.-Ing., 71229 Leonberg | Wind power station |
WO2004036039A1 (en) * | 2002-10-16 | 2004-04-29 | De Luca Kenneth A | Solar tower |
US7735483B2 (en) | 2003-03-27 | 2010-06-15 | Christos Papageorgiou | Floating solar chimney |
AU2003260797B2 (en) * | 2003-03-27 | 2010-08-26 | Christos Papageorgiou | Floating solar chimney |
CN100374717C (en) * | 2003-03-27 | 2008-03-12 | 赫里斯托斯·帕帕耶奥尔尤 | Floating solar chimney |
WO2004085846A1 (en) * | 2003-03-27 | 2004-10-07 | Christos Papageorgiou | Floating solar chimney |
GB2404433A (en) * | 2003-07-29 | 2005-02-02 | Robin Matthew Hilder | Balloon supported flexible chimney especially for use in solar power stations |
US8166710B2 (en) | 2007-04-18 | 2012-05-01 | The Invention Science Fund I, Llc | High altitude structure for expelling a fluid stream through an annular space |
GB2448591B (en) * | 2007-04-18 | 2011-02-23 | Searete Llc | High altitude atmospheric alteration system and method |
GB2448591A (en) * | 2007-04-18 | 2008-10-22 | Searete Llc | High Altitude Atmospheric Alteration System and Method |
US8985477B2 (en) | 2007-04-18 | 2015-03-24 | The Invention Science Fund I Llc | High altitude payload structures and related methods |
US9422739B2 (en) | 2007-04-18 | 2016-08-23 | Deep Science Llc | High altitude structures and related methods |
RU2450158C2 (en) * | 2010-03-24 | 2012-05-10 | Виктор Анатольевич Кущенко | Air flow power plant |
RU2504690C2 (en) * | 2012-04-23 | 2014-01-20 | Александр Александрович Перфилов | Wind-driven electric power plant |
RU2657387C2 (en) * | 2016-07-05 | 2018-06-13 | Михаил Григорьевич Карпухин | Method of producing electric energy from a ground electric power plant based on natural draft |
RU2657369C2 (en) * | 2016-09-22 | 2018-06-13 | Михаил Григорьевич Карпухин | Power plant with a constant thrust from the steam heater |
DE202017107068U1 (en) | 2017-11-22 | 2018-02-01 | Wilhelm Röper | Aspirator and range of motion with aspirator |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE29622549U1 (en) | Wind power station | |
EP2805909B1 (en) | Heating device | |
DE4343303C2 (en) | chamber arrangement | |
DE102009055726A1 (en) | Inner installation element for tubular tower of wind turbine, has module element for allowing shifting of element along inner wall of tubular tower in axial direction, where module and supporting elements are fastened to corner posts | |
DE19831492C2 (en) | Wind power station | |
WO2016065386A1 (en) | Device for anchoring an inflatable concentrator cushion | |
DE3409977A1 (en) | Solar seawater desalting plant | |
DE102006048965A1 (en) | Parabolic reflector for use in solar-thermal power plant, has portion of balloon with metallized material on its inner side and formed in exertion condition as parabolic-shape, and another portion of balloon permeable to sunlight | |
DE10359765A1 (en) | Vertically standing tube, in particular chimney for updraft power stations | |
DE19621514A1 (en) | Vertical chimney tube in cased tapering shape | |
DE3735173A1 (en) | SOLAR ENERGY USE IN LARGE HEIGHTS | |
DE3006702A1 (en) | Up-draft power plant using flexible tubular tower - supported by balloon or buoyancy chambers and having guide vanes at base to deflect entering air into turbine | |
WO2005074741A1 (en) | Self-supporting domed construction | |
DE3628133A1 (en) | Solar radiation energy utilisation by means of photovoltaic cells (photocells) on a captive balloon | |
EP1678422A1 (en) | Solar chimney energy generator | |
DE29600325U1 (en) | Wind power station | |
DE3918764A1 (en) | Updraught tower with inflatable sections of conical surface - is supported by wind and hot air allowed to escape through vents in top of structure | |
GB2187221A (en) | Greenhouse | |
DE102019125467A1 (en) | Aircraft wind power plant | |
DE2748645A1 (en) | Floating mirror construction for concentrating sunlight - uses enclosing surface of body filled with buoyant gas | |
DE2711261A1 (en) | High rise building of modular design - has solar energy collectors supplying heat to operate generating plant | |
DE2640177A1 (en) | Power station cooling tower - has air supported structure or balloon as relatively movable flue sheath | |
WO2024153297A1 (en) | Captive balloon support structure assembly | |
EP0675992B1 (en) | Chamber arrangement for an inflatable structure | |
DE3922846A1 (en) | Self-stabilising chimney structure - is made from open-ended hollow cylinders joined end to end and supported by tubular balloons |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R207 | Utility model specification |
Effective date: 19970507 |
|
R156 | Lapse of ip right after 3 years |
Effective date: 20001003 |