DE3006014A1

DE3006014A1 - Energiegewinnungsanlage mit anwendungssystem

Info

Publication number: DE3006014A1
Application number: DE19803006014
Authority: DE
Inventors: Reinhard Klaus Ing.(grad.) 1000 Berlin Hager
Original assignee: HAGER REINHARD KLAUS ING
Current assignee: HAGER REINHARD KLAUS ING
Priority date: 1980-02-18
Filing date: 1980-02-18
Publication date: 1981-08-20

Description

Energiegewinnungsanlage mit Anwendungssystem
BESCHREIBUNG Energiegewinnungsanlage mit Anwendungssystem Titel: Energiegewinnungsanlage mit Anwendungssystem Anwendungsgebiet: Die Erfindung betrifft eine Energiegewinnungsanlage, integriert in einem Anwendungssystem, zur Erzeugung von direkt nutzbarer Energie aus Sonne und (Meer-)Wasser, zum primären Zweck, Wasser und direkt nutzbare Energie in wasserlose Gebiete, die im geographischen Bereich von 35 Grad südlicher bis 35 Grad nördlicher Breite des Aquators liegen, zu schaffen; wobei zur Erhaltung des funktionellen Ablaufs und der Energiegewinnung lediglich Sonne und (Meer-)Wasser notwendig ist, und somit der weltweiten Vernichtung und Verknappung von Rohstoffen bei der Energieerzeugung Rechnung getragen wird.
Die Energiegewinnungsanlage, integriert in dem Anwendungssystem, liefert neben der kinetischen Energie elektrische und chemische Energie und die elementaren Produkte: Trinkwasser, H20, H2, 02, NACL.
Das Anwendungssystem dient der Optimierung: der Wasserausnutzung, Energieverwertung, sowie dem allgemeinen Zweck Menschen mit Wasser und direkt nutzbarer Energie zu versorgen.
Zweck: Die Anlage hat das Ziel und den Zweck aus Meerwasser und Sonne Energie zu gewinnen.
Das Energiegewinnungssystem benötigt zur Erhaltung des Funktionsablaufs und der Energieerzeugung lediglich eine einmalige Installation an technischen Objekten, sowie täglich Sonne und (Meer-)-Wasser. Eine Verwertung, nach Installation der Energiegewinnungsanlagen, von anderen, weiteren Rohstoffen wird nicht benötigt.
Unter Ausnutzung der starken Sonneneinstrahlung in geographischen Gebieten zwischen 35 Grad südlicher und nördlicher Breite des Äquators wird Meerwasser in ein wasserloses Gebiet gepumpt und auf dem Transportweg an verschiedenen Energiegewinnungsorten nach und nach in Trinkwasser verwandelt, wobei als Nebenprodukt Salz ent- Energiegewinnungsanlage mit Anwendungssystem.
steht. Das Trinkwasser wird in ein Recycling eingeleitet, in dem es durch die Energiegewinnungsanlagen so oft zur Erzeugung von Elektrizität verwendet werden kann, bis es durch den Menschen derart verwertet wird, daß es aus technisch-wirtschaftlicher Sicht unwiederbringlich ist.
Stand der Technik: Es ist bekannt, daß durch Erhitzen des Wassers in einem geschlossenen Behälter Dampfhochdruck entsteht, der bei der Verwendung der Dampfmaschine kinetische Energie erzeugt.
Ferner ist bekannt, daß Licht- und Wärmestrahlung, konzentriert, gebündelt und verdichtet durch Parabolspiegel in ihrem Brennpunkt, eine relativ hohe Temperatur erzeugt.
Weiterhin ist bekannt, daß Materie und Energie nicht verloren gehen können, sondern lediglich umgewandelt werden können.
Alle drei wissenschaftlich-technologische Gegebenheiten auf spezielle Art und Weise miteinander verbunden, ergeben den technischen Niederschlag der "Energiegewinnungsanlage mit Anwendungssystem".
Aufgabe: Die Anlage schafft Wasser, sowie direkt' nutzbare Energie in wasserlose Gebiete der Staaten, die bis zu 35 Grad südlicher, wie nördlicher Breite des Äquators liegen.
Zur Erhaltung des funktionellen Ablaufs und zur Energieerzeugung sind lediglich Sonne und (Meer-)Wasser notwendig. Die Anlage trägt der weltweiten Rohstoffvernichtung und verknappung bei der Erzeugung von Energie Rechnung.
Lösung: -Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß eine parabelartig gebogene, entlang der #itte:offene Reflexionsfläche (RF1) eine Brennlinie (BL) (im Gegensatz zu einem Brennpunkt beim Parabolspiegel) erzeugt, die durch eine weitere Reflexionsfläche (RF2) auf den verdickten Metallkern (MK) eines Dampfhochdruckkessels (DHK) gelangt, der derart geformt ist, daß, der durch die Brennlinie (BL)' Energiegewinnungsanlage mit Anwendungssystem.
zu erhitzende Metallkern des Dampfhochdruckkessels unterhalb des Wasserspiegels (WS) im Kessel liegt, selbst, wenn dieser nur zu 50% (Linie WS1) gefüllt ist. Fig 3, 4, 5.
Kessel und Reflektoren sind fest miteinander verbunden (Fig. 1 u.
2) und sind in einer horizontalen, sowie vertikalen Ebene um Je einen Punkt (Achse HD und VD) drehbar. Der Reflektor kann auf diese Weise samt dem Dampfhochdruckkessel der Bewegung der Sonne nachgeführt werden und man erreicht damit ein frontales Auftreffen der Sonnenstrahlen auf den Reflektor von Sonnenaufgang bis Sonnenuntergang. Der mit Wasser gefüllte Dampfhochdruckkessel wird nun von Sonnenaufgang bis Sonnenuntergang entlang der Brennlinie so stark erhitzt, daß im Kessel Dampfhochdruck entsteht, welcher zum Betreiben einer Dampfmaschine (DM) dient.
Bei einer Installation (Fig. 6) mehrerer Einheiten dieser Energiegewinnungsanlage (EGA) läßt sich die erhaltene kinetische Energie optimal ausnützen wie folgt: 1. Wasser wird zur Belieferung der Dampfhochdruckkessel der Energiegewinnungsanlage aus dem Meer angepumpt. Das Meerwasser (MW) wird in hohe schmale Wassertürme (MWT) gepumpt, damit durch einen hohen Pegelstand des Wassers ein zum Nachfüllen der Dampfhochdruckkessel erforderlicher Wasserdruck vorhanden ist.
2. Meerwasser wird in dicken Rohrleitungen in die Wüste gepumpt, und zwar an die Orte, in denen Trinkwasser un#Energie benötigt wird.
3. Generatoren (DG) werden angetrieben und erzeugen elektrischen Strom.
4. Elektrische Energie wird in chemische Energie umgewandelt.
Mittels Elektrolyse wird Wasserstoff und Sauerstoff hergestellt. Damit verfügt man über einen Energieträger, der für eine minimale Nachtstromversorgung der Energiegewinnungsorte herangezogen werden kann. Der bei der Verbrennung von Wasserstoff mit Sauerstoff entstehende Wasserdampf wird aufgefangen und zur Kondensation gebracht. Das Wasser geht nicht verloren.
Energiegewinnungsanlage mit Anwendungssystem.
Der von den Dampfmaschinen entweichende Abdampf wird in einen hohen Wasserturm geleitet, wo er an der gekühlten Decke des Turms kondensiert. Das Kühlaggregat zur Kühlung der Decke erhält seinen notwendigen elektrischen Strom aus Solarzellen (dz), die den oberen Teil des Wasserturms bedecken. Eine Rinne mit Wasserab luß in der den Abdampf transportierenden Röhre verhindert den Rückfluß von Wasser in die Maschine, bei einer partiellen Kondensation des Abdampfs auf dem Weg in den Oberteil des Wasserturms. Der an der Decke zu Wasser kondensierte Abdampf fließt in eine, im Innern des Wasserturms, angebrachte Röhre, die oben offen ist. Ist die Röhre gefüllt, läuft sie über und füllt den restlichen Turm. Damit erreicht man mit geringer Wassermenge einen hohen Pegelstand des Wassers und somit einen Wasserdruck, der es erlaubt, das Wasser über kleine landschaftliche Unebenheiten zu leiten.
Das in den Türmen aufgefangene destillierte Wasser wird bei der Abgabe aus dem Wasserturm mit mineralischen Stoffen versetzt, daß es für Mensch und Tier als Trinkwasser verwertbar ist Direkt bei den Energiegewinnungsanlagen werden Gewächshauser (GH) angesiedelt. Ein Teil des gewonnenen Trinkwassers wird in den nach außen dicht geschlossenen Gewächshäusern verwendet. Durch die hohe relative Luftfeuchtigkeit, die tagsüber entsteht, herrscht in den Gewächshäusern ein tropenhaftes Klima. Durch das starke Temperaturgefälle nachts, kondensiert der Wasserdampf der Luft und schlägt sich am schrägen Dach nieder, von wo aus das Wasser in eine Rinne ablaufen kann und gesammelt wird.
Ein Ventilator (V), der sich in einer Luftröhre befindet und zwischen dem Trinkwasserturm und dem Gewächshaus eine Verbindung schafft, sorgt laufend für einen leichten Unterdruck im Trinkwasserturm, bei dem, durch den dauernden Zustrom des Abdampfs aus den Dampfmaschinen ein'überdruck entstehen würde. Die Luft, die durch den Ventilator ins Gewächshaus gelangt, wird durch einen auf der Wasse,roberfläche schwimmenden Schlauch (S) im Wasserturm angesaugt. Energiegewinnungsanlage mit Anwendungssystem.
Die Energiegewinnungsanlagen werden in der Mindestmenge installiert, daß nach Verzweigung der Meerwasserleitung sämtliches Meerwasser durch den Abdampf der Dampfmaschinen in destilliertes Wasser umgewandelt wurde. Weitere Anlagen werden dann bei einem nicht gesättigten Energiebedarf eingesetzt, wobei das durch Abdampf gewonnene destillierte Wasser wieder zur Verwendung kommt. Das sich in diesem Recycling bewegende Wasser kann nun so lange der Energiegewinnung dienen, bis es durch den Menschen andere Verwertung findet.
Da die Dampfhochdruckkessel mit Meerwasser gefüllt werden, verbleibt bei der Entstehung des Dampfes das Salz in den Kesseln.
Es muß regelmäßig herausgeholt werden, wozu der Kessel an der Unterseite festverschließbare Ventile zum Ablassen des dann stark salzhaltigen Kesselwassers besitzt, sowie eine festverschließbare' Einstiegsöffnung (KE), durch die man vor Sonnenaufgang und nach Abkühlen des Kessels gelangen kann, um im Innern Ablagerungen von der Kesselwand abklopfen zu können.
Das Salz gelangt in eine Salzauffangwanne (SW) unterhalb des Dampfhochdruckkessels auf der horizontalen Drehebene der Anlage.
Die Art der jeweiligen zeitlichen Benutzung und Ausnutzung der kinetischen, elektrischen und chemischen Energie aus den Energiegewinnungsanlagen wird durch ein Regelsystem abgeleitet, das durch Abfragen von technischen Werten bestimmt ist, wobei die Fragen so gestellt sind, daß als Antwort nur ja oder nein möglich ist, entsprechend 0 oder 1 bei der Verwendung des Dualsystems für die Anschlußmöglichkeit eines Computers. Beim Wert 0 erfolgt dann keine Reaktion, beim Wert 1 erfolgt eine Reaktion.
Darüber hinaus ist die Entscheidung des zeitlichen Einsatzes der Elektrolyseanlage und der herzustellenden Wasserstoff-/ Sauerstoffmenge in einem gewissen Rahmen frei manipulierbar, weil dieser Prozess däs letzte Glied in der Ausnutzung von starker Sonneneinstrahlung in Verbindung mit Wasser darstellt.
Energiegewinnungsanlage mit Anwendungssystem Zeichenerklärung zu den Zeichnungen Fig. 1 bis 6.
A = Antrieb zur Drehbewegung BL = Brennlinie DHK = Dampfhochdruckkessel DG = Dampfmaschine in Verbindung mit einem Generator DM = Dampfmaschine DS = Dampfleitender Schlauch EGA = Energiegewinnungsanlage ELA = Elektrolyseanlage G = Gewicht als Gegenpol zum Kessel GH = Gewächshaus HD = Horizontale Drehachse KE = Kesseleinstiegsöffnung LR = Laufrollen für horizontale Drehscheibe MS = Metallsteg zur Verbesserung der Statik des Kessels MK = Verlauf des verdickten Metallkerns des Dampfhochdruckkessels MWT = Meerwasserturm MW = Meerwasser O = Öffnung zum Ablassen des (Salz-)Wassers P = Pumpe RF1 = Parabelartig gebogene Reflexionsfläche RF2 = Zweite Reflexionsfläche S = Schlauch SS = Sonnenseite um 12 Uhr Mittags SZ = Solarzellen SW = Salzauffangwanne T#T = Trinkwasserturm V = Ventilator VD = Vertikale Drehachse WS = Wasserspiegel im Kessel WS1 = Wasserspiegel im Kessel bei einer Füllung unter 50% WS2 = Wasserspiegel im Kessel bei einer Füllung über 50% WZ = Wasserzuführung W = Wohnen Z = Zahnrad L e e r s e i t e

Claims

Energiegewinnungsanlage mit Anwendungssystem.

Patentansprüche: (Oberbegriff) Energiegewinnungsanlage, integriert in einem Anwendungssystem, zur Erzeugung von direkt nutzbarer Energie aus Sonne und (Meer-)-Wasser, zum primären Zweck, Wasser und direkt nutzbare Energie in wasserlose Gebiete, die im geographischen Bereich von 35 Grad südlicher bis 35 Grad nördlicher Breite des Äquators liegen, zu schaffen; wobei zur Erhaltung des funktionellen Ablaufs und der Energiegewinnung lediglich Sonne und (Meer-)Wasser notwendig ist, und somit der weltweiten Vernichtung und Verknappung von Rohstoffen bei der Energieerzeugung Rechnung getragen wird.

Die Energiegewinnungsanlage, integriert in dem Anwendungssystem, liefert neben der kinetischen Energie elektrische und chemische Energie und die elementaren Produkte: Trinkwasser, H20, H2, 02, NACL.

Das Anwendungssystem dient der Optimierung: 1. der Wasserausnutzung, 2. der Energieverwertung, sowie dem allgemeinen Zweck Menschen mit Wasser und direkt nutzbarer Energie zu versorgen.

Kennzeichnender Teil: Die Energiegewinnungsanlage (Fig. 1 und 2) ist dadurch gekennzeichnet, daß eine parabelartig gebogene, entlang der Mitte offene Reflexionsfläche (RF1) bei Lichteinfall eine Brennlinie (BL) - im Gegensatz zu einem Brennpunkt beim Parabolspiegel - erzeugt, die durch eine weitere Reflexionsfläche (RF2) auf den verdickten Metallkern (MK) eines Dampfhochdruckkessels (DHK) gelangt, der derart geformt list, da, der durch die Brennlinie zu erhitzende Metallkern des Darrpfhochdruckkessels unterhalb des Wasserspiegels (WS) im Kessel liegt, selbst, wenn dieser nur zu 50% (Linie WS1) gefüllt ist. Fig. 3, 4, 5.

Kessel und Reflektoren sind fest miteinander verbunden (Fig. 1 und 2) und sind in einer horizontalen, sowie vertikalen Ebene um je einen Punkt (Achse HD und VD) drehbar. Der Reflektor kann auf diese Weise samt dem Dampfhochdruckkessel der Bewegung der Sonne nachgeführt werden und man erreicht damit ein frontales Auftreffen der Sonnen- Energiegewinnungsanlage mit Anwendungssystem.

strahlen auf den Reflektor von Sonnenaufgang bis Sonnenuntergang.

Der mit Wasser gefüllte Kessel wird nun von Sonnenaufgang bis Sonnenuntergang entlang der Brennlinie so stark erhitzt, daß im Kessel Dampfhochdruck entsteht, welcher zum Betreiben einer Dampfmaschine (DM) dient.

An der Unterseite des Kessels (in senkrechter Stellung) befinden sich festverschließbare Öffnungen (O) zum Ablassen des stark salzhaltigen Wassers, das bei der Verwendung von Meerwasser im Kessel zurückbleibt, des weiteren an der Seite eine festverschließbare Einstiegslucke (KE), durch die man vor Sonnenaufgang und nach Abkühlen des Kessels gelangen kann, um im Innern Ablagerungen von der Kesselwand abklopfen zu können.

Auf der horizontalen Drehebene der Anlage befinden sich unterhalb des Dampfhochdruckkessels Salzauffangwannen (SW).

Die Ableitung des Dampfdruckes und die Zuleitung von (Meer-)Wasser erfolgt über zwei biegbare Schläuche (WZ und DS in Fig. 2).

Die Nachvollziehung der Sonnenbewegung erfolgt durch die Addition der Drehbewegung auf der horizontalen Ebene mit der Drehbewegung in der vertikalen #bene,#welche, beide durch je ein Zahnradgetriebe (A) im Sockel der Energiegewinnungsanlage ermöglicht werden.

Das Anwendungssystem für die Energiegewinnungsanlage ist dadurch gekennzeichnet, daß es der Optimierung der Ausnutzung der zur Verfügung stehenden Wassermenge, sowie der Energieverwertung dient und abläuft, wie folgend dargestellt: An Energiegewinnungsorten - Orte, bei denen dirkt nutzbare Energie und Wasser benötigt wird - werden mehrere Energiegewinnungsanlagen installiert. Die Energiegewinnungsorte sind der Reihe nach durch Wasserrohrleitungen miteinander verbunden. Das Wasserleitungsnetz hat seinen Anfang am Meer, wo sich Energiegewinnungsanlagen in der Zahl befinden, daß die gewonnene Energie ausreicht, mit Hilfe von Wa sserpumpen die Energiegewinnungsorte durch das Wasserleitungsnetz mit Meerwasser zu versorgen. Die aus den Energiegewinnungsanlagen (EGA 1, EGA 2, EGA 3 in Fig. 6) gewonnene kinetische Energie wird Energiegewinnungsanlage mit Anwendungssystem.

nun zur Erreichung folgender Ziele genutzt: 1. An- und weiterpumpen von Meerwasser zur Wasserversorgung der Energiegewinnungsorte.
2. Füllen von hohen Wassertürmen, die der Wasserbelieferung der Dampfhochdruckkessel dienen. Ein hoher Pegelstand des Wassers schafft den notwendigen Wasserdruck zum NachfUllen der Dampfhochdruckkessel.
3. Antrieb von Generatoren zur Erzeugung von elektrischem Strom.

Wird soviel elektrische Energie produziert, daß der Bedarf überschritten ist, wird der Rest an elektrischer Energie dazu benutzt mittels Elektrolyse Wasserstoff und Sauerstoff herzustellen. Damit verfügt man über einen Energieträger, der für die Erzeugung einer minimalen Nacht stromversorgung der Energiegewinnungsorte herangezogen werden kann. Der bei der Verbrennung von Wasserstoff mit Sauerstoff entstehende Wasserdampf wird aufgefangen und zur Kondensation gebracht.

Das Wasser geht nicht verloren.

Die Art der jeweiligen zeitlichen Benutzung und Ausnutzung der kinetischen, sowie elektrischen Energie aus den Energiegewinnungsanlagen wird durch ein Regelsystem abgeleitet, das durch Abfragen von technischen Werten bestimmt ist, wobei die Fragen so gestellt sind, daß als Antwort nur ja oder nein möglich ist, entsprechend O oder 1 bei Verwendung des Dualsystems für die Anschlußmöglichkeit eines Computers. Beim Wert 0 erfolgt dann keine Reaktion, beim Wert 1 erfolgt eine Reaktion.

Die Umwandlung des Meerwassers in Trinkwasser und die Speicherung.

Der von den Dampfmaschinen entweichende Abdampf wird in einen hohen Wasserturm geleitet, wo er an der gekühlten Decke des Turms kondensiert. Das Kühlaggregat zur Kühlung der Decke erhält seinen notwendigen elektrischen Strom aus Solarzellen (SZ), die den oberen Teil des Wasserturms-bedecken. Eine Rinne mit Wasserabfluß Energiegewinnungsanlage mit Anwendungssystem.

in der den Abdampf transportierenden Röhre verhindert den RUckfluß von Wasser in die Maschine, bei einer partiellen Kondensation des Abdampfs auf dem Weg in den Oberteil des Wasserturms. Der an der Decke zu Wasser kondensierte Abdampf fließt in eine im Innern des Wasserturms angebrachte Röhre, die oben offen ist. Ist die Röhre gefüllt, läuft sie über und füllt den restlichen Turm.

Damit erreicht man mit geringer Wassermenge einen hohen Pegelstand des Wassers und somit einen Wasserdruck, der es erlaubt, das Wasser über kleine landschaftliche Unebenheiten zu leiten.

Zeichnung 6.

Das in den Türmen aufgefangene destillierte Wasser wird bei der Abgabe aus dem Wasserturm mit mineralischen Stoffen versetzt, daß es für Mensch und Tier als Trinkwasser verwertbar ist.

Direkt bei den Energiegewinnungsanlagen werden Gewächshäuser angesiedelt. Ein Teil des gewonnenen Trinkwassers wird in den nach außen dicht geschlossenen Gewächshäuser (GH) verwendet. Durch die hohe relative Luftfeuchtigkeit die tagsüber entsteht herrscht in den Gewächshäusern ein tropenhaftes Klima. Durch das starke Temperaturgefälle nachts kondensiert- der Wasserdampf der Luft und schlägt sich am schrägen Dach nieder von wo aus das Wasser in eine Rinne ablaufen kann und gesammelt wird.

Ein Ventilator (V), der sich in einer Luftröhre befindet und zwischen dem Trinkwasserturm und dem Gewächshaus eine Verbindung schafft, sorgt laufend für einen leichten Unterdruck im Trinkwasserturm, bei dem durch den dauernden Zustrom des Abdampfs aus den Dampfmaschinen ein Uberdruck entstehen würde. Die Luft, die durch den Ventilator ins Gewächshaus gelangt, wird durch einen auf der Wasseroberfläche schwimmenden Schlauch (S) angesaugt.

Die Energiegewinnungsanlagen werden in der Mindestmenge installiert, daß nach Verzweigungen der Meerwasserleitung sämtliches Meerwasser durch'den Abdampf der Dampfmaschinen in destilliertes Wasser umgewandelt wurde. Weitere Anlagen werden dann bei einem nicht gesättigten Energiebedarf eingesetzt, wobei das durch Abdampf Energiegewinnungsanlage mit Anwendungssystem.

gewonnene destillierte Wasser wieder zur Verwendung kommt. Das sich in diesem Recycling bewegende Wasser kann nun so lange der Energiegewinnung dienen, bis es durch den Menschen andere Verwertung findet.

Die Salzgewinnung.

Da die Dampfhochdruckkessel mit Meerwasser gefüllt werden, verbleibt bei der Entstehung des Dampfes das Salz in den Kesseln.

Es muß regelmäßig herausgeholt werden, wofür die verschiedenen festverschließbaren Öffnungen an den Kesseln vorhanden sind.

Die Erzeugung von Wasserstoff und Sauerstoff.

Wasserstoff und Sauerstoff, erzeugt mittels Elektrolyse, aus überschüssiger elektrischer Energie, stellt die letzte Stufe der maximalen Ausnutzung von ursprünglichem Meerwasser und der Sonneneinstrahlung dar. Uberschüssige elektrische Energie wird durch die Umwandlung in chemische Energie, nach der Methode der Elektrolyse (ELA) speicherbar. Zugleich ist das Wasser selbst in seinen elementaren Stoffen H2 und 02 gespeichert. Die bei der Verbrennung von Wasserstoff mit Sauerstoff freiwerdende Hitze kar.n wieder der Erzeugung von kinetischer und somit elektrischer Energie dienen.

Anlagen zur Elektrolyse und der Rückführung von H2 und 02 zu Wasserdampf sind in geschlossenen Räumen untergebracht und betreffs der hhlitung von Luft mit hoher relativen r #euchte an die Gewächshäuser angeschlossen.

Die Entscheidung des zeitlichen Einsatzes der Elektrolyseanlage (ELA) und der herzustellenden Wasserstoff- Sauerstoffmenge wird ebenfalls durch das Regelsystem mit Abfragen nach technischen Werten getroffen, das in diesem Fall in einem gewissen Rahmen frei manipulierbar ist.