DE3407881A1 - Energieversorgungssystem - Google Patents

Energieversorgungssystem

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DE3407881A1
DE3407881A1 DE19843407881 DE3407881A DE3407881A1 DE 3407881 A1 DE3407881 A1 DE 3407881A1 DE 19843407881 DE19843407881 DE 19843407881 DE 3407881 A DE3407881 A DE 3407881A DE 3407881 A1 DE3407881 A1 DE 3407881A1
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Description

  • Beschreibung
  • Die Erfindung betrifft ein Energieversorgungssystem, daß geeignet ist nur aus der Energie der Sonneneinstrahlung und des Windes Siedlungen ohne öffentliches Versorgungsnetz mit elektrischer und thermischer Energie zu versorgen.
  • Ein solches Energieversorgungssystem ist im Buch ??Wasserstoff die Energie für alle Zeiten " beschrieben. (Pfriemer Verlag München). Dabei ist die Technik der Gewinnung von elektrischer Energie aus der Sonneneinstrahlung in onnenreichen Gebieten offenbart. Die elektrische Energie soll am Ort ihrer Gewinnung zur Elektrolyse von Wasser verwendet werden. Dabei soll nach der Bruttoreaktion; Energie + .HO -2H2 + 02 Wasserstoff als universeller Energieträger gewonnen werden. Dieser Wasserstoff soll über Rohrleitungen auf Entfernungen von über tausend Kilometern transportiert werden und dort über ein umfangreiches Netz Industrie und Haushalte versorgen. Ein erheblicher Teil des Wasserstoffs soll über Brennstoffzellen in elektrische Energie zurückgewandelt werden, welche nach entsprechender Umformung in das bestehende Netz eingespeist werden soll.
  • Der Transport des Wasserstoffs auf solche Entfernungen und die dazu erforderlichen Rohrleitungen sind sehr aufwendig. Die vorgeschlagene Technik kann 10 - 14 % der Sonneneinstrahlung in elektrische Energie umwandeln, der Rest der Sonnenenenergie, in Form von Wärme kann nicht in die entfernten Verbraucherländer transportiert werden. In den betreffenden Verbraucherländern ist aber auch ein hoher Bedarf an Heizenergie vorhanden, die bei der Verbrennung von so erzieltem Wasserstoff nur einen geringen Nutzungsgrad der Energie ergeben würde.
  • Die Umwandlung des Wasserstoffs in elektrische Energie und die Verwendung dieser als Antrieb für Wärmepumpen ist problematisch, da gerade im Winter als der Bedarf an Heizenergie am größten ist, die Wärmepumpen 'D Di sehr niedrigen Entnahmetemperaturen und dadurch mit sehr niedrigen Leistungszahlen arbeiten müßten.
  • Unter Berücksichtigung des niedrigen Nutzungsgrades der Energie und des hohen Aufwandes für die Rohrleitungen mu man davon ausgehen, daß diese Technik selbst in den reichen Industrieländern noch viele Jahre braucht bis sie verwirklicht wird.
  • Die ärmeren, überwiegend Entwicklungsländere werden ein solches Rohrleitungsnetz in absehbarer Zeit kaum realisieren können. Das gleiche gilt für abgelegene Siedlungen in Industrie-und Schwel-Lenländer.
  • Außerdem gibt es eine Vielzahl von Windenergieanlagen, die in windreichen Gebieten relativ große Mengen an elektrischer Enercie liefern können. Sie haben Schwierigkeiten mit dem stark schwankenden Angebot, die in anderem Zyklus schwankende Nachfrage zu decken. In Gebieten mit hohen Windgeschwindigkeiten können sie einen nennenswerten Beitrag zur Versorgung mit elektrischer Energie leisten. In Gebieten mit mäßigen Windgeschwindigkeiten sind sie unwirtschaftlich. Diese wird auch dadurch verstärkt, daß sie ihre elektrische Energie in ein Netz einspeisen, wo sie wegen ihrem schwankenden Angebot nur niedrige Preise erzielen können.
  • Die Verwendung der Windkraftenergie für Raumheizung bleibt auf die Gebiete in der Nähe der Meeresküsten beschränkt. Ihre Energie unterliegt großen Schwankungen. Die zusätzliche Verwendung von Wärmepumpen mit Antriebsenergie aus Windkraftwerken würde ihren Nutzungsgrad verbessern, aber im Winter als der größte Wärmebedarf entsteht nur mit niedrigen Leistungszahlen arbeiten können, weil die zu dieser Zeit verfügbaren Quellen Wärme bei niedrigen Temperaturen liefern.
  • Die Baugenehmigung von Windkraftwerken stößt im Inneren des Landes auf große Schwierigkeiten. Ihre großen Windräder drehen sich bei großer Höhe frei sichtbar und lenken die Aufmerksamkeit der Verkehrsteilnehmer in größerer Entfernung auf sich.
  • Die z.Z.. unlösbar erscheinenden Probleme der Entwicklungsländer insbesondere der Ernährung :i'rer Bevölkerung sind zum großen Teil abhängig von ihrer Versorgung mit Energie. Sie bräuchten diese insbesondere in der Landttschaft und Gärtnerei für Bewässerung sowie Gewerbe und Haushalt. In vielen dieser weiten Gebiete wird noch lange Zeit kein Strom- oder Gasnetz zu verwirklichen sein. Ihr in manchen Gebieten reichliches Angebot an Wind und Sonneneinstrahlung ist aber weitgehend ungenützt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Energieversorgungssystem zu entwickeln, das geeignet ist nur aus der Energie der Sonneneinstrahlung und des Windes Haushalte, Gewerbe und landwirtschaftliche Betriebe, die keinen Anschluß an ein öffentliches Netz haben, mit elektrischer und thermischer Energie zu versorgen, ohne Abgabe ison schädlichen Stoffen oder Strahlungen an die Umwelt. In Gebieten mit Strom- oder Gasnetz soll sie einen Teil des Energiebedarfs decken und zum Sparen von Energie trägern beitragen.
  • Sie soll Vorrichtungen entwickeln, die geeignet sind, diese Aufgabe zu verwirklichen und deren vereinfachten Varianten aus Tei-19n und Materialien bestehen, die unter den konkreten Gegebenheiten der Entwicklungsländer ihre Verwirklichung erleichtern und zu ihrer Versorgung mit Energie für Haushalt, Gewerbe und Landwirtschaft einen Beitrag leisten.
  • Gelöst wird die Aufgabe durch das zusammenwirken mehrerer vorteilhafter Merkmale nach Patentanspruch 1 bis 204 In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsge genstandes dargestellt. Es zeigt: Fig.1 einen Schaltplan eine Energieversorgungssystems Fig.2 einen vertikalen Schnitt durch ein Gebäude mit homponenten des Energieversorgungssystems, an dessen Seitenwänden und auf dessen Dach.
  • Fig.3 einen horizontalen Schnitt gemäß der Linie III-III von Fig.2 Fig.4 einen vertikalen Schnitt gemäß der Linie IV-IV von Fig.5 durch eine Anlage, die die Energie der Sonneneinstrahlung in Luftbewegung umwandelt und diese um die Windnergie erweitert.
  • Fig.5 eine Draufsicht auf die Anlage nach Fig.4 Fig.6 einen vertikalen Schnitt durch ein Gebäude mit einer Variante der Anlage Fig.7 den Energiefluß einer Anlage nach Fig.1,2 und 3 während eines Sommermonats Fig.8 den Energieftuß einer Anlage nach Fig.1,2 und 3 während eines Wintermonats Fig.1 zeigt das Prinzip eines erfindungsgemäßen Energieversorgungssystems. Die Sonne (1) strahlt durch die durchsichtige Abdeckung (2a) auf die Solarzelle (3a), die auf der Absorberpiat te (4a) wärmeleitend be es ..t ist. Die aus Sonneneinstrahlung gewonnene elektrische Energie wird über Regelgerät (623 einer Gleichstromschiene mit Speicherbatterie (5) als Puffer zugeführt, wo ein Teil verbraucht und die Überschußenergie kurzfristig gespeichert wird. Auch durch die durchsächtige Dachplatte (2b) strahlt die Sonne (1) auf die Solarzelle (3b), deren el@ktrische Energie ebenfalls der Gleichstromschiene mit Batterie (5) zugeführt wird.
  • Die Solarzellen (3a,5b) erwärmen sich insbesondere im Sommer, da sie lediglich 10 - 15% der intensiven Sonneneinstrahlung nützen können. Der Rest wird zum großen Teil in Wärme umgewandelt. Ein Teil dieser Abfallwärme kann durch die Absorberplatten (4a,4c) abgeführt werden, auf denen die Solarzellen (3a,3b) wärmeleitend befestigt sind und die von Wärmeträgerflüssigkeit durchströmt werden können.
  • Die Abfallwä.rme der Solarzellen (3a,39) k-.nn auch zum Erwärmen der umgebenden Luft verwendet werden. Ein Teil davon wird unvermeidlich als Verlustwärme der Absorberplatten (4a,4c), die umgebende Luft errmen. Der Anteil der Wärme, der die Luft erwärmt, kann erhöht werden, inder:1 man die Zirkulation der Trägerflüssigkeit, die die Absorberplatten (4a,4c) durchströmt, abstellt. Dazu reicht aus, die Umwä.lzpumpe (6a) abzustelLen und Ventil (7a) so zu schalten, daß der Durchfluß zu Umwälzpumpe (6a) und damit zu Absorberplatte (4a) gesperrt ist. Da die Wärme der Absorberplatte (4a) nicht abgeführt wird, wird diese der umgebenden Luft übertragen. Die umgebende Luft, die von unten freien Zustrom zu beiden Seiten der Absorberplatte (4a) hat, wird von dieser erwärmt., wodurch ihr spezifisches Gewicht abnimmt, was ihr eine Bewegung nach oben zur Absorberplatte (4b) verleiht. Dort wird sie weiter erwärmt, da die eingestrahlte Sonnenenergie nicht abgeführt und zum großen Teil der Luft zugeführt wird, die ebenfalls an beiden Seiten der Absorberplatte (4b) nach oben strömt. Die durchsichtige Abdekkung (2a) soll die Sonnenstrahlen durchlassen, aber die Luft strömung weiter nach oben leiten, wo sie durch die schräg angeordneten Absorberplatten (4c,4d) umgelenkt wird.
  • Die Absorberplatten (4c,4d) bilden zusammen mit anderen Dachplatten ein pyramidenförmiges Zwischendach. Darunter wird die Luftströmung durch nach oben enger werdende Querschnitte geleitet. Durch die Konzentrierung der Strömungen auf einen kleineren Querschnitt, wo die gleiche Luftmenge durchströmen muß wie d.urch die größeren Querschnitte, kann dieses nur durch eine höhere Geschwindigkeit geschehen.
  • Die durchströmende Luft wird bei ihrer Bewegung in vertikaler Richtung (V) mit der seitlich aus horizontaler Richtung (H) strömenden und nach oben umgelenkten Wind zusammengeführt, was zur weiteren Erhöhung ihrer Geschwindigkeit führt.
  • Die mit technischen Mitteln durch Erwärmen erzeugte Aufwärtsbewegung der Luft scll dazu beitragen, die Schwankungen der Windgeschwindigkeit auszugleichen. Sie soll dann in Anspruch genommen werden, wenn die verfügbare Energie aus anderen Quellen zu gering ist. Sie soll auf diese .:eise den Bedarf an Speicherkapazität für elektrische Energie mindern.
  • Diese Maßnahme ist besonders dann von Bedeutung, wenn aus Kostengründen auf Solarzeilen verzichtet werden muß, oder nur ein geringer Teil der Energie damit gewonnen wird.
  • Die so zusammengeführte Luftströmung wird im rohrförmigen Aussengehäuse (8a) dem lindrad (9a) zugeführt, die ihre kinetische Energie in mechanische Drehbewegung umwandelt. Diese wird über Welle (10a), Kegelradpaar (11a) und Getriebe (12a) bei gleichzeitiger Erhöhung ihrer Drehza1il an Generator (13a) weitergeleitet. Generator (13a) wandelt die mechanische Drehbewegung in elektrische Energie um. Falls ein Drehstrom- oder Wechselstrom-Generator (13a) benützt wird, ist ein Gleichrichter (14) notwendig, um speicherbaren Gleichstrom zu erreichen, der ehenfalls der Gleichstromschiene mit Batterie (5) als Puffer zugeführt wird.
  • An die Gleichstromschiene können Verbraucher eschlossen werden wie z.B. Elektromotor (15), der die Wasserpumpe (16) antrebt und dadurch aus einem Brunnen Wasser in Eehälter (17) fördert für Haushalt, Hygiene, Bewässerung u.a.
  • Auch der Antriebs@@tor (18) des Wärmepumpenverdichters (19) kann von der Gleichstromschiene mit Energie versorgt werden,sowie evtl. die Umwälzpumpen für Wärmeträgerflüssigkeit.
  • Um Haushaltgeräte mit netzüblichem Wechselstrom z.B. 220 V 50 Hz versorgen zu können, kann Wechselrichter (20) dazwischengeschaltet werden.
  • Mit der Gerät (21) soll der Ladezustand der batterie (5) iiberwacht werden. Bei Erreichen einer hohen Ladung und weiterer Zufuhr von elektrischer Energie soll Gerät (21) einen Impuls an Magnetschalter (22) senden und durch Schließen dieses den Wasserelektrolyseur (23) in Eetrieb setzen. Dieser soll Wasser zorsetzen und den dabei gewonnenen Wasserstoff H2 zur langfristigen Speicherung von Energie verwenden. Die kurzfristige Speicherung der Energie soll insbesondere in elektrochemischen Batterien (5),die langfristige Speicherung in Form von Wasserstoff im Speicher (24) bewältigt werden. Elektrochemische batterien sind bezogen auf ihre Speicherkapazität relativ teuer und von begrenzter Lebensdauer.
  • Wasserstoff eignet sich besser zur langfristigen Speicherung z.t. von Sommer bis unter und bietet die Möglichkeit zum vielfältigen Einsatz. So eignet sich Wasserstoff als Kraftstoff für Verbrennungsmotoren und gibt nach seiner Verbrennung Wasser ohne Schadstoffe an die Umwelt ab. In der Bundesrepublik gibt es Personenkraftwagen (25) mit Wasserstoffantrieb in einem relativ anogereiften Entwicklungsstand. Wasserstoff kann auch nützlich und umweltfreundlich verbrannt werden z.3. zum Kochen über Feuerstelle (26).
  • Der wichtigste Vorteil des Wasserstoffs soll über Brennstoffzelle (27) zur Rückumwandlung seiner Energie in Gleichstrom verwendet werden. Damit soll möglich gemacht werden, hochwertige elektrische Energie über den eg Wasserstoff langfristig zu speichern. Der bei der Rückumwandlung gewonnene Gleichstrom kann im Winter, als der Energiebedarf höher ist, zur Erweiterung der aus Sonneneinstrahlung und Wind gewonnenen Energie verwendet werden. Von besonderer Bedeutung ist dabei, daß weder bei der Elektrolyse zur Gewinnung des Wasserstoffs noch bei ihrer Rückumwandlung in elektrische Energie Schadstoffe entstehen.
  • Der Wirkungsgrad jeder einzelnen Umwandlung ist höl:er als der bisher bekannten besten Wärmekraftmaschinen. Auch der Gesamtwirkungsgrad aller Umwandlungsvorgänge kann mit denen der besten Wärmekraftmaschinen verglichen werden.
  • Der Nutzungsgrad der eingestrahlten Sonnenenergie soll durch das einfangen ihres thermisch nutzbaren Teils erhöht werden. An den Seitenwänden des Gebaudes, die nur schwacher Sonneneinstrahlung ausgesetzt sind, sollen Absorberplatten (4e) angebracht werden, die die Wärme der umgebenden Luft oder der schwachen Sonneneinstrahlung absorbieren. Sie sollen die unterste Temperaturstufe des Absorbersystems bilden. Die kühle Trägerflüssig keit soll zuerst vom unteren zum oberen Teil der Absorberplatte (4e) gefördert werden, wo sie durch die Umgebungswärme in erster Stufe vorgewärmt wird. Bei geradem Durchfluß durch Ventil (7a) und durch die Fördertätigkeit der Umwälzpumpe (6a) strömt sie anschließend durch Absorberplatte (4a), wo sie durch einen Teil der Abfallwärme der Solarzelle (3a) um eine weitere Temperaturstufe erwärmt wird. Anschließend strörit sie durch Absorberplatte (4b), die über die durchsichtige Abdeckung (2a) einer intensiven Sonneneinstrahlung ausgesetzt ist. Hier erreicht sie die oberste Temperaturstufe, die über den überwiegenden Teil des Jahres tagsüber noch genug ist, um der. Warmwasserbereiter (23) die nötige Wärme zuzuführen. Die Absorberplatten (4e,4a,4b) sind bei dieser lariante in Reihe geschaltet und die Trägerflüssigkeit wird in drei Stufen erwärmt. Sie absorbieren die arme ihrer Umgebung durch Absenken ihrer Temperatur mittels durchströmender kühlerer Trägerflüssigkeit.
  • Falls auch Bedarf an Heizenergie besteht, wird anschließend auch die Heizanlage (29) mit Wärme versorgt. Sie durchströmt anschließend die Ventile (7b,7c) sowie die Umwälzpumpen (6b,6c).
  • Falls die Temperatur der Trägerflüssigkeit dabei höher ist als in mindestens einem der Langzeitspeicher (31,32,33), durchfließt sie zunicl.st die Wärmeübertragungsleitung des Langzeitspeichers (31,32), dessen Temperatur als nächstniedriger festgestellt wurde und anschließend die aller weiteren Langzeitspeicher (32,33) mit eweils um eine Stufe niedrigerer Temperatur, wo sie ihre Wärme in Stufen den Langzeitspeichern (31,32,33) abgibt. Dazu werden die Ventile (7h,7i,7j) durch ein Steuergerät über Magnete entsprechend umgestellt.
  • Der Vergleich der Temperaturen erfolgt einerseits mit dem Temperaturfühler (37a) an einer zentralen Durchflußstelle angeordnet und andererseits mit den Temperaturfühlern (37b,37c,37d) in den Langzeitsneichern (31,32,33).
  • Danach wird die Trägerflüssigkeit über Steuerventil (30) und Ventil (7e) zum unteren Teil der Absorberplatte (4e) gefördert, v:o sie den Kreislauf von vorne beginnt.
  • Reicht die Temperatur der gewonnenen Wärme nicht aus, um den Warmwasserbereiter (28) oder die Heizanlage (29) damit zu versorgen, wird der Antriebsmotor (18) eingeschaltet. Dieser treibt den Verdichter (19) des Wärmepumpensystems an, das die Niedertemperaturwärme, die der Primärseite des Verdampfers (34) zugeführt wird, auf ein höheres Temperaturniveau bringt und über Verflüssiger (35) der Heizanlage (29) überträgt. Dazu muß Ventil (7c) so umgestellt werden, daß der Durchfluß von Umwälzpumpe (6b) zu Verflüssiger (35) möglich wird. Ventil (36) muß geöffnet werden. Ein Kurzzeitspeicher kann in vielen Fällen Vorteile bringen und sollte auch angebracht werden.
  • Falls die Temperatur der Trägerflüssigkeit nach Durchfließen des Verdampfers (34) höher ist - was über Temperaturfühler (37a, 37b,37c,37d) festgestellt werden kann - als die in mindestens einen der Langzeitspeicher (31,32,33), wird die Trägerflüssigkeit durch diese gefördert, wo sie ihre Restwärme abibt.
  • Ist Wärme gewinnbar, aber es besteht kein momentaner Bedarf daran,'so wird bei ruhendem Antriebsmotor (18) die Trägerflüssigeit von den Absorberplatten (4e,4a,4b) kommend über die Prirna'rseite des Verdampfere (34) geöffnetem Ventil (36), Umwälzpumpe (6c) und Steuerventil (30) durch die Wärmeübertragungsleitungen der Speicher (31,32,33) gefördert, wo sie ihre Wärme abgibt und dazu im geschlossenen Kreislauf umgewälzt wird. Auf gleiche Weise können die Absorberplatten (4c,4d) - auf dem Zwischendach angeordnet, die von ihnen absorbierte Wärme j- nach Bedarf an die Heizanlage (29) oder Speicher (31,32,33) abgeben.
  • Dazu muß Ventil (7f) auf geraden Durchfluß gestellt werden.
  • Die gespeicherte Wärme kann bei Bedarf entnommen werden. Bei Entnahme nach Ende der warmen Jahreszeit und zu ;3egirn der Heizperiode kann vorkommen, daß die Wärme in den Langzeitspeichern (31) mit höherer Temperaturstufe direkt - ohne Temperaturerhö hung - verwendet werden kann. Dazu !:iuß das Steuerventil (30) umgestellt werden auf entgegengesetzte Flußrichtung und die Ventile (7e,7d) so gesteuert, daß sie mit Heizanlago (29) in Reihe geschaltet sind. Ventil (36) bleibt geschlossen und Verdichter (19) außer Betrieb.
  • Falls die Temperatur, der aus den Langzeitspeichern (31,32,33) entnolnmenen 7PNrrne niedriger ist als für die Heizung notwendig, -muß der Motor (18) mit Verdichter (19) zusätzlich in Betrieb gesetzt werden. Ventil (36) muß geöffnet werden.
  • Auf der zur Sonne gerichteten Seite der Absorberplatten (4a,4c) sind Solarzelien (3a bzw. 3b) wärmeleitend befestigt. Der Wirkungsgrad und die Lebensdauer der Solarzellen ist abhängig von ihrer Betriebstemperatur. Wenn ihre hohen Kosten sich amortisieren sollen, ist eine möglichst lange Lebensdauer bei möglichst hohem Wirkungsgrad anzustreben. Das kann besser verwirklicht erden, wenn ihre Betriebstemperatur zwischen gewissen Grenzen gehalten wird. Bei zu hoher Betriebstemperatur wird ihre Lebensdauer kürzer, auch ihr Wirkungsgrad nimmt ab.
  • Die Umgebungstemperatur der Solarzelle (3a) ist bei steigender Höhe entsprechend höher, da die von unten einströmende Luft während ihrer Aufwärtsbewegung stetig erwärmt wird. Bei einer gewissen Höhe und bei starker Sonneneinstrahlung wird eine Temperatur erreicht, die die Lebensdauer der Solarzel'e unvertretbar vermindern würde. Dem kann man dadurch Abführen ihrer Wärme entgegenwirken, indem man die Trägerflüssigkeit durch die Absorberplatte (4a) strömen läßt. Wenn diese von unten nach oben strömt und bereits vorgewärmt eingeleitet wurde, kann an heißen Sommertagen vorkommen, daß sie am oberen Ende der Solarzelle keine ausreichende Kühlung bewirken kann.
  • Eine höhere Kühlwirkung soll in diesem Fall dadurch erreicht werden, daß die kühle Trägerflüssigkeit direkt in die Absorberplatte (4a) geleitet wird. Dazu soll Ventil (7a) so umgestellt werden, daß es Ventil (7e, 7d) in Reihe nachgeschaltet wird. Temperaturfühler (38) soll einem Steuergerät das Erreichen der zulässigen Temperatur melden. Die von Langzeitspeicher (33) mit niedrigster Temperatur über Ventil (7j), Steuerventil (30), Ventile (7e,7d,7a), Umwälzpumpe (6a) zurückkehrende kühle Trägerflüssigkeit durchströmt die Absorberplatte (4a), V;o sie die Abfallwärme der Solarzelle (3a) abführt.
  • Die Trägerflüssigkeit durchströmt ansclaliel. end die Absorberplatte (4b), wo sie ihre Temperatur um eine zweite Stufe erhöht und kehrt von dort über die Primärseite des Verdampfers (34), Ventil (36), Umwälzpumpe (6c) und Steuerventil (30) zu den Langzeitspeichern (31,32,33) zurück, wo sie ihre Wärme abgibt.
  • Eine höhere Kühlwirkung der Solarzelle (3b) kann auf gleiche Weise erreicht werden. Dazu auch Ventil (7f) auf geraden Durchfluß gestellt werden, wodurch die ReihenE:chaltung von Ventil. (7e,7d, 7f) und der Absorberplatten (4c,4d) erreicht wird. ei dieser Schaltung erhalten die Absorberplatten (4a,4c) jeweils Tragerflüssigkeit mit der kühlsten Temperaturstufe und sind zueinander parallel geschaltet. Innerhalb dieser Parallelschaltung sind den Absorberplatten (4a,4c) mit angebauten Solarzellen (3a,3b) jeweils Absorbernlatten (4b,4d) ohne Solarzellen in Reihe nachgeschaltet. Da die Eintrittstemperatur der Trägerflüssigkeit niedrig ist und an heißen Sommertagen gleichzeitig hohe Austrittstemperaturen erreicht werden können, ist der Wirkungsgrad der Absorberplatten (4a,4b,4c,4d,4e) entsprechend hoch. Dieser lohe Wirkungsgrad wird gleichzeitig mit der erhöhten Kühlwirkung der an den Absorberp1.atten (4a,4c) wärmeleitend befestigten Solarzellen (3a,3b) erreicht.
  • Es ist möglich, auch an den Absorberplatten (4b,4d) Solarzellen zl.l befestigen un(l dabei iiber ihre größere Fläche me@r elelitrische Energie zu gewinnen. In diesem Fall wre es besser, die kühle Trägerflüssigkeit aril oberen Ende der Absorberplatten (4b, 4d) einzuleiten und so der höheren Temperatur der Umgebungsluft am oberen 'Peil ihrer Strömung rnit höherer Kühlwirkung entgegenzuwirken. Die niedrigere Austrittstemperatur und ihre Folgen auf die Heizanlage wären vertretbar, weil man dafür mehr hochwertige elektrische Energie erzielen könnte. Diese wäre nach technischen Gesichtspunkten gesehen, möglicherweise die bessere Lösung. Da die hohen Herstellungskosten der Solarzellen (3a,3b) einer großflächigen photoelektrischen Energiegewinnung im Wege stehen, wird eine solche Lösung leider auf wenige Ausnahmen beschränkt bleiben.
  • Eine drastische Verminderung der Herstellungskosten der Solarzellen (5a,3b) ist durch die vielversprechende Entwicklung der polykristallinen Solarzellen (3a,3b) zu erwarten. Die Größe der mit Solarzellen (3a,3b) belegten Fläche wird auch danach, nach wirtschaftlichen Gesichtspunkten festgelegt. Die hier beschriebene Technik kann sie bei allen Varianten gut gebrauchen. Bei realistischer Beurteilung muß man aber davon ausgehen, daß die photo elektrische Umwandlung allein vielleicht einen Teil der Versorgung mit elektrischer Energie lösen kann. Für eine breite Versorgung mit elektrischer und thermischer Energie und zum Teil mit; Wasserstoff als Kraftstoff ist eine Kombination notwendig, die den erheblich höheren Teil der Solarenergie in Form von Wärme. wie auch die Energie der Luftbewegung nützt. Diese Feststellung gilt insbesondere für Gebiete der gemSigten Klimazone, wo ein noher Bedarf an Wärme besteht.
  • Die Entwicklungsländer werden noch lange Zeit mit großen Schwierigkeiten zu kämpfen haben und kaum in der Lage sein, die Devisen für Solarzellen aufzubringen. Daher kommt der Gewinnung von elektrischer Energie aus natürlichem Wind und technisch erzeugter Luftbewegung eine erhöhte Bedeutung zu. Man kann davon ausgehen, daß ihre Realisierungschancen in vielen Gebieten gut sind, wobei Solarzellen vorerst in begrenztem Umfang verwendet werden. In vielen Fällen wird man sogar ohne Solarzellen auskommen müssen.
  • Daher ist es besser, die Vorrichtungen zur Gewinnung und Umwandlung der Solarenergie so zu konzipieren, da; tle auch ohne Solarzellen (3a,3b) möglichst viel elektrische Energie zur sierfügung stellen können. Dabei ist es zweckmäßig, die Vorrichtungen so zu gestalten, daß Solarzellen (3a,3b) - falls sie später zu niedrigeren Kosten zu haben sein sollten - nachträglich angebaut werden können. Dazu reicht in der Regel aus, die zur Sonne gerichtete Seite der Absorberplatten (4a,4c) glatt auszuführen und eventuell die übrigen Stellen mit Befestigungselementen zu versehen.
  • Die Gewinnung der elektrischen Energie aus Sonneneinstrahlung kombiniert mit ihrer Gerinnung aus dem Wind, bringt Vorteile.
  • Während die Sonne nur tagsüber scheint, bläst der sind auch nachts. Die relativ schwache Sonneneinstrahlung im Winter und täglich kürzere Zeit als im Sommer, kann durch Energie aus Wind teilweise kompensiert werden. Die beiden Arten der Energiegewinnung ergänzen sich gegenseitig. Daher ist es sinnvoll, in ein Enorgieversorgungssystem die Gewinnung der elektrischen Energie sowohl aus der Sonneneinstrahlung wie auch aus dem Wind zu integrieren. So wird die Umwandlung der Sonneneinstrahlung in Wärme danach in Luftbewegung anschließend in mechanische und schließllcli in elektrische Energie die Lücken füllen helfen, die die Schwankungen der Windgeschwindigkeit hinterläßt.
  • Als Langzeitspeicher können alle Arten verwendet werden, insbesondere die nach Dt 3003007 angeordnet und geschaltet nach Dr 3038579. Sie bieten einige Vorteile, insbesondere durch Nutzung des Erdreichs zur opoicherung großer Wärmemngen sowie relativ hohe Entnahmetemperaturen.
  • Pei Solarzellen muß man sich allgemein nach dem günstigsten osten/Nutzen-Verhältnis orientieren. Da scheinen die polykristallinen olarzellen trotz mäßigem Wirkungsgrad die derzeit günstigsten Chancen zu bieten. Bessere und vor allem konstengünstigere Solarzellen könnten der photoelektrischen Energieumwandlung fördernde Impulse geben. Andererseits können die 1sten der So- Parzellen erst beim Absatz hoher Stückzahlen reduziert werden.
  • Die hier beschriebene Technik kann durch Verwendung einer nennenswerten Zahl von Solarzellen dazu beitragen.
  • Wechselrichter, Elektrolyseure, Brennstoffzellen, Wärmepumpen und Personenkraftwagen mit Wasserstoffantrieb haben einen hohen Entwicklungsgrad erreicht. Die Einführung der beschriebenen Technik und die der neu entwickelten Komponenten könnten sich im Absatz gegenseitig unterstützen.
  • Fig.2 zeigt einen vertikalen Schnitt durch ein Gebäude, an dem die Komponenten zur Gewinnung und Umwandlung der Energie der Sonneneinstrahlung und des Windes angebaut sind. Die Sonne strahlt auf die durchsichtige Abdeckung (2a), die die Sonnenstrahlen durchläßt. Diese werden zum Teil von der Solarzelle (3a) in elektrische Energie umgewandelt.
  • Ein weiterer Teil der Sonneneinstrahlung erwärmt die Solarzelle (3a), die einen Teil dieser Wärme an die Absorberplatte (4a) weitergibt. An der anderen SeiLe -der Absorberplatte (4a) und an der zur Sonne gewandten Seite der Solarzelle (3a) wird die umgebende Luft erwärmt und steigt nach oben, wo sie durch die Sonneneinstrahlung auf Absorberplatte (4b) weiter erwärmt wird.
  • Die Absorberplatten (4a) mit Solarzellen und die Absorberplatten (4b) ohne Solarzellen sind an der Seitenwand (39) des Gebäudes mit Abstand zu dieser und zur Wärmedämmplatte (46) befestigt.
  • Auch die Abdeckplatte (2a) ist mit Abstand zur Solarzelle (3a) und Absorberplatten (4a,4b) an der Seitenwand (39) befestigt.
  • Dadurch wird beiderseits der Absorberplatten ein vertikaler Luftkanal gebildet. In der Regel werden aus mehreren Absorberplatten (4a,4b) und aus mehreren Solarzellen (3a,3b) Panes e gebildet.
  • L'ei geöffneter Luftklappe (40a) kann die Luft in den Raum zwischen Gebäudedecke (41) und aus.den Absorberplatten (4c,4d) gebildetem Zwischendach strömen, wo sie nur durch die Öffnungen des a2fl oberen Teil des Zwischendachs angeordneten Rades (42a) freien Weg hat. Die Luft durchströmt die Sicherileitsklappe (43a) die unten und oben geöffnet , sonst schachtelförmig ausgebildet und- gesc';ilossen ist. Die Sicherheitsklappen (43a,43b) sind am Drehventil schwenkbar befestigt mit Bolzen (43c).
  • Das Dre4lventil besteht aus Rad (42a) mit Öffnungen, Umlenkwand (42b), zwei Stück Seitenwände (42c), Hohlwelle (42d) init je einem Lager (42e) unten und oben, im oberen Teil meljrere Speichen (42f), die das obere Lager (42e) mit- den beiden Seitenwänden (42c) und der Umlenkwand (42b) verbinden. Es dreht sich in den beiden Lagern (42e) in der Regel um die gleiche Achse wie Welle (10a).
  • In diesem Drehventil (42a bis 42f) vtird die nach oben strebende erwärmte Luft mit der aus horizontaler Richtung (H) strömenden und in vertikale Richtung (V) umge@enkten Luft zusammengeführt.
  • Die zusammengeführte Luft strömt wischen den Speichen (42f) und zwischen der. ringförmigen Sichtblenden (44a) weiter nach oben wo am Windrad (9a) ihre kinetische S'nergie in mechanische Drehbewegung umgewandelt wird. Die Drehbewegung des Windrades (9a) wird über Welle (10a), Kegelradpaar (11a) und Getriebe (12a) an Generator (13a) weitergeleitet, wo sie in elektrisch e Energie umgewandelt wird. Der weitere tnergiefluß ist gleich mit dem von Fig.1. Die Sichtblenden (44a) sollen verhindern, daß die Bewegung des Windrades (9a) die Aufmerksamkeit der Passanten auf sich zieht.
  • An der unteren Kante der Absorberplatte (4a) strömt kühle Luft nach, wo an den mit Öl beschmierten Flächen des Staubfängers (45a) ein großer Teil ihrer Verunreinigung festgehalten wird.
  • Von dort strömt die Luft in den Raum zwischen Abdeckplatte (2a) und Solarzelle (3a), sie in den Raum zwischen Absorberplatte (4a) und Wärmedämmplatte (46).
  • Da an der Seitenwand (39) des Gebäudes im Sommer warme Luft strömt, die die Räume unangenehm aufheizen könnte im Winter dagegen kalto Luft,die die @@rmeverluste vergrößern könnte, ist eine Wärmed@mmung nützlich.
  • Die Sonne strahlt auch über die durchsichtigen Dachplatten (2b), die aneinandergelegt um Gehäuse (8a) ein Oberdach bilden. Die Sonnenstrahlen treffen auf die Solarzellen (3b), die einen Teil davon in elektrische Energie umwandeln. Ein weiterer Teil der Sonnenstrahlen erwärmt die Solarzellen (3b), die an den Absorberplatten (4c) wärmeleitend befestigt sind. Die den Absorberplatten (4c) so zugeführte Wärme wird von diesen an die sie umgebende Luft übertraen. Ein Teil davon wird an die Luft weitergegeben, die zwischen ihrer unteren Seite und der oberen Seite der Leitplatte (47) ist. Die Luft wird erwärmt, dadurch nach oben steigen und bei geöffneter Luftklappe (40b) an der unteren Seite der b@orberplatten (4d) entlang strömen. Dabei wird sie von diesen weiter erwärmt und in ihrer Geschwindigkeit beschleunigt. Sie wird schließlich über die tffnuugen des Rades (42a) und über Sicherhoitsklappe (49a) ins Drehventil strömen, wo sie sich mit den Luftströmen aus Sicherheitsklappe (43a) und mit denen aus horizontaler Richtung (I1) vereinigt und iu vertikale Richtung (V) strömt.
  • Auck die zur Sonne gewandten Flächen der Solarzellen (3b) und der Absorberplatten (4d) werden die von der Sonneneinstrahlung erhaltenen Wärme zum Teil an die Luft ilbertragen, die über ihnen ist. Dadurch wird ihre Strömungsgeschwindigkeit auch beschleunigt und zur Verstärkung der Luftströmung ,.eitragen. Da sowohl die Absorberplatten (4a,4b) an den Seitenwänden des Gebäudes wie auch die Absorberplatten (4c,4d) am Zwischendach große Fläcllen haben, wird die Menge der von ihnen absorbierten und an die umgebende Luft weitergegebenen Wärme entsprechend hoch sein.
  • Da die einzelnen relativ schwachen Luftströme zusammengelegt und die auf einen Querschnitt konzentriert werden, der ein Eruchteil der Gesamtabsorptionsfläche ist, wird eine Strämungsgeschwindigkeit bewirkt, die über Windrad (9a) ausreichende Energie für warme Tage umwandelt. Die Energie einer schwachen Luftbewegung aus horizontaler Richtung H wird noch dazugonommen.
  • Weitere Anlagen können,auf @ebengebäuden oder über verfügbare Flächen aufgebaut, die gewinnbare Menge der Energie erhöben.
  • Wird nur ein Teil der technisch erzeugten Luftbewegung für die Umwandlung in elektrisch@ Energie benötigt, kann die Trägerflüssigkeit in den Absorberplatten (4a,4b) umgew@lzt werden, w@durch ein Teil der von ihnen absorbierten Wärme abgeführt wird und zur Erwärmung der umgebenden Luft weniger übrig bleibt. Das bewirkt eine niedrigere Strömungsgeschwindigkeit der Luft, die dann ausreicht, wenn aus berizeitaler Richtung @ ein etwas stärkerer Wind bläst.
  • Wird dieser natürliche Wind stärker, wird man auf noch me@r technisch erzeugte Luftbewegung verzichten können. Dann genügt die Luftklappe (40a) zu schließen, wodurch das Aufwärtsströmen der Luft yon beiden Seiten der Absorberplatten (4a,4b) verhindert wird. Die warme Luft staut sich unterhalb der Luftklappe (40a) im gleichen Raum mit den Absorberplatten (4a,4b). Die in den Absorberplatten (4a,4b) zirkulierende Trägerflüssigkeit kann eine größere Menge an Wärme abführen und speichern.
  • Auch bei Absorberplatten (4c,4d) des Zwischendachs kann die Verteilung der absorbierten Würme zu Gunsten der Einspeicherung durch Umwälzen der Trägerflüssigkeit bewirkt werden.
  • Auf diese Weise hat man die Möglichkeit. die Menge der eingestrahlten Sonnenenergie je nach Bedarf zu einem höheren Anteil zur Beschleunigung der Luftgeschwindigkeit oder zum Abtransport zu den Langzeitspeichern zu verteilen. Je nac@ Redarf und Möglichkeit zur Gewinnung von elektrischer Energie aus anderen Quellen wird von der Beschleunigung der Luftgeschwindigkeit um die Abserberplatten (4a,4b,4c,4d) mehr oder weniger Gebrauch genacht.
  • Die Geschwindigkeit des Windes aus horizontaler Richtung H ist Ee'r starken Schwankungen unterworfen. Starke Stürme könnten die Vorrichtung zur Konzentrierung ihrer Geschwindigkeit und Umwandlung ihrer Energie zerstören. Daher müssen Vorkehrungen getropfen werden, die bei überhöhter Windgeschwindigkeit die Strömungen ins Freie leiten.
  • Eine solche Möglichkeit wird durch Sicherheitsklappe (43a) geschaffen. Eor Windstärken, die der Vorrichtung keinen Schaden zufügen können, ist sie durch die Zugkraft der Feder (4@) in geschlessener Stellung gehalten. Der aus horizontalor Richtung H strömende Wind Wind von ihrer gekrümmten Seitenplatte (43b) nach oben in Richtung V umgelenkt.
  • Überschreitet der Wind eine gewisse Geschwindigkeit, wird der Druck auf die Seitenplatte (43b) größer, wodurch die Haltekraft der Feder (43) überwunden wird. Die Sicherheitsklappe (43a,43b) kippt nach unten, um den Bolzen (43c) drehend und läßt den Wind horizontal auf der Gegenseite des Daches ins Freie durchströmen.
  • Ähnlich wird der überstarke Wind die Sicherheitsklappe (49a) um den Belzen (49b) umkippen und den Wind ins Frele strömen lassen.
  • Die schachtelförmige Sicherheitsklappe (43a,43b), die durch die Zugkraft der Feder (43) in der Stellung gehalten wird, in der diese das Durchstrcmen des Windes in horizontaler Richtung H verhindert, läßt die Luft von unten nach oben durchströmen. Dazu it sie oben und unten offen. Die gekrümmte Seitenplatte (43b) lenkt den aus horizontaler Richtung H strömenden Wind zusammen mit der Umlenkwand (42b) in vertikale Richtung V.
  • Der an der Außenseite der Sicherheitsklappe (43a) befestigte Dichtstreifen (50) soll an die Platte (51) gedrückt werden und so verhindern, da die von unten nach oben strömende Luft seitlich ins Freie abströmt. Dieses wird durch die Zugkraft der vorgespannten Feder (4P) erreicht.
  • Die Sicherheitsklappen (43a,49a) würden zusammengenommen einen zu geringen Strömungsquerschnitt bieten für starke Stürme. .Erheblich größere Abströmquerschnitte bieten die Sicherheitstüren (52a), die um Scharnier (53) in beide Richtungen aufklappbar sind und durch beiderseits angeordnete Schließfeder (54a) in geschlossener Stellung gehalten rrerden. Sie sollen bei berschreiten einer bestimmten Windgeschwindigkeit die Federknaft überwinden, sich öffnen und das Abströmen des Windes ermöglichen. Die Scharniere (53) und die Schließfeder (54a) sind an den Pfeilern (55a,55b) befestigt. Wenn die Sicherheitstüren (52a) die geschlossene Stellung erreicht haben, stößt ein verlangertes Ende der Schließfeder (54a) an den Balken (56a), wodurch der Federweg begrenzt wird. Da die Schließfeder (54a), die an beiden Seiten der Sichorheitetüren (52a) wirken, in ihrer,1 VJeg begrenzt sind, bleiben die Sicherheitstüren in geschlossener Stellung bis die Windstärke in einer ihrer beiden Schwenkrichtungen die Federkraft überwinden kann. Dadurch soll sichergestellt werden, daß einerseits bei Windstärken, die der Vorrichtung nicht schaden, die geschlossenen Sicherheitstüren (52a) den sind einfangen und konzentrieren, andererseits bei Überschreiten einer bestimmten Windstärke diese vom Wind geöffnet werden.
  • Die Anlage wir von einer Traggerüst aus Pfeilern (55a bis 55e), Balken (56a,56b,56c) und weiteren tragenden Teilen zusammengehalten, an denen ihre Komponenten befestigt sind.
  • Fig.3 zeigt einen waagerechten Schnitt gemäß der Linie III-III vom Gebäude nach Fig.2. Der Wind bläst auf eine der Seiten des Gebäudes z.B. mit der Dachlänge A. Die Sammelplatten (57a bis 57f) bilden sternförmig angeordnete Windsammelwände,deren Flächen zum Teil aus Sicherheitstüren (52b,52c) bestehen. Sie fangen den Wind aus allen Richtungen ein, konzentrieren ihn, indem sie ihn auf eine kleinere Länge B zusammenführen.
  • Auch in vertikaler Ebene wird der Wind dadurch leicht konzentriert, daß der Neigungswinkel der Absorberplatten (4c,4d) grösser ist, als der der strahlendurchlässigen Dachplatte (2b), was aus Fig.2 sichtbar ist.
  • Das Einfangen des Windes auf einem großen Strömungsquerschnitt und seine Konzentrierung auf einen erheblich kleineren Strömungsquerschnitt soll die Möglichkeit schaffen, die schwächeren Winde nutzbar zu machen.
  • Der Anteil der aus schwachen inden gewonnenen Energie ist relativ hoch, da sie während der überwiegenden Zeit des Jahres blasen. Sie können auch wesentlich dazu beitragen, die erforderliche Speicherkapazität zu verringern.
  • Die Erhö@ung der Strömungsgeschwindigkeit des Windes durch ihre Konzentration verleiht auch dem Windrad (9a) eine höhere Drehzahl und braucht dadurch ein kleineres Übersetzungsverhältnis beim Kegelradpaar (11a)und Getriebe (12a) um den Generator (13a) mit einer An@ahl von Polen verwenden zu können, die möglichst niedrig ist.
  • Bei Überschreiten einer bestimmten Windgeschwindigkeit wird vom Luftdruck, der auf die großen Flächen der Sicherheitstüren (52b, 52c) wirkt, die Kraft der Schlie@feder (54a) überwunden und die Sicherheitstüren (52b,52c) werden von der Windkraft je nach ihrer Stärke mehr oder weniger geöffnet. Dadurch wird ein erheblicher Teil des Windes in Richtung C abgelassen. Bei weiterer Steigerung der Windstärke werden auch die Sicherheitstüren (52d) de@ benachbarten Windsammolwand vom Wind geöffnet.
  • Die Sammelplatten (57a,57b,57c) und die Sicherheitstüren (52a, 52b,52c,52d) snd auf der Dachfläche sternförmig rerteilt, um Winde aus allen Richtungen einfangen zu können.
  • Um zu bewirken, daß die Winde aus der Richtung eingefangen werden, aus der sie am stärksten blasen, wurde in der ungefähren geometrischen Mitte der Dachfläche ein Drekventil (42a bis 42g) angeordnet. Dieses Drehventil (4.2a bis 42g) ist so gestaltet, daß es vom sind selbst in die Stellung gedreht 5 wird, in der es die waagerechten konzentrierten Winde von den Sicherheitstüren (52c) übernimmt und nach oben umlenkt. Da die einströmenden Winde auf die Umlenkwand (42b) Druck ausüben und der überwiegende Teil dieser Umlenkwand (42b) hinter der Drehachse des Drehventils (42a bis 42g) angeordnet ist, wird es voia Wind so godreht, daß der Wind an der offenen der Umlenkwand (42b) gegenüber liewenden Seite einströmen kann.
  • Die beiden Flügeln (42g) an der Außenseite der Seitenwände (42c) befestigt, sollten die Drehwirkung des Windes unterstützen, indem sie ebenfalls hinter der Dre@achse schräg angeordnet sind, dar sie gegen die Windrichtung mehr Widerstand leisten. Die Sicherheitsklappen (43a,43b,49a) sind in Durchbrüchen der Umlenkwand (4.2b) angeordnet.
  • Die Form des Zwischendaches mit Aksorberplatten (4c,4d) richtet sich allgemein nach der Form der Gebäudedecke des obersten Gescho@es. Sie kann die Form eines Recktecks wie in Fig.3 eines @ielecks oder eines Kreises @abon. Auf Gebäuden in Winkelform kann man entweder zwei Vorrichtungen aufbauen, oder falle die D@ckenfläche nicht besonders groß ist, reicht eine Vorrrich-@ung mit der Dr@@mitte auf der schrägen Verbindungslinie zwischen dem inneren und äußeren Gebäudeeck in etwa auf der Mitte der @ebäudebreite.
  • Das obere Dac@ mit den durchsichtigen Dachplatten (2b) kann in der Regel die Form des dazugehörigen Zwischondaches haben. Es kann je nach @sth@tischem Geschmack kleiner, gleich oder größer sein als das Zwischendach und evtl. dem Ge@@ude eine gewisse Ähnlichkeit verleihen, mit der in Ostasien für den Fagodenstil gebräulichen Bauart. Die Ähnlichkeit mit einem über lange Zeit als ästbetisch em@fundenen Bausti@. und eine gewisse Anpassung der äußeren Erscheinung der Gesamtanlage an übliche Gebäudeformon soll die Erteilung der Baugenehmigung erleichtern. Auch das @erdecken der beweglichen Teile, insbesondere des Windrades (9a) soll dazu beitragen.
  • Fig.4 zeigt einen vertikalen Schnitt durch eine Anlage, die die Wärme der Sonneneinstrahlung in Luftbewegung umwandelt, diese um die Windenergie erweitert, danach in mechanische Drehbewegung und letztere schließlich in elektrische Energie umsetzt.
  • Die Sonne strahlt a.uf die lichtdurchlässige Windumlenkwände (64a) und erwärmt die darunter liegende Fläche z.B. die Erde (63) an dor Oberfläche des Crundstücks und die zwischen diesen beiden sich befindende Luftschicht.
  • Die erwärmte Luft steigt unter dem Zwischendach, das aus mehreren aneinander geiegten Umlenkwänden (64a) besteht und bildet zusammen mit der aus horizontaler Richtung H strömenden und durch die aufsteigende Kurve der Windumlenkwand (64a) in vertikale Richtung V umgelenkten Wind eine gemeinsame Strömung. Falls dieso Luftströmung eine hohe Geschwindigkeit hat, wird sie das Windrad (9b) danach das etwas größere Windrad (9c) und schließlich das größte Windrad (9d) antreiben, Die Drehbewegung der Windräder (9b,9c,9d) wird mit ähnlichen Elementen wie Welle (10b) Kegelradpaar (11b) und Antrieb (12b,12c,12cl) auf die Generatoren (13b,13c,13d) bei gleichzeitiger Erhöhung ihrer Drehza@l übertragen und in elektrische Energie umgewandelt.
  • Die Windräder sind so gestaltet, daß das Windrad (9b) der ersten Stufe ein Schnelläufer mit wonigen Flügeln, das zweite Windrad (9c) ein Mittelschnelläufer mit etwas mehr Flügeln und das Windrad (9d) ein Langsamläufer mit vielen Flügeln ist. Damit soll erreicht werden, daß einerseits bei schwachen Winden mit großer Häufigkeit ein langsam drehendes Windrad (9d) mit vielen Flügeln ihre Energie umwandelt und andererseits bei einem Überangebot an Wind, Windräder (9b,9c) mit höherer Schnelläufigkeit ihre Energie besser nutzen.
  • Bei nur einem langsam sich drehenden Windrad (9d) mit vielen Flügeln müßte man bereits bei mäßigen Windstärken den Wind zum großen Teil abströmen lassen über die Sicherheitstüren (52e), um einer Beschädigung des Windrades (9d) vorzubeugen. Wenn der stär@ere Wind in zwei Stufen Windräder (9b,9c) mit schneller und mittelschneller Drehzahl antreibt, dann wird seine Geschwindigkeit dabei durch Abgabe von Energie geringer. Windrad (9d) mit vielen großflächigen Flügeln bekommt den ursprünglich starken Wind erheblich abgebremst.
  • bei schwachen Winden werden je nach Geschwindigkeit beide Windräder (9b,9c) oder nur das eine Windrad (9b) mit hoher Schnellläufigkeit und wenigen Flügeln abgestellt. Weil die Windräder (9b,@c) nur weni@e schmale Flügel haben, werden diese dem schwachen Wind in Ruhestand relativ wenig Widerstand leisten. Dieser Widerstand kann in Kauf genommen werden.
  • Das Abstellen der Windräder (9b,9c) kann durch die Menge der im Windrad (9d) u@gewandelten Energie gesteuert werden. Bei schwachem Wind dreht sich das Windrad (9d) relativ langsam und wandelt entsprechend wenig Windkraft in elektrische Energie um. In diese Fall wird z.B. je ein Rad im Antrieb (12b,12c) durch eine Bremse (59) festgehalten, die ihre Bremsbacken unter Federdruck an eines der Räder des Antriebs (12b, 12c) drückt und so ihre Abbremsung. bewirkt. Die Luft str@mt zwischen den unbewegten Flügeln der Windräder (9b,9c) zu Windrad (9d) durch und treibt Jiese an.
  • Steigt die Windgeschwindigkeit an, wird Windrad (9d) sich etwas schneller drehen und wandelt über Generator (13d) entsprechend inehr Wind in elektrische Energie um. Bei Erreichen einer bestimmten Energiemenge, wird über ein Steuergerät der Magnet der Bremse (59) angesteuert, wodurch ihre Federkraft überwunden und die Bremse gelöst wird. In zwei Stufen können die Windräder (9b,9c) nacheinander zum Drehen freigegeben werden. Bei Verwendung von Lagern (58b,58c) und Radachsen aus dem Kraftfahrzeugbereich, können die Bremsen dieser nach entsprechendem Umbau auf eder und Magnetbetätigung raitverwendet werden.
  • Der Einsatz von mehreren Windrädern (9b,9c,9d) ist dort angebracht, wo die Windgeschwindigkeit stark schwankt, aber sowohl schwache wie auch starke Winde einen nennenswerten Anteil an Energie li@fern können.
  • Die Windräder (9b,9c,9d) werden in Lagern (58b,58c,58d) geführt, die mitte@s Halter (61a,61b,61c) mit Speichen- am Aussengehäuse (@b) und Traggerüst befesti t sind. Um den Aufwand vermeiden zu können, der für Leiträder notwendig wäre, die zwischen zwei benachbarten Windrädern (9b,9c,9d) die Richtung der Luftströmung umlenken sollten, ist zweckmäßig, zwei benachbarte Windräder zueinander entgegengesetzt drehen zu lassen. Diese Lösung ist nur möglich, wenn die Windräder miteinander nicht verbunden sind d.h. nicht auf einer gemeinsamen Welle befestigt sind.
  • Die Sonne strahlt auch über die strahlendurchlässige Dachplatte (2d) auf die darunter liegenden Teile und erwärmt sie zusammen mit der Luftschicht, die zwischen der durchsichtigen Dachplatte (2d) und der darunter @iegenden Umlenkwänden (64a) ist.
  • Die Geschwindigkeit der zwischen beiden letzteren strömenden Luft wird d@durch er@äht. Die Luftschicht über den umlenkwändon (64a) wird tei@weise durch S@nneneinstrahlung und teilweise durch Verluste an den Umlehkwänden (64a) leicht erwärmt und strömt dieser entlang nach oben. Diese Strömung Vo wird mit denen aus dem mittleren Schacht zusammengeführt und in vertikale Richtung @ zu den Windrädern geleitet. Die so konzentrierte @uftströmung aus mehreren Einzelströmungen zusammengeführt kann sehr hohe Geschwindigkeiten erreichen, insbesondere dann, wenn die Fläche unter den Vmlenkwänden (64a) und den Dachplatten 2d) groß it.
  • Bei Überschreiten einer bestimmten Windgeschwindigkeit soll der erhöhte Druck, der auf die Fläche der Sicherheitstüren (52e) wirkt, die Kraft der Schließfeder (54b) überwinden und diese um die Scharniere (53) nach oben schwenken. Ein Teil des Windes soll dabei abgeleitet werden. Bei dieser Variante ist die schwenk@are Befestigung der Sicherheitstüren am Oberbalken (56d) zweckmäßig. Dieser Oberbalken (56d) mit Pfeilern (55f,55g,55h) und weiteren tragenden Teilen bilden das Traggerüst der An@age.
  • Fig.5 zeigt die Draufsicht auf die Anlage nach Fig.4 mit zwei-Teilschnitten. Um außer der Wirkung der Sicherheitstären (52e) eine zweite Sicherheit zu haben, sind in der Fortsetzung der Umlerkwände (64a) weitere Sicherheitsklappen (60a,60b) angeordnet. Sie sollen an den Pfeilern (55g) in beide Richtungen schwenkbar befestigt und durch die Vorspannung der Schließfeder (54d,54e) in geschlossener Stellung gehalten werden. Sie sollen auf dem ganzen Umf@n, des mittleren Schachts angeordnet sein. Bei besonders starken Stürmen nachdem die Sicherheitstüren (52e) einen Teil der Strömung abgelassen haben und ihre Geschwindigkeit weiter steigt, sollen die Sicherheitsklappen (60a) durch die Kraft des Windes nach innen geöffnet werden und dem Wind quer durch den mittleren Schacht auf die Gegenseite zu den Sicherheitsklappen (60b) leiten. Die Sicherheitsklappen (60b) sollen durch die Kraft des Windes nach außen geöffnet werden und die Strömung auf der Gegenseite bei vertretbarem Druck ins Freie abströmen lassen.
  • Auf dem Umfang der Anlage sind mehrere Windsammelwäne, bestehend aus Sammelplatten (57d,57f) und Sicherheitstüren (52e) sternförmit angeordnet. Sie sollen den Wind aus allon Richtungen auf großer Breite einsammeln und auf eine kleinere Breite leiten und durch diese Konzentrierung ihre Geschwindigkeit erhö@en.
  • Die Anlage nach Fig.4 und 5 kombiniert die @utzung der Energie der natür@ichen horizontalen Luftbewegung mit der Nutzung der technisch, durch Erwärmung erzeugten Luftbewegung. Diese Kombination kann außer einer höheren Energiemenge insbesondere die starken Schwankungen des Windangebots zu einem gro@en Teil gerade dann ausgleichen, als ein Loher Bedarf an elektrischer Antri@bsenergie besteht.
  • Wenn die Windnergie allein zum Antrieb von Bewässerungspumpen genutzt wird, dann muß damit gerechnet werden, daß erade an heißen Sommertagen, als der Bedarf an Antriebsnergie am größten ist, nur schwache, zum Teil nicht nutzbare Winde blasen. Zn soleher Zeit ist das Energieangebot der Sonneneinstrahlung sehr hoch. Dieses soll über den Umweg der Luftwerwärmung genutz werden.
  • Die Anlage nach Fig.4 und 5 wird bei vielen ihrer Ausführungen die Bewegung der Windräder (9b,9c,9d) von unten und von den Seiten verdecken durch feststehende Teile des Daches wie z.B. Dach-@latten (2d) und durch andere feststehende Teil wie z.B. Windumlenkwände (64a) und Sicherheitsklappen (60a). Sollte das bei einigen Ausführungen nicht der Fall sein, ist es besser, auch Dabei diesen Ausführungen Sichtblenden (44a,44b) ähnlich wie bei Fig.2 und 6 anzuordnen.
  • Die Technik der Anlage nach Fig.4 und 5 kann auch mit der Technik der Anlage nach Fig.2 und 3 kombiniert werden.
  • So kann auch die Anlage nach Fig.4 und 5 as Dach au.f einen Gebäude festigt werden. Falls die Dachfläche nicht groß genug ist, um genügend Energie einzufangen, können die durchsichtigen Umlenkwände (64a) ähnlich wie be@ Fig.2 und 3 durch senkrecht an den Seitenwänden des Gebäudes angeordneten durchsichtigen Abdeckungen ähnlich der Abdeckung (2a) erweitert werden.
  • Sie können weiterhin Absorberplatten (4a,4b,4c,4d) und falls zweckmäßig Solarzellen (3a,3b) an den Seitenwänden, an den Umlenkwänden (64a) oder darunter haben.
  • Auch die Technik der Anlage nach Fig.2 und 3 kann mit @ Teilen der Anlage nach Fig.4 und 5 kombiniert werden. So z.D. die Technik mit mehreren Windrädern oder die mit den Sicherheitsklappen (6Oa,6Ob) am Umfang des mittleren Schachts wie auch die mit feststehenden Umlenkwänden (64a,64b). Auch die Befestigung der Solarzellen (3a,3b) unter der durc@sichtigen Abdeckung (2a,2b,2d) auf anderen Teilen, rrenn tteine Absorberplatten (4a,4c) verwendet werden, ist eine mögliche Kombination. Die Kühlung der Solarzellen (3a,3b) kann in solchen Fällen die durchströmende Luft erledigen, wenn sie selbst kühl genug ist.
  • Die Erfindung schließt alle Kombinationen der Kompenenten aus Fig.1,2,3 Zeit denen der Fig'.4,5 ein darunter auch die unterschiedlichen Ausführungen der beschriebenen Technik. Sie schließt auch die Ausführungen ein, die Nebengebäude als Traggerüst verwenden sowie auch solche, die die Anlage als Überdachung von Plätzen verwenden z.B. Abstellplätzen oder Gehwegen.
  • Fig.6 zeigt einen vertikalen Schnitt d eine Variante der Anlago, bei der allseits mehrere Umlenkwände (64b) feststehend in Fort@etzung der Absorberplatten (4h,4i) angeordnet sind und mit diesen ein Zwischendach bilden.
  • Die Anlage soll die Energie der natürlichen Winde aus allen Richtungen der h@riz@ntalen Ebene sa@@e@@ und diese z@sammen mit der technisch erzeugten Luftbewegung in mechanische und anschließend in elektrische Energie u@wandeln. Sie soll auch einen beträchtlichen Anteil der Solarwärme absorbieren.
  • An den Abserberplatten (4f,4h) sind bei dieser Variante keine So@arzellen befestigt, aber ihre zur Sonne (1) gewandte Seite ist für die spätere Montage von Solarzellen vorbereitet, indem ihre Fläcke und evtl. die Befestigungselemente darauf abgestimmt sind.
  • Die Sicherheitsklappen (60c,60d) in Fortzetzung der @@lenkwände (64b) angeordnet und beiderseits ausschwenkbar a@sgebildet, sind von Schließfedern ähnlich (54d,54e) in geschlossener Stel-@ung gehalten.
  • Bei übermäßig starke@ Wind soll dieser zun@chst die Sicherheitsklappen (60c) nach innen und anschließend die Sicherheitsklap@en (60d) nach a@ßen öffnen und auf der @egenseite der An-@age ins @reie strömen wie auch in Fig.5 dargestellt.
  • Da zwischen den Pfeilern (55j) und der zur Vertikalch steigenden Kurve der Umlenkwände (64b) ein Abstand ist, wo die Luftströme entweichen könnten, sollen Trennwände (65) an den beiden befestigt werden, die das verhindern. Die Trennwände (65) können auch als Sicherheitstüren ähnlich wie (52f) ausgebildet sein.
  • Die übrigen Kom@onenten der Anlage haben die gleichen Funktionen zu erfüllen wie die fermgleich dargesteilten Teile der Fig.2 bis 5. I@ h@rizontalen Schnitt oder in Draufsicht kann je nach Bedarf die Anordnung nach Fig.3 oder Fig.5 vervondet werden.
  • Die Anlagen nach Fig.6 wie auch die nach Fig.1 bis 3 können auch nur mit den Komponenten gebaut werden, die oberhalb der Gebäudedecke (41) angeordnet sind. Das kann notwendig werden, wenn die nach Süden gerichteten Seitenwände (39) des Gebäudes z.B. im Schatten von Nachbargebäude oder von Bäumen ist.
  • Die Sammelplatten (57a bis 57e) und die Sicherheitstüren (52a bis 52f ) können auch als Absorberplatten ausgebildet werden, wenn der Wärmebedarf das erfordert. In solchen Fällen müßten die ausschwenkbaren Sicherheitstüren (52a bis 52f) die Zu- und Abfuhr der Trägerflüssigkeit in der Nähe ihrer Scharniere (53) über drehbare Anschlüsse oder Schläuche erhalten.
  • Das aus Absorberplatten (4h,4i) und Umlenkwänden (64b) gebildete Zwischendach soll Regen und Feuchtigkeit auffangen und in die Dachrinne (68) abfließen lassen. Da in der Mitte des Zwischendachs ein Luftschacht ist, der bis nach oben über das Windrad (9e) durchgeltend frei ist, kann es an dieser Stelle durchrenen. Auffangwanne (66) sol das durchfallende Regenwasser sammeln und über Ablaufrohr (67) in die Dachrinne (68) leiten.
  • Fig.7 zeigt den Energiefluß einer Anlage nach Fig.1,2 und 3 während eines Sommermonats.
  • Die Energie der Luftbewegung EL wird um die technisch erzeugte Luftbewegung ELt erweitert. Der verwertbare Anteil der Energie der natürlichen Luftbewegung ELn und der technisch erzeugten Luftbewegung ELt werden in mechanische Energie Emec in Form von Drehbewegung umgewandelt. Dabei entstehen Verluste ELV.
  • Die mechanische Energie Emec wird in elektrische Enorgie Eel umgewandelt und um die Energie Epe aus photoelektrischer Umwandlung erweitert. Bei der Umwandlung der mechanischen in elektrische Energie entstehen Umwandlungsverluste EUV.
  • Din Teil der elektrischen Energie wird in Form von Gleichstrom EG verbraucht. Ein anderer Teil wird in Wechselstrom EW umgeformt. Dabei entstehen Verluste Ev. Die elektrische Energie ESZ die einem Kurzzeitspeicher zugeführt wurde, wird später in Form von elektrischer Energie Ese dem Speich@r entnommen. Dabei entstehen Speicherverluste ESV.
  • Ein Teil der elektrischen Energie wird zur Elektrolyse von Wasser verwendet. Dabei entstehen Elektrolyseverluste EEv. Der erhaltene Wasserstoff als Trägor mit dem Energiegehalt EHZ wird einem Speichertank zugeführt. Ein Teil des Wasserstoffs mit dem Energiegehalt Ein wird noch während des Soriners entnommen. Ein Teil der entnommenen Energie EK wird als Kraftstoff für mit Wasserstoff betriebene Kraftfahrzeuge verwendet. Ein weiterer Teil als s gasförmige Energie EF an Feuerstellen eingesetzt.
  • Ueben dem Energie anteil der Sonneneinstrahlung E der für technisch erzeugte Luftbewegung ELt und photoelektrisch erzeugte Energie Epe verwendet wird, ist möglich einen Wärmeanteil Qg zu gewinnen. Dabei entstehen Wärmeverluste QV. Der gewonnene@Wärmeanteil Qgwird zum Teil zur Wamrwasserbereitung QW verwendet.
  • Die nachher mit dem Warmwasser entnommene Energie Qe wird für haushalt und Körperhygiene verwendet.
  • Der überwiegende Anteil der gewonnenen Wärme Q, wird einem Langzeitspeichersystem zugeführt. Die dem Speichersystem zugeführte Wärme QSZ bleibt bis Beginn der @alten Jahreszeit gespeichert.
  • Fig.8 zeigt den Enorgiefluß einer Anlage nach Fig.1,2 und 3 während eines Wintermonats.
  • Im Prinzip wird die Energi@umwandlung so durchgeführt wie bei Fig.7 bereits beschrieben. Da aber die Menge der gewinnbaren Energie im Winter geringer ist als im Sommer u@@ der Bedarf insbesondere an Heizenergie QH größer ist, muß gespeicherte Wärme QSe entnommen, und mit Hilfe von elektrischer Antriebsenergie EA über Wärmepumpenprozeß auf ein höheres Temperaturniveau gebracht werden.
  • Insbesondere die gewinnbare Wärmemenge Qg wird geringer und muß mit aus dem Speicher entnommener Wärme QSe erweitert werden. Auch die im Winter gewinnbare elektrische Energie Eel reicht nicht aus, um den gestiegenen Bedarf an Antriebsenergie EA für den @@rmep@mpenprozeß zu decken.
  • Aus gespeichertem Wasserstoff muß Energie EHG in Form von Gleichstrom mittels Brennstoffzellen hergestellt werden. Dabei entstehen Umwandlungsverluste EHV.
  • Die Wärme Q@@ für Warmwasserbereitung muß von der Warmseite des @ärmepumpenprozesses abgezweigt werden, da die schwache Sonneneinstrahlung die Absorber nicht auf die nötige Temperatur erwärmen kann.
  • Die beschriebonen Anlagen enthalten technische Lösungen, die aus der K@@bination von zwei oder mehreren Arten der Energiegewinnung oder Umwandlung zusammengesetzt aind.
  • Die bisher bekannten Lösungen bestehend meistens aus einer Art der @ewinnung und Umwandlung der Energie, hinterlassen große Versergungslücken, die mit sehr großer und entsprechend aufwendiger Speicherkapazität überbrückt werden müssen. Auch die Anlagen müssen für eine erheblich größere Leistung ausgelegt werden als der durchschnittliche Verbrauch, weil sie n@r in einem Teil der Zeit arbeiter.
  • Durch die Komlination der Energie aus Wind und Sonneneinstrah-@ung - die die Luft erwärmt und beschleunigt - läßt sich bereits ein Teil der Lücke schließen, wodurch für den gleichen Energiebodarf gleichzeitig geringere Speicherkapazität und kleinere Anlagenleistung notwendig wird. Die Anlage mit kleinerer Leistung arbeitet häufiger, da sie abwechselnd natürliche oder technisch erzeugte Luftbewegung zugeführt bekommt. Oft sind beide gleichzeitig vorfügbar.
  • Diese Kombination läßt sich nach der beschrieben@n Technik ausweiten z.B. auf Energie aus Solarzellen oder auf Wärme aus Ab-@orbern oder auf beide gleichzeitig. Dazu kommt die Technik der Langzeitspeicherung der Wärme oder der elektrischen Energie über den Unweg Wasserstoff oder beide im gleichen System. Die beschriebene Technik schlioßt alle Kombinationen ein, die mindestens zwei Arten der Gewinnung oder Umwandlung der Enorgie enthalten, wie z.B. natürliche Windenergie kombiniert mit technisch erzeugter Luftbewegung mittels Sonneneinstrahlung u.a.
  • Zu den wesentlichen Merkmalen dieses Systems gehört außerdem, daß sie die @hermische Energie der Sonneneinstrahlung einfängt, nutzt und langfristig speichert, sowie, daß sie die dazu notwendige Antriebsenergie fün Wärmepumpen und Umwälzpumpen im gleichen System einfängt und umwandolt, was die Nöglichkeit schafft selbständig ohne Zufuhr von äußerer Antriebsenergie zu arbeiten.
  • Für den Aufbau der Anlagen gibt es über die in Fig.1 bis 6 gezeigten viele andere Möglichkeiten. So z.B. als Überbau von Garagen und ihren Einfahrflächen, sowie von Plätzen insbesondere Abstellplätzen über Gleisanlagen und Stationen. Auch über Strassen auf einige Meter Höhe, auf Säulen gestützt, ist ihr Aufbau möglich. Sie halter dabei die Straßen frei von Schnee und Regen und leisten einen Beitrag zur Verhütung von Unf@llen. Die Anlagen brauchen in vielen Fällen keine eigene Grundfläche. Bei der Verwirklichung der Anlagen (Vorrichtungen) würde man naheliegenderweise Teilegruppen wie z.B. Lager (58a bis 58e),insbesondere Lagergehäuse feste u@drehbare Teile, für den speziellen Fall konstrui@ren und anfertigen. Da außerdem noch verschiedene Grösson zu berücksichtigen sind, müßte man bei jeweils dem gleichen Bauteil mit kleinen Stückzahlen oder oft Einzelanfertigungen rechnen. Der Arbeitsaufwand für solche Präzisionsteile in kleinen Stückzahlen müßte pro Stück entsprechend hoch ausfallen. Damit wären auch hohe Kosten verbunden.
  • Wenn für die Befestigung der Windräder (9a bis 9e) Achsen und Radlagerungen mit der Radbefestigung von Kraftfahrzeugen verwendet werden, die diese auf die gleiche Art zusammenschrauben wie das bei Kraftfahrzeugen üblich ist, kann ein beträchtlicher Anteil des Aufwands dadurch vermieden werden, daß diese Teile aus der @ro@serienfertigung entsprechend kostengünstiger sind. Für die Beiestigung der Lager (58a bis 58e) am Au@engehäuse (8a bis @c) können die gleichen Befestigungsstellen Sen@@men worden wie bei der Radaufhängung im Kraftfahrzeug, wenn notwendig mit einigen Zusätzlichen Schrauben. Für die Befestigun@ der feststehenden Teile der Lager (58a bis 58e) am Außengehäuse (8a bis 8c) kann je ein sternf'fl'.?.iger Kalter (61a bis 61e) aus Rohren oder Profilstahl angefertigt werden.
  • Ähnlich kann als Kegelradpaar (11a,11b) nach geringfügigen Änderungen ein Differentialgetriebe mit Gehäuse und Lager vom Kraftfahrzeug verwendet werden. Als Änderung wird unter anderem das ockleren der Planetenräder notwendig sein um die Übertragung der Drehbewegung nur von einem Rad zum Ritzel möglich zu machen.
  • Die Übertragung der Drohbewegung soll gegenüber ihrer Funktion beim Kraftfahrzeug in entgegengesetzte Richtung erfolgen, mit de@ Windrad (9a bis 9e) als Antreiber und Generator (13a bis 13e) als Angetriebener.
  • Weitere Komponenten von Kraftfahrzeugen können nach geringfügigen Anpassungen verwendet werden. So z.B. das Kraftfahrzeug-Getriebe für Getriebe (12a bis 12d), die Kraftfahrzeuglichtmaschine mit Regler, Gleichrichter und übrigen Zubehör als Generator (13a bis 13d), mehrere Kraftfahrzeugbatterien als Speicherbatterie (5) für die Kurzzeitspeicherung u.a Komponenten. Allch wenn diese Teile gewisse Anpassungsänderungen brauchen, sie werden am Ende wendiger kosten als Einzelanfertigungen der gleichen Komponenten für den speziellen F all in der speziellen Grölle. Auch die Ersatzteil-Beschaffung wird so schneller und kostengünstiger. Die Kraftfahrzeugindustrie bietet eine reichliche Auswahlan solchen Komponenten, beginnend mit den kleineren Komponenten aus dem Bereich der Motorräder, Personenkraftwagen bis einschließlich schwere Lastkraftwagen.
  • Die Entwicklungsländer mit anhaltendem Devisenmangel werden Schwierigkeiten habon, diese Komponenten zu finanzieren. Als Ausweg bietet sich ein möglichst hober Anteil an Eigenfertigung insbesondere bei den tragenden Teilen des Gerüsts, durchsichtige Abdeckungen, Sicherheitstüren u.a. Komponenten. Auch die Beteiligung von eiheimischen Arbeitskräften an der Fertigung und an der Aufstellung kann die Finanzierung erleichtern. Wenn die Komponenten,die aus dem Kraftfakrzeugbereich übernommen werden, mit Devisen beza@@t werden sellen, wird in manchen @@llen der Auftrag daran scheitern. Es sell da@er vorgesehen werden, dafür gebrauchte Teile von Kraftfahrzeugen zu verwenden. Die meisten dieser @@@@nerten sind bei der Verschrettung vonn Kraftfahrzeugen in Ordnung. Sie könnten in so@che An@agen eingehaut unter den er-@eblich geringeren @elastungen als im Kraftfabrzeug noch viele gakre zufriedenstellend arbeiten. Falls Kfz-Licktmaschinen als @oneratoren (13a bi@ 13e) verwendet werden, ist es besser mehrere von einem Windrad antreiben zu lassen und diese bei wachsender Windstärke nacheinander zuzuschalten. Auch mancher Kunde aus Industrieländern könnte ge@rauchte Kraftfahrzeugkomponenten vorziehen.
  • @ür die durchsichtige abdeckung (2a bis 2e) kommen auch mehrere Möglichkeiten in @etracht. Außer Glas- oder Kunststoffplatten, kaun in Fällen, in denen die äußere Erscheinung nicht wichtig ist- wie z.B. in der Landwirtsc@aft - Kunststoffolie in etwas dickerer Stärke verwendet werden. Für die tragenden Teile des @orüste können Beton-, Metall- oder Kunststoffprofile oder auch @olz, lezzteres möglichst imprägniert, verwendet werden.
  • Für die einfacheren Verfianten der Anlage gibt es Möglichkeiten diese kostengünstiger zu gestalten. Durch die Kombination mit @olzgerüst gebrauchten Kompo@enten von Kraftfahrzeugen und örtlichen Handwerkern können @öglichkeiten genutzt werden, die die Finanzierung solcher Anlagen erträglich machen.
  • Schwieriger wird es mit den Windrädern (9a bis 9e), die auch bestimmte Festigkeitsbedingungen erfüllen müssen um bei höherer Drehzahl der Filehkraft zu widerstehen - und selbstverständlich gute strömungstechnische Eigenschaften haben sollen. Das Steuergerät als Impulsgeber für Ventilmagnete soll diese nach den beschriebenen Regeln steuern. Ihre Funktionen sollen darauf abgestimmt werden. Die Entwi klung der Elektronik läß erwarten, daß preiswerte Steuergeräte die Verwertung der Energie der Sonne und des Windes unterstützen werden.
  • Je nach Klimazone, Bedarfsfall, Gebäu@eart und Größe, sowie örtlichen Umständen wird es notwendig sein, die geeignete Anlage aus den beschriebenen technischen Möglichkeiten zu kombinieren.
  • Das System bringt mehrere Vorteilç,darunter; Verbrauch von Energieträgern entfällt, keine @elastung der Umwelt mit schädlichen Emissi@nen, greße Vielfalt an Energieformen, Langzeitspeicherung der Energie von Sommer bis Winter, bei Montage auf Gebäuden kein eigenes Grundstück notwendig, das verwendete Gebäude ersetzt einen Teil des Traggerüsts, Anlage über den @ebäude ist gleichzeitig das Dach, Komponenten an den Seitenwänden von Ge-@äuden sind gleichzeitig Fassaden, Möglichkeit der Vorwendung von einfachen preiswerten Materialien wie Holz, Glas, Nunststoff sowie von gebrauchten Kraftfahrzeugteilen, Bevegung der Teile ist von au@en nich@ sichtbar u.a.
  • - L e e r s e i t e -

Claims (20)

  1. Energieversorgunbssystem Patentansprüche 1. Verfahren zur Versorgung mit Energie, bei dem die Sonnenenergie in elektrische Energie umgewandelt, ein Teil davon zur Versorgung von Haushalt und Gewerbe, der Rest nnittels Elektrolyse zur Gewinnung von Wasserstoff verwendet wird, welcher gespeichert und bei Bedarf in elektrische Energie zurückgewandelt wird, d a d u r c h g e k e n n z c i c h n e t , daß es einen Teil der Abfallenergie bei der photoelektrischen Uiiwandlung und einen Teil der Sonneneinstrahlung in Form von Wärme absorbiert, einer Raumheizungsanlage zuführt und die Überschußwärme lang fristig speichert, da es mit einem weiteren Teil der Sonnenenergie die umgebende Luft erwärmt, daß es die erwärmte Luft bei ihrer Aufwärtebewegung konzentriert, da es die horizontalen Windströme konzentriert, nach oben umlenkt mit der aufwä.rtsströmenden technisch erwärmten Luft zusammenführt und die kinetische Energie der vereinten Luftströmung zunächst in mechanische Drehbewegung und anschlief?end in elektrische Energie umwandelt.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß es die kinetische Energie der natürlichen Windströme und die der technisch erwärmten Luft zunächst in mechanische und anschliessend in elektrische Energie umwandelt.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß es die kinetische Energie der natürlichen Windströme und der tech-.
    nisch erwärmten Luft umwandelt und den absorbierten Wärmeanteil der Sonneneinstrahlung nutzt und speichert.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß es die kinetische Energie der Luft zunächst in mechanische, anschließend in elektrische Energie umwandelt und diese um die photoelektrisch gewonnene Energie erweitert.
  5. 5. Verfahren naci Anspruch 1 und 3 dadurch gekennzeichnet, daß es die ärme an Stellen mit schwacher Sonneneinstrahlung absorbiert und anschlieZend ihre,Temperatur an Stellen mit starker Sonneneinstrahlung steigert.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 1 und 3 dadurch gekennzeichnet, daß es in der ersten Temperaturstufe die Wärme der Stellen mit schwacher Sonneneinstrahlung absorbiert, diese um einen Teil der Abfallwcirme der photoelektrischen Ur,lwandlung erweitert und anschließend in der letzten Temperaturstufe an Stellen mit starker Sonneneinstrahlung ihre Temperatur erhöht.
  7. 7. Energieversorgungsanlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit zur Sonne gerichteten Solarzellen anschließbar an elektrische Speicherbatterien, Wechselricnter, Verbrauchern, Wasserelektrolyseuren, diese anschließbar an Wasserstoffspeicher und letztere an Brennstoffzellen, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Solarzellen (3a,3b) an einem Teil von Absorberplatten (4a,4c) wärmeleitend befestigt sind, daß diese und weitere Absorberplatten (4a ;zis 4n) mit einer Heizanlage (29), mit einem Wärmepumpenaggregat (19,34,35,36) sowie mit einem Langzeitspeichersystem (31,32,33) zusammenschaltbar sind, da: an den Seitenwänden (39) des Gebbudes mit Abstand zu diesem Absorberplatten (4a,4b,4f,4g) und mit Abstand zu letzteren durchsichtige Abdeckungen (2a, 2f) befestigt sind, welche beiderseits der Absorberplatten (4a,4b,4f,4g) nach unten offene und nach oben abschließ@are Luftkanäle bilden, die sich nach oben fortsetzen im Raum zwischen der Gebäudedecke (41) und dem aus den darüber geneigt angeordneten Absorberplatten (4c,4d,4h, z gebildetem Zwischendach, daß die im Raum über den am Zwischendach angeordneten Absorberplatten (4c,4d,4g,4h) und unter den am Oberdach angeordneten durchsichtigen Dachplatten (2b,2e) seitlich offene Ijuftkanle bilden, die durch die Umlenkwände (42b, 64a,64b) nach oben gerichtet sind und sich mit dem Luftkanal unter den Absorberplatten (4c,4d,4g,4h) vereinigen, daß der vereinigte Luftkanal nach oben über Sichtblende (44a,44b) zu mindestens einem Windrad (9a bis 9e) mit vertikaler Drechachse führt, welche über Welle (10a bis 10e), Kegelradantrieb (lla bis llc), Getriebe (12a bis 12e) und Generator (13a bis 13e) Drehmomentübertragungen bilden, daß der Raum zwischen den Dachplatten (2b,2d,2e) und den Absorborplatten (4c,4d,4h,4i) des Zwischendachs durch sternförmig in vertikaler Stellen angeordnete Windsammelplatten (57a bis 57f) in mehrere Luftkanäle unterteilt ist, deren Querschnitt von außen nach innen sich verkleinert, daß in den aus Windsammelplatten (57a bis 57f) gebildeten Zwischenwänden Sicherheitstüren (52a bis 52f) angeordnet sind, die nach beiden Richtungen um Scharniere (53) ausschwenlbar und mit Scliließfedern (54a bis 54c) ausgeführt sind, daß im Bereich der Umlenkwände (42b, 64a,64b), Sicherheitsklapzen (43a, 43b,49a,60 a bis 60d) angeordnet sind, die schw@nkbar und mit Schließfedern $(48 bzw. 54d, 54e) ausgeführt sind, daß die Teile der Anlage an einem Traggerüst befestigt sind, bestehend aus Pfeilern (55a bis 55j) und walken (56a bis 56j).
  8. 8. Energieversorgungsanlage nach Anspruch 7 zur Durchführung des verfahrens nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß die @indumlenkwände (64a, 64b) kurvenförmig, zur Mitte der Anlage steigend ausgebildet sind, welche aneinandergelegt ein Zwischendach fliit einen Luftschacht in dessen Mitte bilden, welcher mit den Luftkanälen zwischen dem Ober- und Zwischendach ineinander werden, daP in der Fortsetzung der Umlenkwände (64a,64b) allseitig Sicherheitsklappen (60a bis 60d) angeordn@t sind, welche in beide Richtungen ausschwenkbar und mit Schließfedern (54e, 54d) ausgeführt sind.
  9. 9. Energieversorgungsanlage nach Anspruch z dadurch gekennzeichnet, daß die Windumlenkwände (64a,64b) lichtdurchlässig s.ind.
  10. 10. Energieversorgungsanlage nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkwand (42b) als Teil eines Drehventils (42a bis 420) ausgebildet ist und darin schwenkbare Sicherlleitsklappen (43a,43b,49a) mit Schließfedern (43) angeordnet sind.
  11. 11. Energieversorgungsanlage nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, daß an ihrem oberen Teil mehrere voneinander getrennte Windräder (9b,9@,9d) angeordnet sind.
  12. 12. Energieversorgungsanlage nach Anspruch 7 und 3 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß sie über der Decke (41) des obersten Gebäudegeschoßes angeordnet ist und die Windumlenkwände (64a) an durcksichtige Abdeckungen (2a) anschließen, die an den Seitenwänden (39) des Gebäudes mit Abstand zu diesen vertikal anbeordnet sind.
  13. 13. Energieversorgungsanlage nach Anspruch 7 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, daß im Raum zwischen der Gebäudewand (39) bzw. Gebäudedecke (41) und der durchsichtigen Abdeckungen (2f,2e) mit Abstand zu diesen Absorberplatten (4f bis 4i) angeordnet sind, daß in der Fortsetzung der Absorberplatten (4h,4i) des Zwischendachs Umlenkwände (64b) und in dessen Fortsetzung in beide Richtungen schwenkbare Sicherheitsklappen (60c,60d) angeordnet sind.
  14. 14. Energieversorgungsanlage nach Anspruch 7 und 13 dadurch gekennzeichnet, daß die Absorberplatten (4e,4a,4b bzw. 4g,4f,4k) an den Seitenwänden (39) des Gebäudes zueinander in Reihe und diese mit den untereinander in Reihe geschalteten Absorberplatten (4c,4d bzw. 4h,4i) des Zwischendachs parallel schaltbar sind.
  15. 15. Energieversorgungsanlage nach Anspruch 7 und 13 dadurch gekennzeichnet, dan Absorberplatten (4e bzw. 4j) an einer Stelle mit mäßiger Sonneneinstrahlung angeordnet, mit den untereinander in Reihe geschalteten Absorberplatten (4a,4b bzv:. 4f,4g) an einer Stelle mit starker Sonneneinstrahlung angeordnet und mit den untereinander in Reihe geschalteten Absorberplatten (4c,4d bzw.
    4h,4i) des Zwischendachs parallel schaltbar sind.
  16. 16. Energievers9rgungsanlage nach Anspruch 7 bis 13 dadurch gekennzeichnet, daß ihre Komponenten Lager (58a bis 58e) einschließlich ihre festen und drehbaren Teile Kegelradantrieb (11a bis llc), Getriebe (12a bis 12e), Generator (13a bis 13e) Gleichrichter (14), Batterien (5) aus entsprechenden Teilen von Kraftfahrzeugen bestehen und durch änderungen dem jeweiligen Bedarf angepaßt sind.
  17. 17. Energieversorgungsanlage nach Anspruch 7 bis 19 und 16 dadurch gekennzeichnet, daß sie gebrauchte Komponenten, insbesondere der zur Verschrottung vorgesehenen Kraftfahrzeuge wiederverwendet.
  18. 13. Energieversorgungsanlage nach Anspruch 7,13 bis 15 dadurch gekennzeichnet, daß die zur Sonne gewandte Seite der Absorberplatten (4f,4g) als wärmeleitende Befestigung für spätere Montage von Solarzellen (3a,3b) verwendbar ist.
  19. 19. Energieversorgungsanlage nach Anspruch 7 bis 18 dadurch gekennzeichnet, daß sie als Überbau von Plätzen, Straßen, Strassenkreuzungen, Gleisanlagen, Stationen sowie von Haupt- und Nebengebäuden ausgebildet ist.
  20. 20. Energieversorgungsanlage nach Anspruch 7 und 8 dadurch gekennzeichnet, da in ihren Luftkanälen hinter den lichtdurchlässigen Abdeckungen (2a bis 2f) und Umlenkwänden (64a), Solarzellen (3a,3b) beiderseits mit Abstand zu den benachbarten Komponenten angeordnet sind.
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