DE4200784A1 - Verfahren und einrichtung zur energetischen nutzung horizontal und/oder vertikal anstroemender luftmassen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Konzentration und energetischen Nutzung von Windenergie.

Windenergie als regenerativer Energieträger bereitet aufgrund der geringen Masse des anströmenden Stoffstromes in der gesam­ ten Zeit der Entwicklung technischer Lösungen größere Proble­ me. Diese Probleme werden durch die Pulsation des Windes in Ge­ schwindigkeit und Richtung noch verstärkt, vor allem bei höhe­ ren Anströmgeschwindigkeiten.

Die seit langem bekannten Windgeneratoren müssen sehr groß aus­ gelegt werden, wodurch sie bei hohen Windgeschwindigkeiten stör­ anfällig und kostenaufwendig werden. Sie können in der Regel nur innerhalb eines begrenzten Geschwindigkeitsintervalls betrieben werden. Es sind bereits windkonzentrierende Einrichtungen bekannt, welche in freier Anströmung arbeiten. Bei der Mantelturbine ent­ hält der Generator eine tragflügelartige Ummantelung, bei der die Saugseite innen liegt. Die auf der Saugseite eintretende größere Geschwindigkeit wird genutzt (Ingra, O.: Design and Construction of a Pilot Plant for Shrouded Wind Turbine. Second International Symposium on Wind Energy Aystems 1978). Derartige Mantelturbinen haben zwar gegenüber frei fahrenden Rotoren eine Leistungskonzen­ tration von 3, 5, doch muß der Mantel einen doppelt so großen Durchmesser haben wie die Turbine, die Mantellänge muß noch größer sein.

Aus der DE-PS 33 30 899 ist eine Anordnung zur Vergrößerung eines Gas- oder Flüssigkeitsstromes bekannt, welche den Rand- oder Kanteneffekt eines Tragflügel als wirbelerzeugendes Element ausnutzt. Eine Mehrzahl derartiger Elemente werden kreisförmig vor einer Turbine angeordnet, der überlagerte Strom der Mehrzahl der Elemente der Turbine zugeleitet. Leistungskonzentrationen von 8, 6 sind nachgewiesen worden. Dieser Leistungskonzentration steht wiederum ein sehr großer Bauaufwand gegenüber. Die Tragflügel müssen zur Windnachführung drehbar mit der Turbine auf einem Mast angeordnet werden, das Kosten-Leistungsverhältnis bleibt un­ günstig.

Bekannt ist auch der Tornado-Wirbelturm, bei dem der Wind über Leiteinrichtungen tangential in einen zylindrischen Turm ein­ strömt und einen Wirbel ausbildet. Der Unterdruck dieses tornado­ ähnlichen Wirbels erzeugt einen Axialstrom, welcher durch ein Loch am Boden einströmt und eine Turbine antreibt (Yen, J. T.: "Summary of Recent Progress on Tornado-Type Wind Energy Sysem" Third Wind Energy Workshop 2, Springfield 1977).

Auch bei dieser Anordnung dürfte der Bauaufwand im Vergleich zum Leistungsgewinn unverhältnismäßig hoch sein.

Aus der FR-PS 24 91 165 ist ferner eine Anordnung bekannt, in welcher schräg gerichtete Leitschaufeln um einen zylinderförmi­ gen Tunnel einen im Tunnel befindlichen Rotor eine Drallströ­ mung zuleiten, welche nach Art eines Tornados einen inneren Un­ terdruck erzeugt, der durch die Strömung innerhalb des Tunnels ausgeglichen wird. Die so erzielbare Beschleunigung ist jedoch relativ gering, da die Energie der äußeren Luftströmung kaum ge­ nutzt wird, eine Überlagerung der Wirbel kann wegen des tunnel­ förmigen Innenmantels nicht auftreten.

Es wurde auch bereits vorgeschlagen, den Staudruck des Windes in sogenannten Agensetagen zu nutzen, welche den Ursprung für eine Verarbeitung tangential einströmender Luftmassen, aus der durch den Drehimpuls erzeugten Drehung, bilden. Ein mittig angeordneter sogenannter Agenszylinder besitzt eine spiralförmige Einströmöff­ nung, welche, mit höherer Geschwindigkeit angeströmt, einen Poten­ tialwirbel herausbildet und von Witterungseinflüssen unbeein­ flußbar für die Energieerzeugung nutzbar macht. Die Impulsenergie des Windes wird vollständig an den Einströmöffnungen eingeleitet und in Drehimpulse umgewandelt, gleichzeitig geglättet. Weiter wurde vorgeschlagen, Wirbelfädenerzeugen in der Agensetage anzu­ strömen und dem Axialstrom zu überlagern, wodurch diese Wirbel im Agenszylinder zu einer Wirbelspule aufgewickelt werden und eine Induktion nach dem Biot-Savartschen Gesetz in Analogie zum elektromagnetischen Feld erfolgt. Die Induktion ist mit der Wirb­ elzahl einstellbar. Weiter wurde vorgeschlagen, dazu auch Auf­ triebskräfte aus Solarenergie zu nutzen und sogenannte Thermo­ wirbelspulen zu erzeugen. Nachteilig sind die bei größeren Bau­ weisen erforderlichen höheren Anströmgeschwindigkeiten des Win­ des, was ihre Einsatzmöglichkeiten einschränkt.

Es wurde gefunden, daß nur in einem bestimmtem Flächenverhältnis der Baugruppen bei Windgeschwindigkeiten um 2,5 m/s ein energie­ reicher Potentialwirbel herstellbar ist, welches nicht beliebig verändert werden kann. Ohne eine Mindestgeschwindigkeit der Dreh­ bewegung des erzeugten Potentialwirbels erfolgt keine Induktion.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zur Konzentration und Umwandlung der Windenergie zu entwickeln, nach welchem bei Windgeschwindigkeiten um 2,5 m/s größere, in eine Agensetage einströmende Luftmassen in energie­ reichere Potentialwirbel umgewandelt und energetisch genutzt werden können. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, Einrich­ tungen zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, welche ein günstiges Aufwand-Leistungs-Verhältnis aufweisen, außen keine drehenden Rotorenbesitzen, sturmsicher betreibbar und wartungs­ arm sind.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß zur Ver­ arbeitung anströmender Luftmassen über und/oder unter einer Agensetage gleichartige Elemente schräg angeströmt werden, die Elemente in Abhängigkeit von der Windrichtung teilweise als Leiteinrichtungen sowie teilweise als Wirbelerzeuger wirken, bei Änderungen der Windrichtungen über 360° die Elemente ihre Funktion selbsttätig ändern, Wirbelerzeuger zur Leiteinrichtung wechseln, Leiteinrichtungen dann Wirbel erzeugen werden, die Leiteinrichtungen die Strömung, die Wirbelerzeuger die Wirbel tangential an einen Innenkreis führen, einem , mit dem Agenszy­ linder strömungstechnisch verbundenen, drehbaren, z. B. mit Spi­ raleinlauf versehenen Strömungsschirm zuleiten, wobei die Leit­ einrichtungen die Strömung direkt an die Wand des Strömungs­ schirmes leiten, die Wirbelerzeuger die Wirbel auf die Strömung führen geschwindigkeitserhöhend ein Potentialwirbel herausge­ bildet wird, welcher die Wirbel in Schraubenform aufwickelt und einen verstärken Axialstrom induziert, der Potentialwirbel durch eine Abströmöffnung einer Trennscheibe in die vorbei bzw. über­ strömenden Luftmassen ausgetragen wird, eine Sekundärinduktion mittels tangential angeströmter Schlauchwirbelerzeuger hervor­ rufen kann und die Stabilität des Potentialwirbels in der frei­ en Atmosphäre erhöht, andererseits mit seinem Wirbelfaden in den Agenszylinder hineinwächst, den induzierten Axialstrom aus der Agensetage tangential ansaugt, die unter Staudruck in der Agens­ etage drehenden Luftmassen beschleunigt, zugleich die Geschwin­ digkeit in den Einströmöffnungen der Agensetage erhöht, leesei­ tig Durchbrüche in tangentialen Anströmflächen durchströmt werden, eine Hinterströmung herausgebildet wird. Klappen die Ein­ strömöffnungen verschließen, so daß die eingeleitete Impulsener­ gie des Windes innerhalb und außerhalb der Agensetage in in zusammenwirkende Drehimpulsenergie konzentriert wird.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe weiterhin dadurch gelöst, daß über und/oder unter einer Agensetage über einem Kreisring gleichartige Elemente, z. B. hohlkegelige Schlauchwirbelerzeuger mit einer dreieckigen Grundplatte oder an sich bekannte Trag­ flügelelemente, ein- oder mehrlagig auf der Verlängerung von Sehnen eines im inneren Kreis gebildeten Vielecks angeordnet sind, innerhalb des durch die Spitzen der Elemente gebildeten Raumes ein mit einem Spiraleinlauf versehener Strömungsschirm drehbar zwischen Agensetage und einer, die Elemente teilweise überdeckende, Trennscheibe angeordnet ist und daß der Strömungs­ schirm radial nach außen gerichtete Flächen aufweist und durch Anströmung über 360° zur Anströmrichtung einstell- und nach­ führbar ist, strömungstechnisch mit dem Agenszylinder verbunden ist und daß Anströmflächen der Agensetage wechselnd auf den Sehnen von zwei gleichen Vielecken angeordnet Einströmöffnungen bilden, eine verlängerte Linie der Anströmflächen innen auf der jeweils folgenden Anströmfläche den Bereich von Durchbrüchen in den Anströmflächen markiert, außen Klappen über den Durchbrü­ chen angeordnet sind, welche bei Innendruckbeaufschlagung der Durchbrüche die Einströmöffnungen schließend gehalten sind. Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Durchführung des Verfah­ rens sichert eine rationelle industrielle Fertigung und Montage sowie ein wirtschaftlich gutes Aufwand-Leistungsverhältnis. Die Witterungseinflüsse beschränken sich auf Leistungen für den üblicherweise zu betreibenden Korrosionsschutz. Der Konzentrati­ onseffekt wird atmosphärisch wirksam, aber unter Ausschluß stö­ render Witterungseinflüsse mit kleinem Bauraum erreicht, insbe­ sondere die Pulsation des Windes in Geschwindigkeit und Rich­ tung wird geglättet und unschädlich gemacht, zugleich aber die Impulsenergie weitgehend in Drehimpulsenergie umgewandelt. Die Leistungskonzentration geht nach der Erfindung über den Faktor 9 hinaus, wobei durch die Anzahl der Wirbelerzeuger der Faktor einstellbar ist. Durch die Anordnung gleichartiger Elemente ver­ ändert sich mit steigender Leistungskonzentration die Baugröße der Einrichtung nur geringfügig in Durchmesser und Höhe. Erfin­ dungsgemäß entsteht der Vorteil, den Staudruck des Windes sowohl für eine Speichermasse in der Agensetage als auch für die Wir­ belerzeugung einsetzen zu können, so daß die über und/oder unter der Agensetage angeordneten Elemente bei Windgeschwindigkeiten um 2,6 m/s eine Verstärker- bzw. Anlasserfunktion für die Agens­ etage erhalten. Relativ große, langsam drehende Luftmassen werden geschwindigkeitserhöhend beschleunigt. Die Einrichtungen können besonders für Schwachwindgebiete ausgelegt werden, da sie sturm­ sicher auch bei hohen Windgeschwindigkeiten mit Nennleistung, z. B. Elektroenergie, produzieren. Eine in dem Agenszylinder ange­ ordnete Turbine, z. B. ein schraubenförmiger, auftriebnutzender Vertikalachsenrotor läuft asynchron in der sogenannten Festkör­ perdrehung des verstärkten Potentialwirbels unter Ausnutzung der hohen Umfangsgeschwindigkeit. Es wurde gefunden, daß ein gutes An­ laufverhalten unter Last eine weitere erfinderische Wirkung ist. Zur Nutzung des Auftriebs in schornsteinähnlichen Bauwerken wer­ wirbelerzeugende Elemente fest an der inneren Wand angeordnet. Die Anordnung ist ein- oder mehrstufig realisierbar.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Die Verfahrens werden mit der Wirkungsweise der Einrichtung dargestellt und erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen in

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Einrichtung in einer Ansicht

Fig. 2 einen Schnitt A-A nach Fig. 1

Fig. 3 einen Schnitt B-B nach Fig. 1

Auf einem Turmschaft ist eine Agensetage 1 angeordnet, um mög­ lichst turbulenzfreie Anströmhöhen des Windes zu erreichen. Auf dem Boden 2 sind feststehende Anströmflächen 3 aufgesetzt, welche die Decke 4 tragen. Die Anströmflächen sind auf den Sehnen von zwei gleichen Vielecken wechselnd angeordnet, so daß beliebige Einströmöffnungen 5 einstellbar sind, wie sie für konkrete Ausle­ gung nach den örtlichen Einsatzbedingungen sowie der erforder­ lichen Leistung notwendig werden. Die Anströmflächen 3 weisen in einer verlängerten Linie Durchbrüche 6 auf, welche bei Windstille durch Klappen 7 überdeckt sind. Mittig ist ein Agenszylinder 8 mit einer seitlichen, spiralförmigem Einströmöffnung 9 sowie ei­ ner stirnseitigen tangentialen Einströmung 10 unter einer Trenn­ scheibe 11 angeordnet. Der Agenszylinder weist mehrere Stabilisie­ rungsscheiben 12 auf, welche zur Wirbelerzeugung ausgelegt sein können. Oben ist der Agenszylinder 8 über eine Abströmöffnung 13 mit einem drehbaren Strömungsschirm 14 strömungstechnisch verbunden. Der Strömungsschirm 12 weist eine spiralförmige Ein­ lauf 15 sowie außen radial gerichtete Flächen 16 auf. Auf der Decke 4 sind in einem Kreisring Elemente 16 ein- oder mehrlagig so angeordnet, daß die Verlängerung ihrer Mittelachse jeweils eine Sehne im äußeren spiralförmigen Einlauf 15 bildet. Die obere Trennscheibe 17 ist mittels Stützen 18 auf der Decke 4 fest auf­ gesetzt. In der Trennscheibe 17 ist der Strömungsschirm 14 dreh­ bar gelagert. Auf der Trennscheibe 17 können nicht dargestellte Schlauchwirbelerzeuger angeordnet sein, welche bei Anströmung eine stabilisierende Sekundärinduktion hervorrufen. Die Elemente 16 sind als hohlkegelartige Körper 19 ausgebildet und mit einer Grundplatte 20 fest verbunden. Es werden soviele gleichartige Elemente 16 angeordnet, wie für die Erzeugung der erforderlichen Induktion nach den Einsatzbedingungen erforderlich werden. Nach der Anzahl der Lagen richtet sich die Höhe der oberen Trennschei­ be 17 und die Höhe des Strömungsschirmes 14.

Die hohlkegelartigen Körper 19 werden in ihren Durchmessern den strömungstechnischen Erfordernissen entsprechend festgelegt. Sind, wie in Fig. 2 dargestellt, die Agensetage 1 sowie die Elemen­ te 16 vom Wind angeströmt, dann schließen leeseitig die Klappen 7 die Einströmöffnungen 5 zwischen den Anströmflächen 3, wobei ei­ nige Klappen 7 im Grenzbereich zwischen Luv und Lee durch die in den Durchbrüchen 6 herrschenden Druckverhältnisse teilweise geöffnet bleiben können. Diese Funktion tritt besonders bei Rich­ tungsänderungen des Windes zur Stabilisierung der Drehströmung in der Agensetage 1 ein. Die oberhalb der Agensetage 1 angeström­ ten Elemente 16 können z. B. zuerst die radialen Flächen 21 des Strömungsschirmes 14 anströmen und den Strömungsschirm 14 so drehen, daß der spiralförmige Einlauf 15 auf die angeströmten Elemente 16 ausgerichtet wird und bei Windrichtungsänderun­ gen unmittelbar nachführen. Ist der Strömungsschirm 14 ausgerich­ tet, wird ein Element 16 rückseitig angeströmt d. h., es wirkt als Leiteinrichtung. Bei mehreren Lagen alle Elemente 16 einer Reihe.

Der anströmende Wind wird durch das Element 16 an die Innenwand des spiralförmigen Einlaufes 15 geleitet und in eine Drehung überführt. Mindestens zwei Elemente 16 werden vorderseitig ange­ strömt. Der hohlkegelartige Körper 19 wirkt als Schlauchwirbeler­ zeuger, welcher unter dem anstehenden Staudruck den Schlauchwir­ bel in schnelle Drehung versetzt und den austretenden Wirbel auf die Strömung leitet, welche an der Wandung des spiralförmigen Einlaufes 15 anliegt. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Schlauchwirbels ist kleiner als die Strömungsgeschwindigkeit, der Schlauchwirbel erhält einen Drehimpuls durch diese Strö­ mung und wird von ihr im Strömungsschirm 14 schraubenförmig aufgewickelt. Analog zum Biort-Savartschen Gesetz beginnt die Induktion eines axialen Strömungsfeldes. Ihre Stärke hängt von der Anzahl der eingeleiteten Wirbel, mithin von der Stückzahl der angeordneten Elemente 16 ab. Die Formung der Wirbel wird durch die zwischen Wand und Wirbel angeordnete Strömung ge­ sichert, die bekannten Nachteile einer Drallströmung im zylinder­ förmigen Tunnel sind überwunden.

Der Potentialwirbel wird aus dem Strömungsschirm ausgetragen, der Wirbelfaden wächst in den Agenszylinder hinein und versetzt die Luft darin in schnellere Drehung. Das induzierte axiale Strö­ mungsfeld leitet durch die spiralförmige Einströmöffnung 9 und durch die tangentiale Einströmung 10 Luft aus der Agensetage 1 ein, welche in den Potentialwirbel umfangsgeschwindigkeitsvergrößernd eingetragen wird. Die in der Agensetage 1 drehende Luftmasse wird zu schnellerer Drehung aktiviert, gleichzeitig die Einströmge­ schwindigkeit an den Einströmöffnungen 5 vergrößert, so daß der anliegende Staudruck einen größeren Volumenstrom einleitet.

Die Impulsenergie des Windes wird vollständig in Drehimpulse um­ gewandelt und zugleich geglättet. Die gebildete Potentialwirbel­ spule arbeitet ohne Störungen aus Witterungseinflüssen, eine im Agenszylinder angeordnete Turbine läuft asynchron im Bereich der sogenannten Festkörperdrehung des Wirbels. Mit Erhöhung der Windgeschwindigkeit erhöht sich auch der dynamische Widerstand in der Einrichtung, so daß keine Sturmsicherungen erforderlich werden. Die Einrichtung erzeugt Energie mit Nennleistungung. In ein­ facher Weise können die Klappen 7 zur Steuerung des Volumenstro­ mes eingesetzt werden. Hierbei ist es wichtig, daß das einströmba­ re Volumen immer größer ist als der vom Agenszylinder 1 abgefor­ derte Volumenstrom, um die Speicherwirkung unter Windlast zu er­ halten. Die spiralförmige Einströmöffnung 9 sowie die tangentiale Einströmung 10 des Agenszylinders 1 können ebenfalls in einfa­ cher Weise als Stellglieder ausgebildet werden, welche ohne Wind­ lasteinflüsse einstellbar sind.

Die Ausführungsformen von Einrichtungen zur Durchführung des Ver­ können sehr vielfältig sein. Zum Beispiel kann der spiralförmige Einlauf 15 des Strömungsschirmes 14 in einer drehbaren Baugruppe bis an den äußeren Rand der Agensetage 1 vorgezogen werden, um die Drehgeschwindigkeit des Potentialwirbels im Strömungsschirm 14 zu maximieren. Die Elemente 16 können dann vor der Agensetage 1, frei anströmbar, angeordnet sein. Bautechnisch bereitet diese Ausführungsform kaum Probleme, da turmartige Bauwerke keine be­ sonderen konstruktiven Schwierigkeiten haben.

Auch die Form der gleichartigen Elemente 16 kann nach strömung­ stechnischen Erfordernissen variiert werden. So können z. B. spi­ ralförmige Zylinder als Schlauchwirbelerzeuger eingesetzt werden.

Das gleiche gilt für tragflügelartige Elemente, welche auch in der bekannten Kreisform dem spiralförmigen Einlauf 15 vorgeschal­ tet werden können. Die Wandung des spiralförmigen Einlaufs 15 ist dann zugleich Leiteinrichtung. Der Strömungsschirm 14 ist als drehbare Baugruppe mit den tragflügelartigen Elementen 15 fest verbunden und leeseitig mit einer dementsprechenden Windfahne ausgerüstet. Die obere Trennscheibe 17 wird danach soweit im Durchmesser vergrößert, daß die tragflügelartigen Elemente 16 an der Decke 4 und der oberen Trennscheibe 17 drehbar abgestützt werden können. In den, von den tragflügelartigen Elementen 16 nicht erfaßten Randflächen der Kreisfläche können schlauchwirbelerzeu­ gende Elemente 16 angeordnet werden, welche die Leistungskonzen­ tration erhöhen. Die Leistungskonzentration wird dann im Ström­ ungsschirm 14 in Induktion umgewandelt. Der Vorteil, weniger Ele­ mente 16 anzuordnen, wird aber mit höherem Aufwand für drehende Baugruppen verbunden.

Nach der Erfindung ist es auch möglich, mehrere Einrichtungen der beschriebenen Art in einem turmartigen Bauwerk in Abständen über­ einander angeordnet werden können. Neben dem Vorteil, gleiche Bau­ gruppen zu montieren, wird eine wesentliche Vervielfachung der er­ reichbaren Erzeugerleistung in einem Bauwerk erreicht. Der Bauauf­ wand beschränkt sich auf bekannte Turmkonstruktionen. Zusätzlich entsteht die erfindungsgemäße neue Wirkung, einen weiteren Ener­ gieträger zur Energieerzeugung in den Einrichtungen nutzbar zu machen, die Dichteunterschiede der Luft zwischen Erdboden und ei­ ner Ausströmöffnung in einer Höhe x, welche mit der Nutzung von durch Solarenergie erzeugtem Auftrieb verbunden werden können. Die so erzeugte Strömungsgeschwindigkeit wird in der Einrichtung durch die tangentiale Einströmung 10 des Agenszylinders 8 ge­ nutzt, in dem der Volumenstrom in eine Drehbewegung überführt wird und so dem induzierten Strömungsfeld nutzbar gemacht wird.

In bereits vorgeschlagener Weise kann die tangentiale Einströ­ mung 10 des Agenszylinders 8 auch zur Anordnung von schlauchwir­ belerzeugenden Elementen 16 ausgebildet werden. Es wird eine ver­ stärkende Induktion erreicht, welche die durch Dichteunterschied und/oder Thermik in einem schornsteinartigen Bauwerk ereichte Strömungsgeschwindigkeit erhöht. Der Volumenstrom kann über meh­ rere Einrichtungen am schornsteinähnlichen Bauwerk durch die tangentialen Einströmungen 10 verteilt werden, indem der Volumen­ strom geteilt und in Leitungen zugeführt wird. Weiterhin ist es möglich geworden, die großen Innenflächen eines schornsteinähnli­ chen Bauwerkes zur Anordnung von wirbelbildenden Elementen 16 zu nutzen und eine Leistungskonzentration durch eine Primärinduktion im aufströmenden Volumenstrom zu erzeugen. Die resultierende Geschwindigkeitserhöhung sowie Drehbewegung des Volumenstromes sind auch in der Weise nutzbar, daß der Kopf des schornsteinähnli­ chen Bauwerkes als Agenszylinder ausgebildet ist, über die tan­ gentiale Einströmung 10 angeströmt wird. Eine Turbine im Agenszy­ linder treibt einen oder mehrere, axial im schornsteinählichen Bauwerk angeordnete Generatoren zur Elektroenergieerzeugung an.

Die Agensetage 1 umgibt in vorbeschriebener Weise den Agenszylin­ der, so daß eine funktionelle Verbindung der Nutzung der Wind-, Auftriebs- und Dichteenergie, einzeln und gemeinsam, erzielt wird.

Eine Vielzahl vorhandener Schornsteinbauten könnte einer sinnvol­ le Weiternutzung zugeführt werden.

Als besondere neue Wirkung entsteht noch der erfindungsgemäße Vorteil, daß wirbelerzeugende Tragflügel in einem schornsteinähn­ lichen Bauwerk innen auf eine unveränderliche Anströmung einge­ stellt werden können und ihre Wirkung derjenigen in freier Anströ­ mung durch den Wind entspricht, zugleich aber die Nachteile der Windanströmung eleminiert. Es sind sehr große Leistungskonzentra­ tionen erreichbar, welche auch direkt für einen Turbinenantrieb nutzbar sein können, wenn mehrere Stufen angeordnet werden.

Eine kostengünstige Bauweise wird durch die Anordnung von Agens­ etage 1, Induktoretage 22 und Abströmetage 23, in sich wiederholen der Reihenfolge, erreicht, wobei die erzielbare Energiegewinnung um den Leistungswert einer Dreiereinheit 1; 22; 23 zunimmt.

Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen

 1 Agensetage
 2 Boden
 3 Anströmfläche
 4 Decke
 5 Einströmöffnung
 6 Durchbrüche
 7 Klappen
 8 Agenszylinder
 9 spiralförmige Einströmöffnung
10 tangentiale Einströmung
11 Trennscheibe
12 Stabilisierungsscheiben
13 Abströmöffnung
14 Strömungsschirm
15 spiralförmiger Einlauf
16 Elemente
17 obere Trennscheibe
18 Stützen
19 hohlkegelartiger Körper
20 Grundplatte
21 radiale Flächen
22 Induktoretage
23 Abströmetage

Claims (6)

1. Verfahren zur energetischen Nutzung horizontal mit belie­ biger sowie beliebig wechselnder Richtung und/oder vertikal anströmender Luftmassen, wobei in bereits vorgeschlagenen Einrich­ tungen, sogenannten Agensetagen mit mittig oder konzentrisch an­ geordneten Agenszylindern, Luftmassen unter Windlast gespeichert und in Drehströmungen überführt werden, gekennzeichnet dadurch, daß horizontal angeordnete, wirbelbildende, gleichartige Elemente tangential zu einem Innenkreis teilweise als Leiteinrichtungen, teilweise als Wirbelerzeuger angeströmt werden, die geleitete Strömung an die Innenwand eines spiralförmigen Einlaufs eines Strömungsschirmes strömt, die erzeugten Wirbel auf diese Strömung aufgepackt werden, von dieser Strömung einen Drehimpuls erfahren und im Strömungsschirm in einem Potentialwirbel schraubenförmig aufgewickelt werden, ein Strömungsfeld induzierend aus dem Strö­ mungsschirm in die Atmosphäre ausgetragen werden, hinter dem Strömungsschirm Schlauchwirbelerzeuger angeströmt werden können, welche den ausgetragenen Potentialwirbel in der Atmosphäre sta­ bilisieren und eine Sekundärinduktion bewirken, der Potentialwir­ bel mit seinem Wirbelfaden in einen Agenszylinder hineinwächst, das induzierte Strömungsfeld einen größeren Volumenstrom aus der Agensetage mittels tangentialer Einströmungen ansaugt, die Drehbewegung in der Agensetage beschleunigt und die Geschwin­ digkeit an den Einströmöffnungen erhöht, durch Hinterströmung der Anströmflächen der Agensetage leeseitig Klappen die Einströmöff­ nungen ganz, im Grenzbereich zwischen Luv und Lee teilweise druckhaltend schließen, ein vertikaler Volumenstrom in einem schornsteinähnlichen Turmschaft an inneren Mantelflächen angeord­ nete wirbelerzeugende Elemente ein- oder mehrstufig oder umlau­ fend anströmt, konzentriert und in Drehung versetzt wird, durch Solarenergie beschleunigt werden kann, mittels der Auftriebs­ energie durch die tangentialen Einströmungen in den Agenszylinder leistungserhöhend einströmt und daß eine Turbine asynchron in der sogenannten Festkörperdrehung des Potentialwirkung im Agenszylinder angetrieben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß Verfah­ rensschritte der vertikalen Anströmung zur Energieerzeugung selb­ ständig genutzt und mit Sekundärindution erzeugenden Elementen kombiniert werden.

3. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch eins und zwei, gekennzeichnet dadurch, daß gleichartige Elemente (16), z. B. spiralförmig öffnende Zylinder oder Kegelstümpfe, welche mit einer Grundplatte verbunden sind, und/oder Tragflügel hori­ zontal auf einem Kreisring, ein- oder mehrlagig, umlaufend auf Linien angeordnet sind, welche durch Verlängerung der Sehnen eines Vielecks des inneren Kreises gebildet werden, im inneren Kreis ein drehbarer Strömungsschirm (14) mit spiralförmigem Ein­ lauf (15), strömungstechnisch mit einem Agenszylinder (8) einer Abströmöffnung (13) und einem Durchbruch in der oberen Trennscheibe (17) mit der Atmosphäre verbunden, angeordnet ist, der Strömungsschirm (14) außen radiale Flächen aufweist.

4. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1-3, gekennzeichnet dadurch, daß eine Agensetage (1) Anströmflächen (3) aufweist, welche auf den Sehnen von zwei gleichen Vielecken fest mit dem Boden (2) und der Decke (4) verbunden, Einströmöff­ nungen (5) bilden, eine verlängerte Linie der Anströmflächen (3) auf der umlaufend folgenden Anströmfläche (3) den Bereich von Durchbrüchen (6) bestimmen, außen über den Durchbrüchen (6) Klap­ pen (7) angeordnet sind, welche bei Druckbeaufschlagung der Durch­ brüche (6) an der umlaufend folgenden Anströmfläche (3) dicht anlegbar gehalten sind.

5. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1-4, gekennzeichnet dadurch, daß in einem schornsteinähnlichem Turm­ schaft, umlaufend oder stufenförmig, Hohlzylinder projizierende, gleichartige Elemente (16) angeordnet sind, der Innenraum des Turmschaftes strömungstechnisch mit einem Agenszylinder (8) eine Agensetage (1) oder direkt mit aufgesetzten, innen anström­ baren, Schlauchwirbel erzeugenden Elementen (16), verbunden ist und daß zwischen den Elementen (16) im Turmschaft und den Ele­ menten (16) auf der Turmspitze eine Turbine angeordnet ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet dadurch, daß im Agenszylinder (8) eine Turbine angeordnet ist, welche asynchron im Wirbelkern läuft.