DE4216444A1 - Solarturmkraftwerk - Google Patents

Description

Diese Erfindung beschreibt ein Technisches Verfahren, welches erst in ihrer Gesamtheit den effizientesten Nutzen der Sonnenenergie ermöglicht, da die Einzelkomponenten sehr preiswert sind.

Besonders wichtig ist hierbei der Einsatz von billigsten Reflektoren auf Abfallbasis, welche durch ihr geringes Gewicht zudem preiswertest der Sonne nachgeführt werden, dadurch daß alle Module miteinander (oder aber sehr viele Module ) durch Stangen, oder Seilen oder Schnüren so miteinander verbunden werden, daß sie nur durch einen Motor oder einer simplen Handkurbel mechanisch oder gar von Hand allein bequem dem Sonnenstand nachgeführt werden können (wobei eine automatische Rückstellung der Module für den Morgen, sowie ein Halt durch Federn ermöglicht wird).

Reflexionsmodule können kleine und variabel verstellbare lichtdurchlässige Öffnungen haben, hinter denen wasserstofferzeugende oder andere Nutzpflanzen oder Lebewesen sind, wobei bei starker Sonne Mittags die Löcher verkleinert werden (z. B. blendenartig, oder über Schieber welche miteinander verbunden sind).

Es ist vorgesehen, daß Sand von den Reflexionsmodulen durch (z. B.) Löcher abrieselt.

Das Energietransportsystem über mehrere tausend Kilometer kann in einer Röhre mit z. B. 25 cm Durchmesser erfolgen welche nach 9d2 Vakuum enthält, oder Spezialgas, wobei die Übertragung durch Mikrowellen geschieht (oder viele starke Laser); die Röhre ist innen vollverspiegelt.

Turmsolaranlagen sind bekannt, doch sind sie sehr aufwendig und teuer da z. B. für jedes Panel computergesteuert einzeln dem Sonnen­ stand nachgeführt werden muß und teure Aluminium oder Spiegelreflektor verwendet werden. Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gemacht, mit einfachen und preiswerten Mitteln Solarenergie zu erzeugen. Gelöst wurde dies durch Schutzansprüche 1 bis 9. Insbesondere auch dadurch, daß Abfallstoffe der Industrieländer zu deren Herstellung verwendet werden können.

Skizze 1 (Zeichnung wird später nachgereicht/falls erwünscht auch eine genauere Beschreibung verschiedener Ausführungsarten), zeigt eine Solarturmanlage von der Seite, Skizze 2 ein Reflektions­ modul im Querschnitt. Wobei 1 die Sonne ist, 2 die Sonnenstrahlen und 3 der Konzentrationspunkt der Strahlen im Turm. Nun werden die Strahlen 2 von den diffus reflektierenden Schichten 4 (z. B. ver­ arbeitete Tetra-Pack-Getränkeverpackungsbox Innenseiten) gestreut und dabei von stärker reflektierenden Schichten 5 insgesamt auf den Brennpunkt des Moduls 6 geführt, an dessen Stelle ein stark reflekt­ ierendes Material z. B. ein Spiegel sitzt, welcher somit das Licht des gesamten Moduls zu Punkt 3 reflektiert.

Die einzelnen Module sind so auf einem Ständer 8 befestigt, daß sie über Verbindungseile (Stangen) 7 alle gemeinsam von einer Stelle aus über einen Motor oder per Handkurbel dem Sonnenstand nachgeführt werden, um ihr Licht im Turm zu konzentrieren. Federn können die Module wieder in ihre Ausgangslage zurückziehen (bei der Version mit Seilen/Schnüren).

Nr. 9 stellt hier eine Sanddrehschraube, mit der das Gerüst befestigt wird.

Die Gesamtkonstruktion wird hierbei so angeordnet, daß der Boden dieser Anlage als landwirtschaftliche Nutzfläche betrieben wird.

Die Anordnung der Reflexionspanele kann auch in flacher Form erfolgen, also nicht nur konisch.

Zusätzlich werden mehrere Reflexionsmodule der "leichten Abfallsart" so angeordnet werden daß sie das Licht der Sonne nicht direkt auf den Absorber(z. B. Turm) richten, sondern erst auf herkömmliche Spiegel mit hoher Reflexionsleistung, wobei diese voneinander getrennt sich nahezu gegenüberstehen, und dieser eine Spiegel das Licht zum Absorber führt (wobei die einfachen Reflexionsmodule nicht zum Absorber reflektieren) und dieser eine starkreflektierende Spiegel eine Doppelfunktion ausüben kann, nämlich die eigene Reflexion und zusätzlich die Reflexion der einfachen Module entweder beides zum Absorber, oder aber auch über einen dritten starkreflektierenden Spiegel zum Absorber spiegelt (mit einem oder beiden empfangenen Strahlenbündel).

Der Absorber der gesamten Strahlen kann im/am Turm sein, aber auch auf dem Boden oder an anderer Stelle (so daß kein Turm zwingend notwendig ist).

Der Absorber führt über bekannte Verfahren durch das Umwälzen einer Flüssigkeit oder eines Gases einen Wärmeaustausch zu einer anderen Stelle Stelle vor, an welcher mehrere Absorber zusammenlaufen. Dort oder bereits im einzelnen Absorber findet einer chemische Reaktion vorbeigeführter Substanzen statt, welche Energie verbraucht (endotherm, z. B. Abspalten von Sauerstoffatomen von einer sauerstoffhaltigen Verbindung) und somit eine chemische Energiespeicherung stattfindet (die chemischen Substanzen werden erst im Verbrauchsland verbrannt).

Im weiteren ist vorgesehen, daß Plastiklinsen eingesetzt werden, welche keinen so hohen und klaren Lichtbrechungsgrad haben wie teuere z. B. Glaslinsen, wobei diese aus einfachem Plastikmaterial bestehen, wie FET, welches sogar aus alten Einwegflaschen gewonnen wird und zu einer Linse geformt wird. Auch können durchsichtige Plastikstoffe verwendet werden, wenn deren Lichtbrechung ungünstig ist z. B. dadurch daß sie viel Energie absorbieren etc. So können alle durchscheinenden Plastikarten so verwendet werden, daß sie eine äußere Schale (linsenförmig) bilden, welche mit einer gut geeigneten lichtbrechungsfähigen Substanz gefüllt werden, so daß diese Kombination eine Linse ergibt, welche universell zur Sonnenstrahlbündelung z. B. von "Billigspiegeln nach 1" auf einen Brennpunkt (zur Energieabfuhr mittels Flüssigkeit etc. zur weiteren Verwendung) oder zur Bündelung auf einen stark reflektierenden Spiegel (zur weiteren Verwendung Zb oben); oder aber, daß diese Linsen großflächiger sind (1 m) und direkt! das Sonnenlicht auf kleinere stark (oder auch schwach. . .) reflektierende Spiegel bündelt (welche das Licht nach oben genannten Verfahren verwertet.

Diese Plastiklinsen können beliebig verwendet und angeordnet werden, ist es eine Linsenform, die außen Plastik und innen aus Wasser oder einer anderen durchsichtigen Flüssigkeit besteht (diese Variante sei hier extra genannt) so können die Linsenkerne so verbunden sein, daß die Flüssigkeit zirkulierbar ist und wenn wirtschaftlich deren Absorbionswärme (bei Lichtbrechung) genützt wird.

Auch können solche Linsen vor Glasfaserleitern sitzen (um Licht darin hineinzuleiten.

Das nun folgende Schutzrecht 11 stellt verschiedene weitere Schutzrechte dar, welche erst später numeriert und zugeordnet werden, somit ergibt sich eine wesentlich höhere Zahl als 11 Schutzrechte.

Auch werden diese weiteren Schutzrechte inhaltlich umformuliert oder gekürzt, ohne die Offenbarung der Technischen Lehre zu erweitern; offenbart wird auch in der Beschreibung, welches auch zu den Schutzrechten geführt werden kann; die Abfolge der Ansprüche erfolgt in nennender Reihenfolge, ohne den Begriff "dadurch gekennzeichnet, daß" erneut zu verwenden, dies geschieht nach deutschem Recht, da mir zur Stunde das der internationalen Anmeldevero. nicht bekannt ist, - doch wird dieses korrekt nachgereicht.

Ich möchte hier auch noch auf jenes System eingehen, daß nur einen Teil der Strahlen reflektiert und den anderen z. B. Algen zu Foto­ synthese zuführt, wobei die Algen in flachen Behältern (ca. 8 cm Durchmesser) direkt unter den Reflektoren sind, welche genausoviel Licht dort hinterlassen, daß die Algen gerade Fotosynthese machen können.

Da solche Kraftwerke im allgemeinen in sonnenreichen Ländern, besonders in Wüsten stehen, empfiehlt sich ein kostengünstiger Energietransport dadurch, daß die Sonnenstrahlenenergie erst im Empfängerland in Strom umgewandelt wird und bis dorthin z. B. als Mikrowellen oder in Lichtleitbündeln transportiert wird.

Claims (11)

1. Solarturmkraftwerk bei welchem über Spiegel das Sonnenlicht in Turm konzentriert wird, dadurch gekennzeichnet daß als Reflektoren solche Materialien verwendet werden, welche das Licht diffuser und noch weitwinkliger (also schwächer) reflektieren als dies bisher herkömmliche Spiegel tuen, (insbesondere Verwendung von z. B. mit Aluminium(-folie) beschichtete Trägerstoffe wie z. B. Pappkartons o.d.g., wo­ zu auch die Innenseiten gebrauchter Tetra-Pack Getränke- Verpackungen gehören, und daß das Reflektorenmaterial billiger als Spiegel ist, daß es leichter ist als Spiegel und daß diese Reflektoren auch einfach zugeschnitten werden können, weil Materialien wie Wellpappe, als Träger für z. B. Spiegelfolie verwendet werden usw., sowie andere billige Trägerstoffe wie Papier in versch­ iedenen Formen und Arten auch z. B. mit (Kunststoff-)Abfällen Verpreßtes usw.

2. Solarturmkraftwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß, die Trägermaterialien wie z. B. Pappkartons auf der ei­ nen Seite mit z. B. Aluminium(folie) beschichtet oder beklebt sind, und auf der anderen Seite (und allgemein) mit wetter­ beständigem Kunststoffüberzug beschichtet sind; auch kann das Trägermaterial mit reflektierender Farbe (z. B. silber o. weiß) u.d.g. bestrichen/behandelt werden. Zur Beschichtung der Trägermaterialien zur Reflexionsfähigkeit an (mindest) einer Seite werden weiße oder silbrige vorzugsweise metallhaltige Lacke aufgebracht, durch Dampf- oder -Staub- Verfahren (aufstauben von Metall oder Glaspulver, mit Versiegelung).

3. Solarturmkraftwerk nach Anspruch 1 bis 2 dadurch gekennzei­ chnet, daß einzelne Reflexionsmodule geschaffen werden, so angeordnet, daß die äußeren Paddel die geringste Reflexionsleistung haben, während nach innen hin die Reflexionsleistung der Materialien zunimmt; wobei diese Anordnung so (z. B. parabol­ artig) aufgebaut ist, daß das Licht erst im Zentrum auf ein stark reflektierendes Material trifft (z. B. einen kleinen Spiegel) welcher dann das gesamte Licht dieses Moduls zu dem Brennpunkt des Turms reflektiert (wobei die Verbindung der Einzelteile starr sein kann, und daß in den Reflexionsmodulen je nach Bedarf Reflexions­ erhebungen o.d.g. sind, zur besseren Reflexion auf best. Punkte (siehe Zeichnung Fig. 2 Nr. 10) sowie, daß die Reflexionsleistungen im Äußeren und Inneren Bereich völlig verschieden sein können, (je nach Bedarf z. B. also auch an best. äußeren Stellen auch größer als an Inneren).

4. Solarturmkraftwerk nach Anspruch 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelmodule so beweglich auf einem Gerüst angeordnet werden, daß sie alle über ein System mit unreißbaren Seilen/ Schnüren (oder mechanische Stangen usw.) verbunden werden, und alle gemeinsam so über einen oder wenige Zentralmotoren oder - Kurbeln dem Sonnenstand entsprechend so nachgeführt werden, daß die reflektierten Strahlen zu - in der (Energieturm) Brennfläche optimal eintreffen; (wobei dieser optimale Ein­ stellwinkel z. B. über einen Lichtpunkt, welcher von einem Kontrollspiegel auf einer Fotoplatte/Sensor oder Zielkreis am Turm fixiert und entsprechend nachgestellt wird (mechanisch oder automatisch) wobei die Rückführung der Module in die Aus­ gangslage z. B. über Federn dort erfolgen kann.

5. Solarturmkraftwerk nach Anspruch 1 bis 4 dadurch gekenn­ zeichnet, daß

• a) der Aufbau (z. B. Gerüst) so treppenförmig o.d.g. angeordnet ist, daß der Turm sehr niedrig und klein bleiben kann, so daß von keinem Turm mehr gesprochen werden kann, sondern nur noch von "Konzentrationspunkt" im Raum.
• b) das Gerüst o.d.g. so angeordnet ist, daß darunter der Boden landwirtschaftlich genutzt werden kann
• - genügend Abstand zu Boden
• - die Reflektoren Schatten auf Boden werfen
• - der Abstand der Standbeine Platz für Maschinen läßt
• c) das das Gerüst über größere Drehschaufelschrauben an seinen Standbeinen verfügt so daß durch Eindrehen dieser Schrauben in den Sandboden das Gerüst verankert werden kann.

6. Solarturmkraftwerk (auch nach Anspruch 1 bis 5) dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Turm! dem Sonnenstand optimal ent­ sprechend nachgeführt werden kann.

7. Solarturmkraftwerk (auch nach Anspruch 1 bis 6) dadurch ge­ kennzeichnet, daß dieses auf schwimmenden "Inseln" angeordnet werden, wobei diese Inseln wie folgt hergestellt werden: (PKW-Altreifen werden ihrer Größe nach über z. B. Seilen Schnüre miteinander auf eine Ebene verbunden, und dort darauf dann versetzt eine weitere Ebene (z. B. durch Schnüre)) befestigt wird , und darauf eine weitere Ebene usw. fortfahrend, bis kein Wasser mehr in die oberste Ebene eindringen kann, Wasser durch Abdichten dieser erreicht wird (z. B. mit anderen Altmaterialien, welche in die Innenseite der oberen Reifen­ ebene eingebracht werden, wie Plastikabfälle usw., wobei darauf wiederum eine Dichtmasse aufgebracht wird).
Die gesamte Reifenoberfläche (welche ins Wasser kommt) kann beschichtet werden.

8. Solarkraftwerk dadurch gekennzeichnet, daß die Sonnenenergie gleichzeitig zur Fotosynthese bei Pflanzen und zur weiteren Nutzung der übriggebliebenen Energie (z. B. in Turmkraftwerken) genutzt wird; insbesondere dadurch erreicht, daß Pflanzen wie z. B. Algen in großflächigen "Bioreaktoren" mit geringem Durch­ messer angesiedelt sind und durch die der Sonne zugewandten Seite nur sowie Energie zu den Pflanzen durchkommt, wie die Pflanzen für die Fotosynthese brauchen und der Rest der Energie (Sonnenstrahlen) reflektiert wird oder in Strom umgewandelt wird, wobei die Reflektoren lichtteildurchlässig sind, oder gelöchert sind, was auch für eventuelle Photovoltaigzellen usw. dort gilt, und daß die Algen hierbei in bewegtem Nährwasser sind (d. h. eine ständige Standortveränderung der Algen), und daß diese Pflanzen/Algen zur H₂-Erzeugung verwendet werden können.

9. Energietransportsystem für z. B. Solarturmkraftwerke usw. dadurch gekennzeichnet, daß das transformierte Licht transportiert wird und erst beim (weit entfernten) Empfänger in Strom umgewandelt wird, auch durch folgende Anordnung:

• a) Die Strahlenenergie (z. B. der Reflektoren oder der gleichen treffen im Turm o.d.g.) von Licht trifft konzentriert auf eine Materie/Substanz welche durch konstruktive Anordnung elektromagnetische Wellen gleichförmiger Art emmitieren (wie z. B. Laser oder Maser) oder Teilchenstrahlung
• b) Die Strahlenenergie wird von einem Bündel Lichtleiter (z. B. Glasfaser) abgenommen; (wobei durch konisches Zulaufen der Lichtleiter eine Konzentration stattfindet)
• c) Das Licht wird durch Linsen in einen Lichtleiter nach An­ spruch d konzentriert:
• d) Lichtleiter, der die elektromagnetischen Wellen nach An­ a bis c wie folgt weiterleitet
• 1. Durch Glasfaserbündel oder andere feste Stoffe welche eine Strahlenreflexion ähnlich wie in einer Glasfaser erreichen, wobei diese größer sind.
• 2. Durch mit speziellem energieneutralem Gas gefüllter Röhre, wobei diese Röhre innen so spiegelnd/reflektierend beschichtet ist, daß sie die Strahlen möglichst verlust­ frei reflektiert; wobei im weiteren diese Röhre auch luftleer (Vakuum) sein kann.
• e) Röhre nach d wobei über Energie-weichen" auf einer Strecke in diese Röhre eine weitere Röhre in flachem Winkel mündet wodurch somit weitere Energie in diese Transportleitung hinzugefügt oder abgeführt werden kann.
• f) Nach d wobei am Ende beim Empfänger die Energiestrahlen gestreut werden (durch z. B. Glasfaserleitungen welche dann an verschiedene Orte gehen oder durch Linsen usw.).

10. Solarturmkraftwerk nach Anspruch 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet daß, mehrere "Türme" über einen (Wasser)Kreislauf miteinander verbunden werden, (so daß damit ein Generator genügt um von mehreren Türmen Strom zu erzeugen) und daran ein Generator angeschlossen wird.

11. Solarturmkraftwerk nach und mit auch nach Anspruch 1 bis 10 dadurch gekennzeichnet, daß das Trägermaterial nach 1 auch aus Vollkunststoff, oder einer Verbundmischung aus Kunststoff mit anderen Materialien besteht, sowie daß es aus anderen Verbundkombinationen besteht, welche das Vermischen (und Haltbarmachen durch z. B. Pressen oder chemisch Verbinden (Kleben)) oder aus verschiedenen Schichten verschiedener übereinander verbundener Materialien besteht, wobei die Oberfläche an einer Seite spiegelnd ist. Die Verbundmaterialien setzen sich im weiteren aus Abfallmaterialien zusammen, wie z. B. verpreßte Kartonagen­ verbundverpackungen, oder Holzabfälle oder der gleichen. Es können aber auch Textilstoffe verwendet werden.