DE944526C - Verfahren und Vorrichtungen zur Erzeugung und Beeinflussung atmosphaerischer Luftstroemungen und zur Gewinnung nutzbarer Arbeit aus ihnen - Google Patents

Description

Durch den ständigen Wechsel von Einstrahlung und Ausstrahlung entstehen entlang der Erdoberfläche und auch senkrecht zu ihr nach Größe und Richtung wechselnde Energiepotentiale und dadurch auch Luftströmungen, die im Sinne eines Potentialabbaues wirksam sind.

Von der großräumigen Zirkulation zwischen der äquatorialen Wärmequelle und den Kältepolen der Erdatmosphäre bis herab zur Austauschströmung zwischen besonnter und beschatteter Seite eines winzigen Staubteilchens sind in der Atmosphäre die mannigfaltigsten Luftströmungen möglich, wobei zwischen Energiepotential und Wind in der Regel ein eindeutiger, gesetzmäßiger Zusammenhang besteht.

Eine bemerkenswerte Ausnahme machen dabei die sogenannten »thermischen Aufwinde«, denn für ihr Ingangkommen ist außer einer vertikalen Labilität der Luftschichtung auch noch eine besondere Auslösung nötig. Erfahrungsgemäß wird das natürliche Entstehen von thermischen Aufwinden um so mehl verzögert, je variationsärmer die Erdoberfläche ist, andei ei seits ist der Luftmassenaustausch senkrecht zur Erdoberfläche um so intensiver,

je abwechselungsreicher die Struktur der Erdoberfläche ist.

Es ist bekannt, daß die thermischen Vertikalströmungen auf Wetter, Klima und auch auf die Vegetation großen Einfluß haben. Sie nehmen in der Regel ihren Ausgang in der überadiabatisch geschichteten bodennahen Luft, sie reichen vielfach mehrere tausend Meter hoch, reißen Staub, organische Teilchen, Wasserdampf u. dgl. mit in höhere ίο Luftschichten, geben gelegentlich Anlaß zur Wolkenbildung und zu Niederschlag. Ihre Ausnutzung beschränkte sich bislang auf den Höhengewinn im Segelflug. Die Versteppung großer, einstmals fruchtbarer Gebiete kann die Folgeerscheinung einer Verringerung von natürlichen Auslösungsmöglichkeiten für thermische Aufwinde sein. Ursachen und Wirkungen sind bei dem Vorgang der Versteppung, aber auch der Entsteppung eng miteinander gekoppelt (Kettenprozeß!), die ao Erdoberfläche hat dabei eine ähnliche 'Wirkung wie ein Katalysator.

An der Grenze der Atmosphäre beträgt die Energie der Sonneneinstrahlung rund 135 Milliwatt pro cm². Bei dem Durchtritt durch die Atmosphäre wird die Sonneneinstrahlung durch die mannigfaltigsten Einflüsse geschwächt, bei dem Auftreffen auf die Erdoberfläche wird sie ferner zum Teil wieder direkt oder in der Form dunkler Wärmestrahlung reflektiert. Die Reststrahlung führt zu einer Erwärmung des Erdbodens und der bodennahen Luftschicht. Die Ausnutzung der Energie der Sonneneinstrahlung oder der potentiellen Energie der Luftschichtung scheiterte bislang an technischen Schwierigkeiten. Doch ein Teil dieser Energie wird als kinetische Energie in den thermischen Vertikalströmungen wirksam und läßt sich durch künstliche Eingriffe teilweise in' nutzbare Arbeit umsetzen.

Grundgedanke der Erfindung ist, bei labiler vertikaler Luftschichtung thermische Vertikalströmungen künstlich auszulösen, sie an vorzugsweise ortsfeste Anlagen zu binden und so zu regeln, daß aus ihrer kinetischen Energie nutzbare Arbeit gewonnen werden kann.

Vor allem in den subtropischen Wüsten und Steppen wird tagsüber durch die Sonneneinstrahlung der Erdoberfläche sehr viel mehr Wärme zugeführt als den höheren Luftschiichitien, und es kommt dadurch vielfach zu einer über mehrere Stunden anhaltenden Labilität der vertikalen Luftschichtung, die durch die natürliche. Variationsarmut der Erdoberfläche nicht in demselben Maße abgebaut wird, wie sie sich bildet. Deshalb ist es in diesen Gebieten möglich, thermische Aufwinde künstlich einzuleiten und an die Auslösungspunkte zu binden, bevor sie auf natürliche Weise und unkontrollierbar zustande kommen. Mit Hilfe an sich bekannter Vorrichtungen können dann die thermischen Vertikalströmungen so beeinflußt werden, daß über längere Zeit ein gewisser Gleichgewichtszustand zwischen der Neubildung des thermischen Energiepotentials und dem dynamischen Abbau dieses Potentials durch die thermischen Austausohströmungen, also ein möglichst stationärer Strömungszustand erreicht wird.

Verfahren und Vorrichtungen bezwecken vorwiegend :

1. in Wüsten, Steppen und in Gegenden, die zur Versteppung neigen, den Luftmassenaustausch in der Vertikalen — d. fe. senkrecht zur Erdoberfläche — zu erhöhen, um das Klima zu verbessern, um die Vegetation zu begünstigen und um stürmische Vertikalströmungen mit ihren unerfreulichen Begleit- und Folgeerscheinungen zu vermindern oder gar zu vermeiden; "

2, aus der kinetischen Energie thermischer Aufwinde nutzbare Arbeit zu gewinnen, um dadurch indirekt die Energie der Sonneneinstrahlung zu verwerten;

* 3. die Versteppung aufzuhalten, Wüsten, Steppen und Trockengebiete Schritt für Schritt in fruchtbares Ackerland zu verwandeln. Darüber hinaus bietet sich eine Fülle von Variations- und Kombinationsmöglichkeiten, durch welche die beabsichtigten Zwecke verbessert und/oder neuartige Wirkungen zu erzielen sind, so z. B. künstliche Anreicherung der aufsteigenden Luft mit Kondensationskernen, Blütenstaub, Samen, Kleinlebewesen, Düngemitteln u. dgl., Ionisierung der aufsteigenden Luft, Anreicherung der aufsteigenden Luft mit Wasser oder Wasserdampf, Eis oder sonstigen Klima, Wetter und Vegetation beeinflussenden Mitteln. Ferner bieten sich dadurch neue Möglichkeiten für das Flugwesen. Außer diesen, vorwiegend der Verbesserung der Lebensbedingungen dienenden Wirkungen lassen sich durch geeignete Anwendung, Variation und Kombination der Verfahren und Vorrichtungen mit anderen, an sich bekannten Verfahren und Vorrichtungen die mannigfaltigsten Effekte erzielen. .

Die wesentlichsten Merkmale der Erfindung sind die künstliche Auslösung thermischer Aufwinde, ihre Bindung an ortsfeste Anlagen, die Regelung und/oder Beeinflussung der Aufwinde, die Gewinnung nutzbarer Arbeit aus ihnen.

Die natürliche Auslösung thermischer Aufwinde erfolgt in der Regel durch Windhindernisse in Form von Bodenerhebungen, Bäumen u. dgl. und durch Luftdichteunterschiede in der bodennahen Luftschicht, die beispielsweise durch Verschiedenartigkeit des Reflexionsvermögerts, der spezifischen Wärme und des Wärmeleitvermögens der obersten Erdschichten zustande kommen können. Je gleichförmiger die Erdoberfläche ist, um so unscheinbarer sind bisweilen die Ursachen für die Auslösung der Aufwinde und um so einfacher ist es, sie künstlich hervorzurufen, beispielsweise durch lokale Erzeugung von Wärme oder von künstlichen Luftströmungen.

Hierzu sind unter anderem geeignet: Luftschrauben mit vorzugsweise senkrecht stehender Achse, Strahltriebwerke und Raketen, durch die künstlich Initialströmungen erzeugt werden. Derartige Vorrichtungen können vielfach schon genügen, wenn sie, über größere Flächen verteilt, sinnvoll angewendet werden, um die Entstehung von lokalen

Wärmegewittern und stürmischen Austauschströmungen zu verhindern.

Erfahrungsgemäß können die thermischen Vertikalströmungen einen pulsierenden oder, einen über längere Zeit stationären Charakter haben, sie wandern in der Regel mit dem horizontalen Wind, solange keine Richtkraft besteht, die sie an den Ort der ersten Auslösung bindet, ganz unabhängig davon, ob sie auf natürlichem Wege oder durch

ίο künstliche Initialströmungen zustande gekommen sind.

Erfindungsgemäß wird den thermischen Aufwinden eine solche Strömungsform aufgezwungen, daß eine feste Bindung des Aufwindes an den Ausig lösungspunkt entsteht. Erst dadurch bietet sich eine Möglichkeit, mit Hilfe ortsfester Windkraftanlagen aus der kinetischen Energie der Aufwinde nutzbare Arbeit zu gewinnen und sie auch so zu beeinflussen bzw. zu regeln, daß über längere Zeit möglichst stationäre Strömungszustände aufrechterhalten bleiben. Diese lokale Bindung des Aufwindes kann erfindungsgemäß dadurch erreicht werden, daß dem Aufwind eine Drehbewegung aufgezwungen wird, wodurch er einen ähnlichen Charakter erhält wie die in der Natur häufig vorkommende »Kleintrombe«. Bei der Kleintrombe handelt es sich um einen Wirbelwind mit vorzugsweise senkrecht stehender Drehachse. Durch die Drehbewegungen entsteht im Bereich der Trombenachse ein Unterdruck, in der Randzone ein Überdruck, und die Randzone der Kleintrombe erhält dadurch ähnliche Eigenschaften wie ein riesiger Schornstein, und ein seitliches Einströmen in die Kleintrombe wird so erschwert oder gar verhindert.

Die künstlich erzeugte Kleintrombe ist an die Vorrichtung, die die Drehbewegung des Aufwindes erzeugt, praktisch in ähnlicher Weise gebunden, wie ein Ball an den Kern eines Gas- oder Flüssigkeitsstrahls gebunden ist.

Die Drehbewegung des Aufwindes kann auf verschiedene, an sich bekannte Arten erzeugt werden. Am einfachsten ist auch hierzu die Verwendung einer Luftschraube bzw. eine's Windrades mit vorzugsweise senkrecht stehender Drehachse.

Das Windrad muß dabei allerdings in einer bestimmten Höhe über der Erdoberfläche angeordnet werden, um zu erreichen, daß die überhitzte Bodenluft von allen Seiten zur Auslösungsstelle möglichst ungestört einströmen kann. Dazu kann ein beweg-Hch oder fest mit der Erde verankertes Traggerüst oder auch ein vorzugsweise an die Erde gefesselter Flugkörper, beispielsweise in der Form eines Tragschraubers, verwendet werden.

Erfindungsgemäß ist das Windrad an seiner Verankerung so befestigt, daß seine Drehachse von selbst in die Richtung der aus horizontalem und vertikalem Wind resultierenden Strömung einschwenkt oder mit Hilfe an sich bekannter Hilfsvorrichtungen eingeschwenkt werden kann. Erfindungsgemäß kann das Windrad auf an sich bekannte Art künstlich angetrieben werden — beispielsweise um eine nach oben gerichtete Initialströmung zu erzeugen —, es kann aber auch durch die kinetische Energie der Aufwindströmung angetrieben werden und die Funktion einer Windmühle 6g übernehmen, um beispielsweise Generatoren oder Wasserpumpen anzutreiben. Hierzu dient die an sich bekannte Hilfsvorrichtung zur Verstellung des Einstellwinkels der Windradblätter oder einzelner Blattelemente, die automatisch oder von Hand den jeweiligen Betriebsbedingungen des Windrades angepaßt werden kann. Durch die Verstellung der Flügelblätter bzw. einzelner Blattelemente können folgende Forderungen oder Regeläufgaben bewältigt werden:

Sobald durch die Sonneneinstrahlung oder durch die Abkühlung "höherer Luftschichten eine bestimmte Labilität der Luftschkhtung eingetreten ist, dient das Windrad als Luftschraube, es wird künstlich angetrieben und die einzelnen Blätter bzw. Blattelemente werden so eingestellt, daß durch seine Drehbewegung eine vorzugsweise senkrecht nach oben gerichtete Luftströmung entsteht, wobei die Luft unterhalb des Windrades von allen Seiten angesaugt und durch das Windrad nach oben beschleunigt wird. Die Luft erhält beim Durchtritt durch das Windrad auch· eine kleine Drehbeschleunigung, die durch geeignete Blatteinstellung, insbesondere durch geeignete Form und Einstellung der Blattenden nach Belieben verstärkt werden kann. Durch diese Drehbeschleunigung entsteht oberhalb des Windrades eine Luftströmung in Form der Kleintrombe mit einem nur schwach rotierenden Unterdruckkern im Bereich der Drehachse und einem stärker rotierenden Überdruckgebiet im Bereich der Randzone. Durch diese Strömungsund Druckverteilung oberhalb des Windrades wird erreicht, daß die nach dem Archimedischen Prinzip zum freien Aufsteigen neigende überhitzte Bodenluft das Windrad so gut wie nicht umströmt, sondern dieses vorzugsweise durchströmt.

Durch den künstlichen Antrieb des Windrades wird also zunächst erreicht, daß die überhitzte Bodenluft ausgelöst wird und ein Aufwind zustande kommt, der die Form der Kleintrombe annimmt. In demselben Maße, wie nun — durch die künstliche Initialströmung — eine natürliche Austauschströmung einsetzt, kann der Antrieb des Windrades nach und nach abgeschaltet werden, und etwa gleichzeitig können die Windradblätter bzw. die einzelnen Blattelemente so verstellt werden, daß sie durch den aufsteigenden Luftstrom angetrieben werden. Nun kann das Windrad zum Antrieb von Arbeitsmaschinen, Generatoren, Pumpen od. dgl. dienen, und durch geeignete Blatteinstellung kann letzten Endes eine jeweils optimale Anpassung der nutzbaren Arbeit an die verfügbare Energie erzielt werden. Erwähnenswert sind hierbei zwei mögliche Lösungen von regeltechnischen Problemen, die durch die Einstellwinkeländerung der einzelnen izo Blattelemente erfolgen:

i. Um einen über längere Zeit stationären Strömungszustand zu erzielen bzw. aufrechtzuerhalten, soll dem aufsteigenden Luftstrom jeweils nur ein Teil der verfügbaren Energie entnommen werden, um zu erreichen, daß stets ein etwa gleichbleibender

Labilitätsgrad in der atmosphärischen Luftschichtung aufrechterhalten wird. So kann vermieden werden, daß der stationäre Aufwind in einen ' pulsierenden Aufwind übergeht- und zeitliche Schwankungen auftreten, die unerwünscht sind Es kann ferner vermieden werden, daß in den Zwischengebieten zwischen den einzelnen Kraftanlagen auf natürlichem Weg thermische Aufwinde verzettelt und unkontrollierbar zustande kommen. ίο 2. Die Verstellung der Blattelemente hat aber auch den Zweck, die Drehbeschieunigung des Aufwindes über dem Windrad zu beeinflussen, und zwar in dem Sinne, stets eine ausreichende Bindung des Aufwindes an das. Windrad zu erreichen und um zu verhindern, daß der Aufwind — beispielsweise unter dem Einfluß des horizontalen Windes — von dem Auslösungspunkt, also von dem Windrad, abwandert. Da diese Drehbeschleunigung des Aufwindes auf Kosten des Wirkungsgrades der Kraftanlage geht, sollen die Blattspitzen jeweils so eingestellt werden, daß stets eine gerade noch ausreichende Rotation des Aufwindes und damit Bindung des Aufwindes an das Windrad erreicht wird. 3. Schließlich können auch die Windradblätter in Segelstellung gedreht oder mit Hilfe an sich bekannter Vorrichtungen vollständig abgebremst werden, um sie gegen Überbeanspruchung zu schützen oder den Aufwind abzubremsen oder sonstige Effekte zu erreichen.

Erfahrungsgemäß treten in der Regel Sperrschichten (Inversionen) in verschiedenen Höhen über der Erdoberfläche auf, in denen die thermischen Aufwinde zur Ruhe kommen, in eine neue Gleichgewichtslage einschwingen. Diese Sperrschichten und die darüberliegenden Luftschichten können durch die thermischen Aufwinde gehoben werden. Vielfach treten aber auch durch die thermischen Aufwinde vertikale Austauschströmungen innerhalb des Höhenbereiches unter solchen Sperrschichten auf, es entstehen dann auch Abwinde, die im Verhältnis zu den Aufwinden relativ kalt sind und die nach oben abgewanderten Luftmassen ersetzen. Diese thermischen Austauschströmungen sind erfahrungsgemäß von einer räumlichen Ausdehnung, die vorzugsweise durch die Höhe der Sperrschicht über dem Erdboden bedingt ist. Demzufolge kommen die natürlichen thermischen Aufwinde in der Regel in Abständen von konstanten Vielfachen ihrer Erstreckung nach oben vor. So wurde vor allem durch den Segelflug vielfach beobachtet, daß . die natürlichen Aufwinde etwa drei- bis fünfmal so weit voneinander entfernt sind, als sie in die Höhe reichen. Unter Berücksichtigung dieser Erscheinungen ergeben sich bestimmte, zu beachtende -Bedingungen für die Wahl der Auslösungspunkte der thermischen Aufwinde, also für die gegenseitigen Abstände der einzelnen Kraftanlagen. So können beispielsweise in einem durch Variationsarmut der Erdoberfläche und durch starke Sonneneinstrahlung ausgezeichneten Steppengebiet auf einer Fläche von 10 000 km² etwa 100 Windkraftwerke ohne wesentliche gegenseitige Beeinflussung betrieben werden.

Bei Verwendung einer Vielzahl von Kraftwerken dieser Art werden diese zweckmäßigerweise von einer zentralen Stelle aus geregelt und überwacht. Die Kopplung mehrerer Kraftwerke hat unter anderem den Vorteil, daß die Auslösung der thermischen Aufwinde nacheinander erfolgen kann und jeweils nur ein Windrad durch Fremdantrieb in Gang zu setzen ist, daß ferner auch dann eine bessere Gleichmäßigkeit des Gesamtwirkungsgrades über längere Zeiten zu erzielen ist, unabhängig davon, ob bisweilen das eine oder andere Windrad durch Bedienungs- und regeltechnische Fehler oder durch natürliche Umstände, wie WoTkenbildung u. dgl., zeitweilig ausfällt.

Ein wesentlicher Vorteil des Erfindüngsgegenstandes besteht allerdings darin, daß bereits eine einzige Windkräftanlage genügt, um exakte Untersuchungen über ihre vorteilhafteste Gestaltung und über den unter den jeweiligen äußeren Bedingungen erzielbaren Nutzeffekt durchzuführen, deren Ergebnisse als Arbeitsunterlagen für die Ausführung von Groß anlagen dienen können.

Über die Anwendungsmöglichkeiten der Windkraftanlagen erübrigen sich Einzelheiten. Es ist naheliegend, sie vorzugsweise dazu einzusetzen, um die Lebensbedingungen zu erleichtern, Wasser zu fördern, den Boden zu verbessern und damit Schritt für Schritt die Vorbedingungen zu beseitigen, die , zum Betrieb der Windkraftanlagen notwendig sind. Denn in demselben Maße, wie Klima und Vegetation mit Hilfe der Windkraftänlagen verbessert werden, entfallen die Voraussetzungen dafür, daß diese als Katalysatoren wirksam sein können. Bei dem Vorgang der. Entsteppung kann aber auch ebensogut die Wirksamkeit der Windkraftanlagen noch erhöht werden, wenn beispielsweise dem Gelände zwischen den Windkräftanlagen durch systematische Aufteilung der Vegetation und Bodenfeuchtigkeit künstlich Gegensätze hinsichtlich des Reflexionsvermögens der Erdoberfläche, der spezifischen Wärme und des Wärmeleitvermögens der obersten Erdschicht aufgezwungen werden, so daß bei Sonneneinstrahlung ein natürliches Luftdichtegefälle zu den Windkraftanlagen hin entsteht, durch das die lokale Bindung der Aufwinde an die Windräder begünstigt wird.

Für das Verfahren ist es an sich belanglos, wie n° die Windkraftanlage im Einzelnen aufgebaut ist, da sie im Prinzip dieselben oder ähnliche Merkmale besitzen kann, wie Windkraftanlagen mit vorzugsweise horizontaler Drehachse, ja sie kann sogar dieselben Funktionen ausüben, wie die an "5 sich bekannten Windräder, nämlich dann, wenn die horizontale Windkomponente dominiert. Denn durch die vorgesehene Schwenkbarkeit der Drehachse kann das. Windrad von Hand oder automatisch stets in die resultierende Windrichtung eingestellt werden. Belanglos für das Verfahren ist weiterhin die Art der Auslösung des thermischen Aufwindes, da hierfür unter Umständen geeignetere Hilfsmittel verfügbar sind, als das künstlich anetriebene Windrad. Und für den Fall, daß das i*5 Windrad zur Auslösung des thermischen Auf-

windes verwendet wird, ist auch die Art des Antriebes für das Verfahren an sich belanglos.

Für die Fesselung des Windrades kann an Stelle eines feststehenden Mastes οάψ Gerüstes auch ein verfahrbares und in seiner Länge variierbares Gestell verwendet werden, wodurch eine beliebige Anpassung an die örtlichen Gegebenheiten möglich ist. Gegenstand der Erfindung ist auch die Verwendung eines flug- und steuerfähigen Körpers als Träger

ίο für das Windrad, wobei vorzugsweise die Stromzuführungskabel als Halteseil ausgebildet sind. Gegenstand der Erfindung sind ferner Zusatzeinrichtungen zum Windrad, beispielsweise in der Form von Zerstäuberdüsen, Gebläsen u. dgl., vorzugsweise dem Zweck dienend, den aufsteigenden Luftstrom mit festen, flüssigen oder gasförmigen Stoffen anzureichern, ihn elektrisch aufzuladen, zu ionisieren oder ihn sonst zu beeinflussen.

\^rerfahren und Vorrichtungen sind besonders geeignet für eine Anwendung in den subtropischen Wüsten und Steppen und vorzugsweise da, wo die Sonneneinstrahlung sehr intensiv und die Erdoberfläche sehr variationsarm ist. Sie dienen dabei in erster Linie dazu, die Voraussetzungen für eine schrittweise zu erfolgende Endsteppung zu schaffen. Darüber hinaus lassen sie sich aber auch in den gemäßigten Breiten und in polaren Gebieten anwenden, vorzugsweise zu dem Zweck, vertikale Luftströmungen einzuleiten und aufrechtzuerhalten, um eine ungewollte Aufspeicherung potentieller Energie in der Atmosphäre zu vermeiden, und um durch Erhöhung des Luftmassenaustausches in der Vertikalen ein gleichmäßigeres Klima zu erzielen.

Verfahren und Vorrichtungen lassen sich erfmdungsgemäß aber auch dazu anwenden, um Schwebeteilchen mit den verschiedenartigsten Eigenschaften in große Höhen zu transportieren, dort zu verdichten oder zu verteilen, um hierdurch besondere Wirkungen zu erzielen, wie beispielsweise Reflexion von drahtlosen Wellen in leitendgemachten Luftschichten, Kohlenstaubexplosionen in großen Höhen durch Beförderung des Kohlenstaubs mit Hilfe der thermischen Aufwinde, Ableitung der Luftelektrizität durch leitendgemachte Aufwindstrahlen, .Verminderung der nächtlichen Ausstrahlung durch Staubschichten in großen Höhen, Förderung des motorlosen Flugs.

Das Verfahren zur Gewinnung nutzbarer Arbeit aus der kinetischen Energie thermischer Vertikalströmungen läßt sich stets nur dann mit einem guten Wirkungsgrad anwenden, wenn die untersten Luftschichten labil geschichtet sind und die der Erdoberfläche durch Einstrahlung zugeführte Energie größer ist als die durch Ausstrahlung, Wärmeleitung, Scheinleitung (Turbulenz) und andere Faktoren abgegebene Energie ist. Demzufolge kommen als eigentliche Betriebszeiten vorzugsweise nur die Stunden vor und nach dem Sonnenhöchststand in Betracht. Die thermischen Aufwinde sind vorzugsweise dann künstlich auszulösen, wenn einerseits bereits eine gewisse Labilität der Luftschichtung eingetreten ist, andererseits aber durch den Mangel an natürlichen Auslösungsmöglichkeiten thermische Aufwinde von selbst noch nicht entstanden sind.

Durch die thermischen Aufwinde wie auch durch die Mischeffekte im Bereich der Strömungsgrenzschichten wird das vertikale Energiepotential abgebaut und ein Teil der kinetischen Energie der Aufwinde wird durch das Windrad in nutzbare Arbeit umgewandelt. Um nun möglichst auf lange Zeit möglichst gleichbleibende Strömungsverhältnisse zu erzielen, sollen erfindungsgemäß fortlaufend Temperaturgradientmessungen durchgeführt und die Aufwinde mit Hilfe des Windrades, seiner Verstellflügel und der an das Windrad angeschlossenen Arbeitsmaschinen, Generatoren u. dgl. so beeinflußt oder automatisch geregelt werden, daß der vertikale Temperaturgradient als Impulsgeber für das nachgesichal'tete Windrad in dem Sinne dient, daß der Temperaturgradient bzw. das vertikale Energiepotential über längere Zeit möglichst unverändert bleibt. An Stelle von vertikalen Temperaturgradientmessungen können aber auch Temperatur- bzw. Luftdichtemessungen entlang der Erdoberfläche — beispielsweise in der Verbindungslinie zwischen zwei Windkraftanlagen — durchgeführt und diese Meßwerte als Regelimpulse verwendet werden, da auch diese Werte nach eingetretener vertikaler Luftzirkulation ein Maß für die vertikale Labilität darstellen.

Claims (6)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zur Erzeugung und Beeinflussung atmosphärischer Luftströmungen, dadurch gekennzeichnet, daß vorzugsweise bei labiler Luftschichtung Aufwindströmungen eingeleitet und zur Rotation gebracht werden, die mechanisch beeinflußt, elektrisch aufgeladen und oder mit festen, flüssigen und/oder gasförmigen Stoffen angereichert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der kinetischen Energie der vorzugsweise durch die potentielle 10g Energie der Luftschichtung aufrechterhaltenen Luftströmungen in mechanische oder elektrische Arbeit umgewandelt wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung der Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, da- no durch gekennzeichnet, daß zur Auslösung des Aufwindes und/oder zur Drehbeschleunigung des Aufwindes und/oder zur Gewinnung nutzbarer Arbeit aus der kinetischen Energie der Luftströmung und/oder zur Beeinflussung des 1*5 Aufwindes ein über der Erdoberfläche drehbar angeordnetes, an die Erde gefesseltes Flügelrad mit vorzugsweise vertikaler, in die resultierende

. Strömungsrichtung einschwenkbarer Drehachse verwendet wird, dessen Flügelblätter und Flügelblatteilstücke gegenüber der Flügelraddrehachse und/oder im Einstellwinkel von Hand oder automatisch einstellbar sind.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine beliebige Vielzahl dieser Anlagen von einer

Zentrale aus vorzugsweise nach meteorologischen und/oder energiewirtschaftlichen Gesichtspunkten von Hand oder mit Hilfe geeigneter, an sich bekannter Meßgeräte, Verstärkeranlagen und Impulsgeber automatisch gesteuert wird.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse des Flügelrades direkt oder indirekt mit von Hand oder automatisch regelbaren Antriebsmaschinen und/oder Arbeitsmaschinen mit oder ohne zwischengeschaltete Kupplungen, Gelenke, Differentiale, Getriebe und/oder ähnliche Hilfsvorrichtungen gekuppelt ist.

6. Verfahren zur Erzeugung und Beeinflussung atmosphärischer Luftströmungen, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den einzelnen Windkraftanlagen das Gelände hinsichtlich seiner Oberflächenform, seiner Aufbauten und seiner Vegetation nach Reflexionsvermögen, spezifischer Wärme, Wärmeleitvermögen und/ oder nach anderen Eigenschaften so gestaltet wird, daß bei Sonneneinstrahlung entlang der Erdoberfläche ein natürliches Luftdichtegefälle in dem Sinne eintritt, daß die bodeiimahe· Luft von allen Seiten von selbst zu den Flügelrädern strömt.

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