EP2102500A2 - Anlage zur nutzung von aufwind und verwendung einer solchen anlage - Google Patents

Anlage zur nutzung von aufwind und verwendung einer solchen anlage

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Publication number
EP2102500A2
EP2102500A2 EP07845300A EP07845300A EP2102500A2 EP 2102500 A2 EP2102500 A2 EP 2102500A2 EP 07845300 A EP07845300 A EP 07845300A EP 07845300 A EP07845300 A EP 07845300A EP 2102500 A2 EP2102500 A2 EP 2102500A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
updraft
water
chimney
plant according
air
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP07845300A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Alois Penz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Penz Alois
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of EP2102500A2 publication Critical patent/EP2102500A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G6/00—Devices for producing mechanical power from solar energy
    • F03G6/02—Devices for producing mechanical power from solar energy using a single state working fluid
    • F03G6/04—Devices for producing mechanical power from solar energy using a single state working fluid gaseous
    • F03G6/045—Devices for producing mechanical power from solar energy using a single state working fluid gaseous by producing an updraft of heated gas or a downdraft of cooled gas, e.g. air driving an engine
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00—Components
    • F05B2240/10—Stators
    • F05B2240/13—Stators to collect or cause flow towards or away from turbines
    • F05B2240/131—Stators to collect or cause flow towards or away from turbines by means of vertical structures, i.e. chimneys
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00—Function
    • F05B2260/20—Heat transfer, e.g. cooling
    • F05B2260/24—Heat transfer, e.g. cooling for draft enhancement in chimneys, using solar or other heat sources
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/20—Solar thermal
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02B10/30—Wind power
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/46—Conversion of thermal power into mechanical power, e.g. Rankine, Stirling or solar thermal engines

Definitions

  • the invention relates to a plant for the use of updraft, comprising a height difference having a tubular Aufwindkamin and a translucent collector roof, which then extends to the updraft chimney and at least partially surrounding area and defines an air chimney associated with the air space, and the use of such a system for Generation of energy, production of rain, desalination of seawater and extraction of salt and collection of rainwater.
  • a disadvantage of DE 40 36 658 Al is in particular that the increase in the humidity of the updraft through the chimney is largely left to the external weather conditions without being specifically influenced. This is at the expense of efficiency and, accordingly, the profitability of the system.
  • the invention is therefore an object of the invention to provide a system which eliminates the disadvantages of the known systems and a more efficient flow through the updraft chimney and improved efficiency of the system even with reduced solar radiation, unfavorable wind conditions, changing air pressure, etc. achieved.
  • the object is achieved by a system of the type described above, by providing a heat transfer into the ground down insulting insulating layer on the surface surrounding the collector roof, and wherein further in the air flow in the Air space sensors are provided for measuring the moisture content of the air.
  • the insulating layer thereby ensures particularly efficient heating of the air passing over and entering the air space below the collector roof, thereby increasing the efficiency of the installation.
  • the sensors measure the moisture content of the air in the air space below the collector roof and thus provide information about the conditions under which the system can be optimally operated.
  • Another object of the invention is to provide a plant for the use of updraft, which comprises a difference in height having a tubular Mauwindkamin and wherein on the Aufwindkamin surrounding substrate is provided a heat transfer into the ground reducing insulating layer, the lower opening of the updraft fireplace directly connects to the free environment, and preferably wherein sensors are provided for measuring the moisture content of the air in the air stream in the region of the updraft chimney.
  • the plant is preferably used for the generation of rainfall.
  • the construction of a collector roof surrounding the updraft chimney can be avoided, which on the one hand reduces the high space requirement of such and, on the other hand, reduces the costs for the construction of such a system.
  • Another object of the invention is to provide a plant for the use of updraft, which comprises a translucent collector roof, which extends over a plane and defines an air space. On the subsurface surrounding the collector roof, there is provided an insulating layer which reduces the heat transfer into the ground, wherein an opening leading out into the air is provided in the collector roof for air discharge, and sensors are preferably provided for measuring the moisture content of the air in the air stream in the air space.
  • the erection of a Aufwindkamins can be avoided on or in the collector roof, which on the one hand reduces the susceptibility of the building to wind and on the other hand, the cost of the establishment of such a system.
  • Another object of the system according to the invention is the use of such a system for generating electrical energy by the arranged under the updraft duct generator is driven by the turbine driven by the updraft.
  • the inventively designed plant for generating rain is suitable by the humidity of the updraft is increased by atomizing water in the vicinity of the system and / or at the top of the updraft chimney.
  • Another object of erfmdungshiel configured system lies in the desalination of sea water and / or the extraction of salt by evaporation of salt water to the baffles, the substrate and / or an insulating layer.
  • the plant may be further advantageously used to collect rainwater by collecting and draining rainwater from the collector roof by means of a gutter or by collecting and draining rainwater from an insulating layer in cisterns in the region of an insulating layer.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of an inventively designed system in a schematic side, partially sectioned view
  • FIG. 2 shows a section through the system according to FIG. 1 along the section A-A in FIG. 1,
  • FIG. 3 is a plan view of the embodiment of FIG. 1,
  • FIG. 4 is a plan view of a second embodiment of an inventively designed system
  • Fig. 5 is a side partially sectioned view of a third
  • Exemplary embodiment of an inventively designed system on a mountain slope 6 is a side partially sectioned view of a fourth exemplary embodiment of an inventively designed system with an additional downcomer,
  • FIG. 7 is a side partially sectioned view of a fifth exemplary embodiment of an inventively designed system with an additional downcomer
  • Fig. 8 is a section through the embodiment of FIG. 7 along the in FIG.
  • FIG. 9 is a side view of a sixth exemplary embodiment of an inventively designed system with a lockable Aufwindkamin
  • FIG. 10 is a plan view of a seventh exemplary embodiment of an inventively designed system
  • FIG. 11 shows a section through the exemplary embodiment according to FIG. 10 along the in FIG
  • FIG. 12 shows a schematic side view of a collector roof construction for installations designed according to the invention along the line labeled D - D in FIG. 2, FIG.
  • Fig. 13 is a schematic view of an inventively designed
  • FIG. 15 shows a section through the exemplary embodiment according to FIG. 14 along the in FIG
  • 16 is a plan view of a ninth embodiment of an inventively designed system
  • 17 shows a schematic side view of a collector roof construction for rainwater collecting systems designed according to the invention along the line designated F-F in FIG. 16, FIG.
  • FIG. 19 shows a section through the embodiment according to FIG. 18 along the in FIG
  • FIG. 21 shows a section through the embodiment according to FIG. 20 along the in FIG.
  • FIG. 22 is a plan view of a twelfth exemplary embodiment of an inventively designed system
  • FIG. 23 shows a section through the exemplary embodiment according to FIG. 22 along the in FIG
  • FIG. 24 is a schematic perspective view of an embodiment of an inventively designed system in a design for generating rain with a blower
  • FIG. 25 shows a section through the exemplary embodiment according to FIG. 24 along the in FIG
  • FIG. 26 shows a section through the fan of the exemplary embodiment of a system designed according to the invention according to FIGS. 24 and 25 along the section line indicated by L - L in FIG. 25, and FIG
  • Fig. 27 in the same view as Fig. 26 is a section through another
  • Embodiment of a blower The mode of operation of a system designed according to the invention is explained below in principle with reference to FIG. 1, before going into detail on the special features of the individual exemplary embodiments.
  • the operation of a Aufwindstrom is known per se.
  • the sun heats the ambient air and water, which is sprayed under a large, open at the edge, translucent collector roof 1.
  • the collector roof 1 can be partially or completely thermally insulated.
  • the warm moist air flows into a Aufwindkamin 4, which may also be partially or completely thermally insulated, and rises in this high. The humidity is thereby increased the evaporation of the sprayed water.
  • a Tarwindkamin 4 At least one turbine 3 is arranged, which are driven by the air flow, and coupled to at least one generator 2. In this case, electrical energy is provided to supply the aggregates and possibly fed into a power grid 20.
  • At least one capacitor 8 is installed. The condenser 8 cools the warm humid air, this separates distilled water, which is collected in a condensate collection 7 and is available for further use. With a turbine 16, the potential energy of the condensed water 7 can be used. The turbine 16 drives a generator 18, which provides electrical current 19.
  • a cooling circuit 28 of the condenser 8 normal water is present. However, any other usable medium can be used instead of normal water.
  • the water used in the present case is circulated by a circulation pump 27.
  • the cooling circuit 28 ensures an increase in the humidity of the updraft.
  • the cooling of at least one arranged in the cooling circuit 28 heat exchanger 24 is preferably carried out by cold salt water.
  • the heat exchanger 24 may be provided at least twice for cleaning and maintenance reasons, wherein the units may be connected in parallel.
  • the seawater, salty well or brackish water which is taken from a reservoir 21 and used to cool the heat exchanger 24 and the condenser 8, is sucked by a pump 23, passed through the heat exchanger 24 and via a pipe 26 back to the reservoir 21st or the sea, well or brackish water returned.
  • the salt water of the Pipeline 26 are also used for salt production, energy production, such as by means of a heat pump, a Stirling engine, etc. or for a Salzwassertherme 108.
  • At least one solar panel 25 the salt water temperature in the pipe 26 can be increased.
  • At least one solar collector 25 may be provided twice for cleaning and maintenance reasons, wherein the units may be connected in parallel.
  • the salt water to be sprayed is sucked in by a pump 11, heated by at least one solar collector 12 and sprayed by water atomizer 6 on baffles 5, which may be black, for example, and the substrate 31, which may also be black and in addition partially or completely thermally insulated.
  • baffles 5 which may be black, for example, and the substrate 31, which may also be black and in addition partially or completely thermally insulated.
  • water atomizer 6 just as many water atomizers 6 are provided that the air after leaving the collector roof 1 is saturated with approximately 100% moisture.
  • the at least one solar panel 12 may be provided twice for cleaning and maintenance reasons, wherein the units may be connected in parallel.
  • the water atomizers 6 preferably operate in an operating range which covers a realistic average between operating time and cleaning intervals.
  • the amount of condensate to be recovered increases in proportion to the chimney air temperature, since warm air may contain proportionally more water than cold, it is desirable to maintain the chimney air temperature as high as possible, e.g. at 99 to 100% relative humidity.
  • This is measured by at least one air temperature, humidity and air velocity sensor 9, which is located at the outlet of the collector roof 1 or at the foot of the updraft chimney 4 and regulated by the at least one pump 11, at least one valve 37 and the water atomizer 6. If the air temperature and humidity sensors 9 measure a rapid increase in relative humidity to 100%, the amount of sprayed water is regulated or reduced. If more water is sprayed than can evaporate, the chimney air temperature lowers, which in turn reduces the condensate recovery.
  • the water atomizers 6 are controlled by the valves 37 and controlled by a controller 38 and at least one air temperature, humidity and water drop sensor 36.
  • the water drop formation sensor 36 functions, for example, as in known sensors of a motor vehicle windshield wiper system.
  • the controller 38 is connected to the at least one pump 11, valve 37, air temperature, humidity and water drop formation sensor 36 and air temperature, humidity and air velocity sensor 9 via lines 62, 60, 61 and 10.
  • the at least one pump 11 is controlled and regulated by the controller 38.
  • the water atomizers 6 are set so that they do not spray the bottom of the collector roof 1 or almost not. If necessary, the underside of the collector roof 1 can be cleaned.
  • the substrate 31 and the baffles 5 may be made of electrically conductive materials, e.g. stainless and electrically conductive metal, made of textiles and floor coverings with wire mesh inserts, etc.
  • a controller 39 controls the pumps 11 and 23, a compressor 46 and valves 40, 41, 42, 43, 44, 45, 48, 49, 51 and 52.
  • the controller 38 and the controller 39 are interconnected and programmable.
  • a flushing medium 47 such as, for example, superionized condensed water, revitalized water, etc. and then blown through with a compressed air compressor 46.
  • a flushing medium 47 such as, for example, superionized condensed water, revitalized water, etc.
  • water to be sprayed on the water to be sprayed e.g. Superionized water etc. or chemical agents are added.
  • salt and condensation water-relevant components In order to prevent bacterial and deposit formation in all salt and condensation water-relevant components, they can each be equipped with a frequency generator, which puts the respective components in a resonant frequency, so that no bacteria and no deposit forms.
  • the process can also be used for salt production for the chemical industry. In this case, as much anti-fouling and anti-scaling agent (additives) is supplied to the salt water to be sprayed 32, that the salt water relevant parts 96, 13, 40, 11, 12, 37 and 6 no longer need to be cleaned and maintained as often.
  • the anti-fouling and anti-scaling agent is added to the extracted salt and is then reprocessed and used by the chemical industry like all other chemicals.
  • channels 30 By flow favorable channels 30, similar roof gutters, the condensation, which is reflected on an inner wall of the updraft chimney 4, collected and passed into containers.
  • the channels 30 can also be used as a twisting device to impart to the updraft chimney 4 flowing through a swirl and thus to allow a rise of the air in higher air layers.
  • condensation recovery can be increased.
  • One of these measures would be, for example, to charge the chimney air in front of the condenser 8 by a metal construction 33 electrically opposite pole to the capacitor 8, if the rising air is not charged enough by the charging of the sprayed water.
  • the rainwater falling on the collector roof 1 can be collected by at least one gutter 14, which extends circumferentially around the collector roof 1, and collected in containers.
  • the salt Since the evaporation of salt water, the salt accumulates on the ground 31 and on baffles 5, it must be from time to time off and together. This is preferably done at night with special salt sweepers 105 when everything is dry.
  • the salt sweepers 105 may in particular be automated and thus require fast and without human effort to clean the system of salt, which can then be recycled.
  • the baffles 5 are arranged so that the salt sweepers 105 can pass between them.
  • the turbine 3 driven by the generator 2, which receives the power from the mains, or by external energy, also act as a fan.
  • the Kondenswassersarnmel considereder 7 can also be used as a water tower.
  • the updraft chimney 4 may also be mounted on a mountain slope or be designed as a mine shaft.
  • the condenser 8 and the condensed water collecting tank 66 are then attached to the mountain 67.
  • a condenser 8 downstream diffuser 68 increases the efficiency.
  • the condensate collecting tank 66 on the mountain 67 can also be used as a water tower and / or as a night electricity storage.
  • the generator 18, driven by the turbine 16 can supply electrical power to a power grid 19.
  • the turbine 16 is driven by the daytime collected condensate 66.
  • the condenser 8 can also be cooled directly by salt water, a compressor or absorber refrigerant system.
  • the condenser 8 is the refrigerant evaporator.
  • the waste heat of the refrigerant condenser 8 can also be used.
  • Filter systems 96 such as. As cyclone filters or the like, which may be located in or outside of the reservoir 21, filter up to a certain grain size impurities out of the water. The sucked in water is constantly examined for pollutants, so that only clean water is used. As a result, it is no longer necessary to purify the salt obtained. It can thus be used immediately for further processing. However, it is also possible to use the process for recovering industrial and road salt. Then the sucked salt water does not need to be pre-cleaned or only slightly pre-cleaned. The plant can also be used to effect rain, making it particularly suitable for areas where there are drought areas near the sea. There are many such areas where on the one hand dry and warm land and on the other hand an inexhaustible reserve of seawater confront each other. This is largely the case in northern and southern Africa, the Middle East, India, Australia and the Americas.
  • the plant should be near the coast and is operating as previously described. It makes sense to create a pre-construction meteorological survey to estimate how large the plant must be to be used to irrigate the hinterland.
  • the system can be constructed as described above. In operation, the following features change during operation: the condenser 8 is switched off, i.e. the pump 27 and the heat exchanger 24 are switched off by closed valves 48 and 49.
  • the salt water drain is closed or reduced via a valve 51.
  • the updraft in the updraft chimney 4 is not cooled, but remains hot with 100% relative humidity and thus rises rapidly into cooler air layers, where condensation forms clouds and precipitation, i. Rain can arise.
  • the rising of the air is supported by the over the hot sunny, usually sandy, soil existing thermals.
  • the increasingly local upwind develops a suction effect.
  • a preferably black insulating layer 58 is applied over a large area to the substrate 31 for insulation against this in order to reduce the heat conduction into the substrate 31 and to increase the heating power.
  • the insulating layer 58 is preferably formed as an absorber layer, may be partially or completely insulated and be designed in the form of a film, a sheet or an asphalt layer.
  • the water atomizer 54 is fixed by means of a holder 59 on the updraft chimney 4.
  • the water atomizer 55 is fixed, for example, on a stand 56.
  • the solar collector 25 can even heat up the sea water until the formation of steam, which promotes evaporation.
  • This natural cycle stimulated and intensified thanks to the process, changes the air pressure conditions in the desired area.
  • a small depression area forms, while above the sea a corresponding high-pressure area can form.
  • the pressure of the high pressure area above the sea and the suction of the low pressure area above the land cause an acceleration of the wind flow between the two different pressure centers.
  • waves and spray can cause additional humidification, which is then also detected by the vertical air flow present at the place of installation and pulled upwards. It can develop its own momentum, which makes it possible that the artificially induced meteorological conditions are naturally reinforced and so over the desired area enough moisture is accumulated, so that there is sufficient rainfall activity.
  • the amount of precipitation of the corresponding area can thereby be considerably increased.
  • Li Fig. 9 is a further embodiment of an inventively designed system shown.
  • the system can essentially be configured as already described for FIG. 1, but in addition it is provided that the updraft chimney 4 has two head openings.
  • a Absperrvo ⁇ chtung 97 which rotates about a pivot point 98, a first opening with capacitor 8 or a second ⁇ ffhung.ohne condenser 8 can be shut off.
  • the condenser 8 is shut off by the shut-off device 97, so that the updraft leaves the updraft chimney 4 without the flow resistance of the condenser 8. As a result, the updraft speed is higher, thereby improving the effect of rain.
  • the updraft can also leave the updraft chimney 4 with a twist when the updraft does not have to flow through the condenser 8. As a result, the free jet of the updraft gets into higher air layers, which in turn improves the effect of rain.
  • the swirl can be formed by a guide device 113 under the collector roof 1 and / or in the updraft chimney 4.
  • the system can also be designed from scratch without the condenser 8.
  • the production of water is then carried out by causing rain. It collects the rainwater with the collector roof 1 and the gutters 14 in containers.
  • the condensation, which forms on the inner wall of the updraft chimney 4 can also be captured by the streamlined channels 30, similar roof gutters, and collected in containers.
  • FIG. 6 an embodiment of an inventively designed system for operation with a system-closed process for generating utility water and electrical energy, for salt extraction, for collecting rainwater, for providing thermal water and thermal energy and for effecting rain is shown, with a Downcomer 71 is located in the updraft chimney 4.
  • the operating principle is the same as already described in Fig. 1, with the difference that the method is closed, that is to say that in the case of condensed water production, the air circulates in the system.
  • the air is the circulating energy mass carrier medium.
  • the circulation of the energy-mass carrier medium is effected by the removal of heat in the condenser 8.
  • the waste heat of the condenser 8 can be reused as described in FIG.
  • the condensate recovery works as follows: the collector roof 1 is formed closed to the ground 31.
  • the hot moist air rises in the updraft chimney 4 high and is through heat exchanger supports 75 and flow guides 76 for Heat exchanger 8 is deflected and cooled in this, whereby the water condenses and falls into the condensate collection basin 70.
  • the water in the condensate collection basin 70 is available for further use.
  • the condensate can also be collected only partially or in the condensate collection 7. After the air has passed through the heat exchanger 8, it is cooled and heavier, so it sinks in the downcomer 71 down.
  • the sinking air flow drives one or more turbines 3 at the foot of the downcomer 71.
  • the air continues to flow into at least one, preferably heat-insulated connection channel 77 and from there back into the air space 150 below the collector roof 1.
  • one or more turbines 3 may be located. Also at the foot of the updraft chimney 4, one or more turbines 3 may be arranged. All turbines 3 are coupled to electric generators 2. Furthermore, a likewise preferably thermally insulated bypass 80 may be provided in the at least one connecting channel 77.
  • the shut-off device 79 seals the turbine 3 and the generator 2 shown on the one hand for cleaning and maintenance and on the other hand at low flow rate for maintaining the optimized operating speed of the other non-sealed turbines 3.
  • one or more turbines 3 may be blocked to maintain the optimized operating speed of the other turbines 3.
  • the at least one shut-off device 73 between the collector roof 1 and the base 31 and the heat exchanger supports 75 at the top of the updraft chimney 4 must be opened.
  • the Aufwindaustrittsfunktion is given as in Figs. 1 and 9. So that the updraft can leave the updraft chimney 4 without air resistance, the flow directing devices 76 are removed from the updraft air stream.
  • a downcomer 71 is provided, which is located next to the updraft chimney 4.
  • the air heated by the sun rises in the updraft chimney 4 and is conducted through the heat exchanger supports 75 and the flow guides 76 to the heat exchanger 8.
  • the heat exchanger 8 cools the air.
  • the cold air falls in the downdraft chimney 71 Direction surface 31, from there it enters at least one connecting channel 83 and on through distribution pipes 84 and finally passes through openings 85 again under the collector roof 1, where the heating starts again.
  • the updraft chimney 4 in the downdraft chimney 71 and in the connection channels 83 there is in each case at least one turbine 3, which is coupled to at least one generator 2.
  • the at least one generator 2 drives the units and supplies the remaining power to the network 20.
  • the heat exchanger 8 is cooled by the driven by a circulation pump 93 cooling circuit 86.
  • the heat of the refrigeration cycle 86 may be delivered to baths 87, industrial facilities 88, heat pumping facilities 89, heating installations 90, natural waters 91, and cooling towers 92.
  • flaps 73 and 82 are simultaneously opened so that the ambient air 74 cools the system and escapes through the flap 82.
  • antifreeze may be added.
  • a heater 72 is provided in order to prevent the icing and the remaining snow on the collector roof 1.
  • the circulation pump 93 in the cooling circuit 86 for the heat exchanger 8 is necessary to drive the circulation pump 93 in the cooling circuit 86 for the heat exchanger 8 with external energy.
  • a very quick start can be achieved by driving one or more turbines 3 with external energy.
  • the external energy can come, for example, from the electrical mains or from an internal combustion engine.
  • the plant according to FIGS. 7 and 8 can also be functionally constructed the same as in FIG. 6 and also obtain condensed water from salt water.
  • the baffles 5 are formed here as a simple spiral.
  • the shape may also be another, in particular a multiple spiral shape.
  • To increase the evaporation surface may be between the baffles 5 further measures to increase the evaporation surface, as shown in Fig. 2, may be provided.
  • the baffles 5, which limit the spiral path, should be as close as possible to the collector roof 1 and the ground 31. For this reason, it is useful in this construction of the collector roof 1 for cost reasons to build the collector roof 1 using flat glass.
  • Fig. 12 shows a further exemplary embodiment of an inventively designed system.
  • the illustrated construction of a collector roof 1 allows the collection of rainwater and salt extraction.
  • the domed glass 101 may be adhesively bonded by an adhesive 102 to the roof beams 63 or fastened by means of clamping and sealing elements 103.
  • Flat glasses can also be attached in the same way.
  • the curved glasses have a self-cleaning effect. To improve this self-cleaning effect, you can still provide the curved glasses and the flat glasses with a lotus effect coating on one or both sides. Instead of glass also foil or plastic can be used.
  • the collector roof 1 can also be designed, for example, as a shet roof construction.
  • the rainwater can then be collected as follows: the collector roof trusses 63 have a slight slope to rain gutters 14 arranged on the circumference of the collector roof 1.
  • the rainwater 106 runs along the roof trusses 63 into the gutters 14 and further into collecting tanks where it is available for further use stands.
  • Fig. 13 shows a saltwater thermal pool 108.
  • the saltwater thermal pool 108 receives heated salt water through the condenser 8 and solar collector 25.
  • the saltwater thermal pool 108 may be sized so that the amount of inflowing salt water is the same as the loss due to evaporation.
  • the saltwater thermal pool 108 is dimensioned smaller, the inflow length 109 and the inflow width 110, for example to the sea, must be large enough so that the permissible seawater warming is not exceeded.
  • the saltwater thermal pool 108 can be used for tourism or for salt extraction.
  • the salt water to be sprayed under the collector roof 1 can also be taken out of the saltwater thermal pool 108, which increases the salt recovery rate, since the salt content is higher there.
  • the air is sucked in the middle of the collector roof 1 or at the spiral entrance.
  • the chimney stacks 113 are designed as a flow guide.
  • the turbine 3 with the generator 2 can also be arranged in the spiral, preferably in the middle, where there is only one spiral path.
  • To increase the evaporation surface can be between the baffles 5 more evaporation surfaces, as shown in Fig. 2, install.
  • baffles 5, which limit the spiral, should be as close as possible to the collector roof 1 and the ground 31, which is very costly in curved glass, plastic or film roofs 101.
  • the guide plates 5 can be mounted under the collector roof carrier 63.
  • the Umlenkecken 111 and 112 which must complete as close as possible with the glass, plastic or film roofs 101, can also be kept relatively cheap, since they are all identical parts. So that no rain falls into the spiral entrance, this is covered by a roof 116 and sealed off by the shut-off device 114. The rainwater is collected with the gutter 14 and collected in storage tanks.
  • 16 and 17 show an embodiment of a system according to the invention with a Traumwindkamin 4, which is within the collector roof 1, and with a spiral arrangement of the collector 1 and the baffles 5, which are in a parallel arrangement to the collector roof support structure 63. It is the floor plan without collector roof 1 shown.
  • the function is the same as described in FIGS. 14 and 15, except that the updraft chimney 4 is arranged in the middle and the air inlet is arranged on the circumference of the collector roof 1.
  • the spiral inlet is designed as a diffuser 119.
  • the turbine 3 with the generator 2 can also be arranged in the spiral, for the purpose of accessibility best on the circumference of the collector roof 1.
  • the collector roof construction 1 can be designed as described in FIGS. 14 and 15. Because the updraft 4 and the downdraft chimney 71 are outside and not in the middle of the collector roof 1, the chimneys 4 and 71 cast no shadow on the collector roof 1, taking into account the course of the sun, which increases the efficiency. To keep the heat losses low, the not so hot spiral channel is placed on the outside of the collector 1.
  • the method also runs closed system in the illustrated embodiment.
  • a shut-off device 130 the ambient air supply is shut off.
  • the flap 82 is closed and directs the updraft to the condenser 8.
  • the hot moist air rises in the updraft chimney 4 and is deflected by the heat exchanger supports 75 and the flow guide 76 to the heat exchanger 8 and cooled in the heat exchanger 8, whereby the water condenses and into the condensate collection basin 70 falls.
  • the water in the condensate collection basin 70 is available for further use Available.
  • the condensed water can be collected exclusively or only partially in the condensate collecting tank 7. After the air has passed through the heat exchanger 8, it is cooled and heavier, therefore it sinks in the downcomer 71 and flows back under the collector roof 1.
  • the air is heated under the collector roof 1 and saturated with water and drives at least one turbine 3 with coupled generator 2 at.
  • the shut-off device 130 shuts off the spiral passage cross-section so that ambient air can flow under the collector roof 1.
  • the flap 82 is opened and the flow guide 76 is adjusted so that the updraft can ascend unhindered to cause rain.
  • the cooling circuit 28 of the capacitor 8 does not necessarily have to be switched off, since the updraft does not flow through the condenser 8.
  • the system can be designed and operated as described in FIG. 1.
  • the chimney arrangement 71 shown in FIG. 6 can be used in the updraft comb 4.
  • the arrangement Aufwindkamin 4 in Abwindkamin 71 is also possible.
  • the updraft chimney 4 and downcomer 71 may also be based on a mountain slope.
  • 20 and 21 show an inventively designed system without Aufwindkamin 4 and with a spiral arrangement of the collector roof 1 and the baffles 5, which are in a parallel arrangement to the collector roof support structure 63. It is the floor plan without collector roof 1 shown. The function is the same as shown in Figs. 18, 19, 22 and 23 except that the method as shown in Fig. 1 is open. The condensation in the condensate tank 70 is available for further disposal. When rain is generated, the flap 122 is opened, which corresponds to the flap 82 in Fig. 19, so that the hot moist air 123 can ascend. To reduce the flow losses, the diffuser 120 is provided at the collector inlet and the diffuser 121 at the collector outlet.
  • FIGS. 24, 25, 26 and 27 show systems designed according to the invention, which are particularly suitable for the method for rain and rainwater harvesting.
  • the rainwater is generated by cisterns, which collect the rainwater.
  • the process can also be operated without the collector roof 1, the saline-extraction-relevant components and the capacitor-relevant parts, if the meteorological conditions are sufficient to cause rain.
  • the operation is described in principle already in Fig. 1. Due to the omission of the collector roof 1 no updraft arises in the updraft chimney 4, since no chimney effect occurs.
  • the strong updraft 140 is here generated by at least one blower 136 and causes it comes to the faster onset of momentum.
  • the blower impeller 137 is driven by a motor 138.
  • the drive energy for the motor 138 may be power from the grid or solar power.
  • the engine 138 may also be an internal combustion engine or a wind turbine.
  • the at least one fan 136 may be disposed on or adjacent to the insulating layer 58.
  • the at least one blower 136 may continue to be always in the same place or be mobile.
  • the blower 136 is constructed so that it is very easy to assemble and disassemble and as small as necessary for transport in order to be used in various positions.
  • Fig. 26 shows the fan 136 with a guide 142, which puts the updraft 140 in a twisting motion. This twisting motion boosts the updraft 140.
  • Fig. 27 shows the fan 136 with a guide 143, which does not put the updraft 140 in a twisting motion.
  • the twisting motion can then through the Guide 141 are generated in Fig. 25. It is also possible to combine the guide 142 with the guide 141.
  • blower 136 and brine sprayers 55 may also be mounted on a ship offshore.
  • the insulating layer 58 is preferably disposed at the collector input (s) where the ambient air is drawn. As a result, the collector temperature and subsequently the chimney air temperature, chimney air humidity, chimney air speed, industrial water, electricity and salt production is increased with the same collector size.
  • the insulating layer 58 may be made of wholly or partially thermally insulated, in particular black film, concrete, asphalt, etc.
  • the rain clouds obtained can, in addition to the known "seeding" with condensation nuclei, such as salts, etc., also be brought down by electrical charges controlled from the earth.
  • the rain effect can also be accelerated or improved, in addition to the sea salt aerosols, additionally by airplanes or rockets, the well-known agents such as silver iodide, frozen carbon dioxide (dry ice), carbon black, sodium, magnesium, calcium chloride, etc. or a mixture of sodium, magnesium and calcium chloride, etc. are introduced into the clouds be brought where it is needed more urgently by the rain clouds can move so far from the wind, until the rain clouds above the desired area and there, by the means above, are brought to the rain.
  • the well-known agents such as silver iodide, frozen carbon dioxide (dry ice), carbon black, sodium, magnesium, calcium chloride, etc. or a mixture of sodium, magnesium and calcium chloride, etc.
  • the seawater can be atomized without preheating by the water atomizer 55. However, it is convenient and zielbowender to heat the sea water in the supply line 135 to the water atomizers 55 by utilizing the sun heat. In this way, the process of evaporation can be favorably influenced or even cause evaporation. This could be implemented, for example, by using black metal lines 134.
  • the seawater can also be passed through appropriately designed solar panels 134.

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Abstract

Eine Anlage zur Nutzung von Aufwind umfasst einen einen Höhenunterschied aufweisenden rohrartigen Aufwindkamin (4) und ein transluzentes Kollektordach (1), welches sich an den Aufwindkamin (4) anschließend und zumindest teilweise umgebend flächig erstreckt und einen mit dem Aufwindkamin (4) zusammenhängenden Luftraum (150) festlegt. Auf dem das Kollektordach (1) umgebenden Untergrund (31) ist eine einen Wärmeübergang in den Untergrund (31) herabsetzende Isolierschicht (58) vorgesehen. Weiterhin sind Sensoren (36) zur Messung des Feuchtigkeitsgehalts der Luft im Luftstrom in dem Luftraum (150) vorgesehen. Die Anlage kann vorteilhafterweise zur Erzeugung von Strom, zur Gewinnung von Trinkwasser und Salz sowie zur Erzeugung von Regen genutzt werden.

Description

Anlage zur Nutzung von Aufwind und Verwendung einer solchen Anlage
Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Nutzung von Aufwind, umfassend einen einen Höhenunterschied aufweisenden rohrartigen Aufwindkamin und ein transluzentes Kollektordach, welches sich an den Aufwindkamin anschließend und zumindest teilweise umgebend flächig erstreckt und einen mit dem Aufwindkamin zusammenhängenden Luftraum festlegt, sowie die Verwendung einer solchen Anlage zur Erzeugung von Energie, zur Erzeugung von Regen, zur Entsalzung von Meerwasser und Gewinnung von Salz und zum Sammeln von Regenwasser.
Aufwindanlagen sind in vielfältigen Formen seit langem bekannt. Beispielsweise geht aus der DE 29 31 349 Al ein solarthermisches Kraftwerk hervor, welches ein transparentes Kollektorvordach, einen Aufwindkamin und eine Vertikalwindausnutzung aufweist. Der unter dem Vordach befindliche Erdboden kann dabei selbst als Absorber benutzt werden, der beispielsweise nachts seine Wärme wieder an das Arbeitsmedium abgibt.
Aus der DE 40 36 658 Al geht ein Verfahren und eine Anlage der eingangs beschriebenen Art zur Gewinnung von Trinkwasser aus Salzwasser mittels einer Solar- Aufwind- Anlage hervor, welche aus einem Kaminrohr und einem großflächigen Sonnenkollektor besteht. Dem Aufwind wird dabei Feuchtigkeit in Form von verdunsteten und/oder versprühten Meerwasser zugeführt.
Nachteilig an der DE 40 36 658 Al ist dabei insbesondere, dass die Erhöhung der Luftfeuchtigkeit des Aufwinds durch den Kamin weitgehend den äußeren Wetterbedingungen überlassen bleibt, ohne gezielt beeinflusst zu werden. Dies geht auf Kosten des Wirkungsgrades und dementsprechend der Wirtschaftlichkeit der Anlage.
Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, eine Anlage anzugeben, welche die Nachteile der bekannten Anlagen eliminiert und eine effizientere Durchströmung des Aufwindkamins sowie einen verbesserten Wirkungsgrad der Anlage auch bei verminderter Sonneneinstrahlung, ungünstigen Windverhältnissen, wechselndem Luftdruck etc. erzielt.
Die Aufgabe wird durch eine Anlage der eingangs beschriebenen Art gelöst, indem auf dem das Kollektordach umgebenden Untergrund eine einen Wärmeübergang in den Untergrund herabsetzende Isolierschicht vorgesehen ist, und wobei weiterhin im Luftstrom in dem Luftraum angeordnete Sensoren zur Messung des Feuchtigkeitsgehalts der Luft vorgesehen sind.
Die Isolierschicht sorgt dabei für eine besonders effiziente Aufheizung der darüberstreichenden und in den Luftraum unter dem Kollektordach eintretenden Luft, wodurch der Wirkungsgrad der Anlage erhöht wird. Die Sensoren messen den Feuchtigkeitsgehalt der Luft im Luftraum unter dem Kollektordach und geben so Aufschluss über die Bedingungen, unter welchen die Anlage optimiert betreibbar ist.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterentwicklungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt darin, eine Anlage zur Nutzung von Aufwind anzugeben, welche einen einen Höhenunterschied aufweisenden rohrartigen Aufwindkamin umfasst und wobei auf dem den Aufwindkamin umgebenden Untergrund eine einen Wärmeübergang in den Untergrund herabsetzende Isolierschicht vorgesehen ist, wobei die untere Öffnung des Aufwindkamins unmittelbar an die freie Umgebung anschließt, und wobei vorzugsweise Sensoren zur Messung des Feuchtigkeitsgehalts der Luft im Luftstrom im Bereich des Aufwindkamins vorgesehen sind.
Die Anlage dient dabei vorzugsweise der Erzeugung von Niederschlägen. Vorteilhafterweise kann dabei die Errichtung eines den Aufwindkamin umgebenden Kollektordaches vermieden werden, was einerseits den hohen Platzbedarfeines solchen und andererseits die Kosten für die Errichtung einer derartigen Anlage reduziert.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt darin, eine Anlage zur Nutzung von Aufwind anzugeben, welche ein transluzentes Kollektordach umfasst, welches sich flächig erstreckt und einen Luftraum festlegt. Auf dem das Kollektordach umgebenden Untergrund ist eine einen Wärmeübergang in den Untergrund herabsetzende Isolierschicht vorgesehen, wobei im Kollektordach eine ins Freie mündende Öffnung zur Luftableitung vorgesehen ist, und wobei vorzugsweise Sensoren zur Messung des Feuchtigkeitsgehalts der Luft im Luftstrom in dem Luftraum vorgesehen sind.
Vorteilhafterweise kann dabei die Errichtung eines Aufwindkamins an oder in dem Kollektordach vermieden werden, was einerseits die Anfälligkeit des Bauwerks gegenüber Wind und andererseits die Kosten für die Errichtung einer derartigen Anlage reduziert. Eine weitere Aufgabe der erfindungsgemäßen Anlage liegt in der Verwendung einer solchen Anlage zur Erzeugung von elektrischer Energie, indem der unter dem Aufwindkanal angeordnete Generator von der durch den Aufwind angetriebenen Turbine angetrieben wird.
Weiterhin ist die erfindungsgemäß ausgestaltete Anlage zur Erzeugung von Regen geeignet, indem durch Zerstäubung von Wasser in der Nähe der Anlage und/oder am Kopf des Aufwindkamins die Luftfeuchtigkeit des Aufwindes erhöht wird.
Eine weitere Aufgabe der erfmdungsgemäß ausgestalteten Anlage liegt in der Entsalzung von Meerwasser und/oder der Gewinnung von Salz durch Verdunstung von Salzwasser an den Leitblechen, dem Untergrund und/oder von einer Isolierschicht.
Die Anlage kann weiterhin vorteilhafterweise zum Sammeln von Regenwasser durch Sammeln und Ableiten von Regenwasser vom Kollektordach mittels einer Regenrinne oder durch Sammeln und Ableiten von Regenwasser von einer Isolierschicht in Zisternen im Bereich von einer Isolierschicht verwendet werden.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren näher dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In den Figuren zeigen:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäß ausgestalteten Anlage in einer schematischen seitlichen, teilweise geschnittenen Darstellung,
Fig. 2 einen Schnitt durch die Anlage gemäß Fig. 1 entlang der in Fig. 1 mit A-A bezeichneten Schnittführung,
Fig. 3 eine Aufsicht auf das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1,
Fig. 4 eine Aufsicht auf ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäß ausgestalteten Anlage,
Fig. 5 eine seitliche teilweise geschnittene Ansicht eines dritten
Ausfuhrungsbeispiels einer erfindungsgemäß ausgestalteten Anlage an einem Berghang, Fig. 6 eine seitliche teilgeschnittene Ansicht eines vierten Ausfuhrungsbeispiels einer erfindungsgemäß ausgestalteten Anlage mit einem zusätzlichen Abwindkamin,
Fig. 7 eine seitliche teilgeschnittene Ansicht eines fünften Ausfuhrungsbeispiels einer erfindungsgemäß ausgestalteten Anlage mit einem zusätzlichen Abwindkamin,
Fig. 8 einen Schnitt durch das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 7 entlang der in Fig.
7 mit B - B bezeichneten Schnittführung,
Fig. 9 eine seitliche Ansicht eines sechsten Ausfuhrungsbeispiels einer erfindungsgemäß ausgestalteten Anlage mit einem abschließbaren Aufwindkamin,
Fig. 10 eine Aufsicht auf ein siebentes Ausfuhrungsbeispiel einer erfindungsgemäß ausgestalteten Anlage,
Fig. 11 einen Schnitt durch das Ausfuhrungsbeispiel gemäß Fig. 10 entlang der in
Fig. 10 mit C - C bezeichneten Schnittfuhrung,
Fig. 12 eine schematische seitliche Ansicht einer Kollektordachkonstruktion für erfindungsgemäß ausgestaltete Anlagen entlang der in Fig. 2 mit D - D bezeichneten Linie,
Fig. 13 eine schematische Ansicht eines mit einer erfindungsgemäß ausgestalteten
Anlage zusammenarbeitenden Salzwasserthermenbeckens,
Fig. 14 eine Aufsicht auf ein achtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäß ausgestalteten Anlage,
Fig. 15 einen Schnitt durch das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 14 entlang der in
Fig. 14 mit E - E bezeichneten Schnittführung,
Fig. 16 eine Aufsicht auf ein neuntes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäß ausgestalteten Anlage, Fig. 17 eine schematische seitliche Ansicht einer Kollektordachkonstruktion für erfindungsgemäß ausgestaltete Anlagen zum Sammeln von Regenwasser entlang der in Fig. 16 mit F - F bezeichneten Linie,
Fig. 18 eine Aufsicht auf ein zehntes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäß ausgestalteten Anlage,
Fig. 19 einen Schnitt durch das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 18 entlang der in
Fig. 18 mit G - G bezeichneten Schnittführung,
Fig. 20 eine Aufsicht auf ein elftes Ausfuhrungsbeispiel einer erfindungsgemäß ausgestalteten Anlage,
Fig. 21 einen Schnitt durch das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 20 entlang der in
Fig. 20 mit H - H bezeichneten Schnittführung,
Fig. 22 eine Aufsicht auf ein zwölftes Ausfuhrungsbeispiel einer erfindungsgemäß ausgestalteten Anlage,
Fig. 23 einen Schnitt durch das Ausfuhrungsbeispiel gemäß Fig. 22 entlang der in
Fig. 22 mit J - J bezeichneten Schnittführung,
Fig. 24 eine schematische perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäß ausgestalteten Anlage in einer Auslegung zur Erzeugung von Regen mit einem Gebläse,
Fig. 25 einen Schnitt durch das Ausfuhrungsbeispiel gemäß Fig. 24 entlang der in
Fig. 24 mit K - K bezeichneten Schnittfuhrung,
Fig. 26 einen Schnitt durch das Gebläse des Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäß ausgestalteten Anlage gemäß Fig. 24 und 25 entlang der in Fig. 25 mit L - L bezeichneten Schnittführung, und
Fig. 27 in gleicher Ansicht wie Fig. 26 einen Schnitt durch ein weiteres
Ausführungsbeispiel eines Gebläses. Die Funktionsweise einer erfindungsgemäß ausgestalteten Anlage wird im Folgenden unter Bezugnahme auf Fig. 1 prinzipiell erläutert, ehe im Detail auf die speziellen Merkmale der einzelnen Ausführungsbeispiele eingegangen wird.
Die Funktionsweise einer Aufwindanlage ist an sich bekannt. Die Sonne erwärmt die Umgebungsluft sowie Wasser, welches unter einem großen, am Rand offenen, transluzenten Kollektordach 1 versprüht wird. Das Kollektordach 1 kann dabei teilweise oder ganz wärmegedämmt sein.
Auf Grund des dabei entstehenden Dichteunterschiedes zwischen der warmen feuchten Luft unter dem Kollektordach 1 und der kälteren Luft in der Umgebung strömt die warme feuchte Luft in einen Aufwindkamin 4, welcher ebenfalls teilweise oder ganz wärmegedämmt sein kann, und steigt in diesem hoch. Die Luftfeuchtigkeit wird dabei das Verdunsten des versprühten Wassers erhöht. Im Aufwindkamin 4 ist mindestens eine Turbine 3 angeordnet, die durch die Luftströmung angetrieben werden, und mit mindestens einem Generator 2 gekoppelt. Dabei wird elektrische Energie zur Versorgung der Aggregate bereitgestellt und eventuell in ein Stromnetz 20 eingespeist. Im Aufwindkamin 4 ist mindestens ein Kondensator 8 installiert. Der Kondensator 8 kühlt die warme feuchte Luft ab, dabei scheidet sich destilliertes Wasser ab, das in einem Kondenswassersammelbehälter 7 aufgefangen wird und zur weiteren Nutzung zur Verfügung steht. Mit einer Turbine 16 kann die potentielle Energie des Kondenswassers 7 genutzt werden. Die Turbine 16 treibt dabei einen Generator 18 an, welcher elektrischen Strom 19 zur Verfügung stellt.
In einem Kühlkreislauf 28 des Kondensators 8 ist normales Wasser vorhanden. Es kann aber auch jedes andere einsatzfähige Medium statt normalem Wasser verwendet werden. Das im vorliegend beschriebenen Fall verwendete Wasser wird durch eine Umwälzpumpe 27 umgewälzt. Der Kühlkreislauf 28 sorgt dabei für eine Erhöhung der Luftfeuchtigkeit des Aufwindes. Die Kühlung von mindestens einem in Kühlkreislauf 28 angeordneten Wärmetauschers 24 erfolgt bevorzugt durch kaltes Salzwasser. Der Wärmetauscher 24 kann aus Reinigungs- und Wartungsgründen mindestens doppelt vorgesehen sein, wobei die Aggregate parallel zueinander geschaltet sein können.
Das Meerwasser, salzige Brunnen- oder Brackwasser, welches aus einem Reservoir 21 entnommen wird und zur Kühlung des Wärmetauschers 24 bzw. des Kondensators 8 dient, wird mit einer Pumpe 23 angesaugt, durch den Wärmetauscher 24 geleitet und über eine Rohrleitung 26 wieder dem Reservoir 21 bzw. dem Meer, Brunnen oder Brackwasser zurückgeführt. Aus Umwelt- und/oder Energienutzungsgründen kann das Salzwasser der Rohrleitung 26 auch für die Salzgewinnung, Energiegewinnung, wie z.B. mittels einer Wärmepumpe, eines Stirlingmotors etc. oder für eine Salzwassertherme 108 genutzt werden.
Durch mindestens einen Sonnenkollektor 25 kann die Salzwassertemperatur in der Rohrleitung 26 noch erhöht werden. Zumindest ein Sonnenkollektor 25 kann aus Reinigungs- und Wartungsgründen doppelt vorgesehen sein, wobei die Aggregate parallel zueinander geschaltet sein können.
Das zu versprühende Salzwasser wird mit einer Pumpe 11 angesaugt, durch mindestens einen Sonnenkollektor 12 erhitzt und durch Wasserzerstäuber 6 auf Leitbleche 5, welche beispielsweise schwarz sein können, sowie den Untergrund 31, welcher ebenfalls schwarz und zusätzlich teilweise oder ganz wärmegedämmt sein kann, versprüht. Dabei sind gerade so viele Wasserzerstäuber 6 vorgesehen, dass die Luft nach dem Verlassen des Kollektordachs 1 mit ungefähr 100 % Feuchtigkeit gesättigt ist. Der mindestens eine Sonnenkollektor 12 kann aus Reinigungs- und Wartungsgründen doppelt vorgesehen sein, wobei die Aggregate parallel zueinander geschaltet sein können.
Die Wasserzerstäuber 6 arbeiten vorzugsweise in einem Betriebsbereich, welcher einen realistischen Mittelwert zwischen Betriebsdauer und Reinigungsintervallen abdeckt.
Da die zu gewinnende Kondenswassermenge proportional mit der Kaminlufttemperatur zunimmt, da warme Luft proportional mehr Wasser beinhalten kann als kalte, ist es dementsprechend erwünscht, die Kaminlufttemperatur so hoch wie möglich zu halten, z.B. bei 99 bis 100 % relativer Luftfeuchtigkeit. Dies wird durch mindestens einen Lufttemperatur-, Luftfeuchtigkeits- und Luftgeschwindigkeitssensor 9, der sich am Ausgang des Kollektordachs 1 bzw. am Fuße des Aufwindkamins 4 befindet, gemessen und durch die mindestens eine Pumpe 11, mindestens ein Ventil 37 und die Wasserzerstäuber 6 geregelt. Misst der Lufttemperatur- und Luftfeuchtigkeitssensoren 9 eine schnelle Zunahme der relativen Luftfeuchtigkeit gegen 100 %, so wird die Menge an versprühtem Wasser geregelt bzw. verringert. Wird mehr Wasser versprüht als verdunsten kann, senkt sich die Kaminlufttemperatur, was wiederum die Kondenswassergewinnung verringert.
Die Wasserzerstäuber 6 werden durch die Ventile 37 geregelt und über eine Steuerung 38 und mindestens einen Lufttemperatur-, Luftfeuchtigkeits- und Wassertropfenbildungssensor 36 gesteuert. Der Wassertropfenbildungssensor 36 funktioniert dabei beispielsweise wie bei bekannten Sensoren einer Kfz-Scheibenwischeranlage. Die Steuerung 38 ist mit der je mindestens einer Pumpe 11, Ventil 37, Lufttemperatur-, Luftfeuchtigkeits- und Wassertropfenbildungssensor 36 und Lufttemperatur-, Luftfeuchtigkeits- und Luftgeschwindigkeitssensor 9 über Leitungen 62, 60, 61 und 10 verbunden. Die mindestens eine Pumpe 11 wird durch die Steuerung 38 gesteuert und geregelt.
Die Wasserzerstäuber 6 sind so eingestellt, dass sie die Unterseite des Kollektordachs 1 nicht oder fast nicht besprühen. Bei Bedarf kann die Unterseite des Kollektordachs 1 gereinigt werden.
Um eine optimale Wassertropfenverteilung am Untergrund 31 und an den Leitblechen 5 zu erreichen, kann man die Wasserzerstäuber 6 und das versprühte Wasser gegenpolig zum Untergrund 31 und den Leitblechen 5 aufladen. Aus diesen Grund können der Untergrund 31 und die Leitbleche 5 aus elektrisch leitenden Materialien wie z.B. rostfreiem und elektrisch leitenden Metall, aus Textilien und Bodenbeläge mit Drahtgewebeeinlagen etc., hergestellt sein.
Alle Komponenten, welche mit salzhaltigem Wasser betrieben werden oder damit in Berührung kommen, werden kontinuierlich gereinigt bzw. ausgetauscht.
Eine Regelung 39 regelt die Pumpen 11 und 23, einen Kompressor 46 und Ventile 40, 41, 42, 43, 44, 45, 48, 49, 51 und 52. Die Steuerung 38 und die Regelung 39 sind miteinander verbunden und programmierbar.
Um die Belagbildung bei allen mit Salz- oder Brackwasser in Berührung kommenden Komponenten so gering wie möglich zu halten, werden sie zu bestimmten Zeiten mit einem Spülmedium 47 wie beispielsweise superionisiertes Kondenswasser, belebtes Wasser etc. gespült und anschließend mit einem Druckluftkompressor 46 durchgeblasen. Um eine Bakterienbildung zu verhindern, können dem zu versprühenden Wasser Wasserbelebungsmittel, wie z.B. superionisiertes Wasser etc. oder chemische Mittel zugefügt werden.
Um eine Bakterien- und Belagsbildung bei allen salz- und kondenswasserrelevanten Komponenten zu verhindern, können diese jeweils mit einen Frequenzgenerator ausgestattet sein, welcher die betreffenden Komponenten in eine Resonanzfrequenz versetzt, damit sich keine Bakterien und kein Belag bildet. Das Verfahren kann auch zur Salzgewinnung für die chemische Industrie verwendet werden. Dabei wird dem zu versprühenden Salzwasser 32 soviel Anti-Fouling- und Anti-Scaling-Mittel (Additive) zugeführt, dass die salzwasserrelevanten Teile 96, 13, 40, 11, 12, 37 und 6 nicht mehr so oft gereinigt und gewartet werden müssen. Das Anti-Fouling- und Anti-Scaling-Mittel ist dem gewonnenen Salz beigemengt und wird dann von der chemischen Industrie, wie alle anderen Chemikalien, wieder aufbereitet und genutzt.
Durch strömungs günstige Kanäle 30, ähnlich Dachregenrinnen, kann das Kondenswasser, welches sich an einer Innenwand des Aufwindkamins 4 niederschlägt, gesammelt und in Behälter geleitet werden. Die Kanäle 30 können zudem als Drallvorrichtung genutzt werden, um dem den Aufwindkamin 4 durchströmenden Aufwind einen Drall mitzuteilen und somit einen Aufstieg der Luft in höhere Luftschichten zu ermöglichen.
Durch kondensationsverbessernde Maßnahmen kann die Kondenswassergewinnung erhöht werden. Eine dieser Maßnahmen wäre beispielsweise, die Kaminluft vor dem Kondensator 8 durch eine Metallkonstruktion 33 elektrisch gegenpolig zum Kondensator 8 aufzuladen, falls die aufsteigende Luft durch das Aufladen des versprühten Wassers noch nicht genug aufgeladen ist.
Damit die Wasserversorgung bei Regen aufrecht erhalten werden kann, kann das auf das Kollektordach 1 fallende Regenwasser durch mindestens einer Regenrinne 14, welche sich umfänglich um das Kollektordach 1 erstreckt, aufgefangen und in Behältern gesammelt werden.
Da sich bei der Verdunstung von Salzwasser das Salz sich auf dem Untergrund 31 und an Leitblechen 5 ansammelt, muss es von Zeit zu Zeit ab- und zusammengekehrt werden. Dies geschieht vorzugsweise in der Nacht mit speziellen Salzkehrfahrzeugen 105, wenn alles getrocknet ist. Die Salzkehrfahrzeuge 105 können insbesondere automatisiert sein und somit schnell und ohne personellen Aufwand zu erfordern die Anlage von Salz reinigen, welches dann weiterverwertet werden kann. Die Leitbleche 5 sind so angeordnet, dass die Salzkehrfahrzeuge 105 zwischen diesen passieren können.
Bei wenig Sonnenstrahlung bzw. wenig Aufwindgeschwindigkeit im Aufwindkamin 4 kann die Turbine 3, angetrieben durch den Generator 2, welcher den Strom aus dem Stromnetz bezieht, oder durch Fremdenergie, auch als Gebläse wirken. Dadurch wird die Aufwindgeschwindigkeit im Aufwindkamin 4 und somit die Kondenswassergewinnung 7 erhöht. Der Kondenswassersarnmelbehälter 7 kann im übrigen auch als Wasserturm genutzt werden.
Ohne Turbine 3 und Generator 2 könnten die Aggregate auch mit Fremdenergie angetrieben werden. Dabei verringert sich der Luftwiderstand, folglich erhöht sich die Aufwindgeschwindigkeit im Aufwindkamin 4 und damit auch die Kondenswassergewinnung.
Dadurch, dass das Versprühen des Salzwassers so gesteuert wird, dass sich Tropfen nur auf den Untergrund 31 und den Leitblechen 5 niederschlagen, kann man die Anlage auch in einer Schräg- bzw. Hanglage anordnen. Dies ist von Vorteil, weil dadurch der Wirkungsgrad erhöht wird, da die Sonne im Sonnenhöchststand normal zum Untergrund 31 steht.
Der Aufwindkamin 4 kann auch an einen Berghang angebracht sein oder als Bergschacht ausgebildet sein. Der Kondensator 8 und der Kondenswassersammelbehälter 66 sind dann am Berg 67 angebracht. Ein dem Kondensator 8 nachgeordneter Diffusor 68 erhöht den Wirkungsgrad.
Der Kondenswassersammelbehälter 66 am Berg 67 kann auch als Wasserturm und/oder als Nachtstromspeicher verwendet werden. Nachts kann der Generator 18, durch die Turbine 16 angetrieben, elektrischen Strom in ein Stromnetz 19 liefern. Die Turbine 16 wird durch das tagsüber gesammelten Kondenswassers 66 angetrieben.
Der Kondensator 8 kann auch direkt durch Salzwasser, eine Kompressor- oder Absorber- Kältemittelanlage gekühlt werden. Dabei ist der Kondensator 8 der Kältemittel- Verdampfer. Die Abwärme des Kältemittel-Kondensators 8 kann ebenfalls genutzt werden.
Filteranlagen 96, wie z. B. Zyklonfilter oder ähnliche, welche sich im oder außerhalb des Reservoirs 21 befinden können, filtern bis zu einer bestimmten Korngröße Verunreinigungen aus dem Wasser heraus. Das angesaugte Wasser wird ständig auf Schadstoffe untersucht, so dass nur sauberes Wasser verwendet wird. Dadurch ist es nicht mehr notwendig, das gewonnene Salz zu reinigen. Es kann somit sofort zur weiteren Verarbeitung verwendet werden. Es ist jedoch ebenso möglich, das Verfahren für das Gewinnen von Industrie- und Streusalz zu verwenden. Dann muss das angesaugte Salzwasser nicht oder nur wenig vorgereinigt werden. Die Anlage kann weiterhin auch zum Bewirken von Regen eingesetzt werden und ist somit insbesondere für Gegenden geeignet, in denen sich zu beregnende Dürregebiete in Meeresnähe befinden. Solche Gebiete, wo einander einerseits trockenes und warmes Land und andererseits eine unerschöpfliche Reserve an Meerwasser einander gegenüberstehen, gibt es sehr viele. Dies ist in weiten Teilen im nördlichen und südlichen Afrika der Fall, im Nahen und Mittleren Osten, in Indien und Australien sowie auch auf dem amerikanischen Kontinent.
Die Anlage sollte in Küstennähe stehen und ist wie vorher beschrieben in Betrieb. Es ist sinnvoll, eine meteorologische Untersuchung vor dem Bau zu erstellen, um abschätzen zu können, wie groß die Anlage sein muss, um zur Beregnung des Hinterlandes eingesetzt zu werden.
Die Anlage kann so aufgebaut sein wie vorstehend beschrieben. Im Betrieb ändern sich dabei folgende Funktionsmerkmale: der Kondensator 8 wird ausgeschaltet, d.h., die Pumpe 27 und der Wärmetauscher 24 sind durch geschlossene Ventile 48 und 49 abgeschaltet. Der Salzwasserabfluss wird über ein Ventil 51 geschlossen oder verringert. Dadurch wird der Aufwind im Aufwindkamin 4 nicht abgekühlt, sondern bleibt mit 100% relativer Luftfeuchtigkeit heiß und steigt somit rasch in kühlere Luftschichten auf, wo sich durch Kondensation Wolken bilden und Niederschlag, d.h. Regen entstehen kann. Unterstützt wird das Aufsteigen der Luft von der über dem durch starke Sonneneinstrahlung heißen, meist sandigen, Boden vorhandene Thermik. Der verstärkt örtliche Aufwind entwickelt eine Sogwirkung.
Reicht das noch nicht aus, kann die Wirkung wie nachfolgend beschrieben weiter verstärkt werden. In der Nähe der Aufwindanlage wird eine vorzugsweise schwarze Isolierschicht 58 großflächig auf den Untergrund 31 zur Isolierung gegenüber diesem aufgebracht, um die Wärmeleitung in den Untergrund 31 zu verringern und die Heizleistung zu erhöhen. Die Isolierschicht 58 ist vorzugsweise als Absorberschicht ausgebildet, kann teilweise oder auch vollständig gedämmt sein und in form einer Folie, eines Blechs oder einer Asphaltschicht ausgeführt sein. Auf oder neben der Isolierschicht 58 und auch am Kopf des Aufwindkamins 4 kann man mit zumindest je einem Wasserzerstäuber 54 Salzwasser zerstäuben. Der Wasserzerstäuber 54 ist mittels einer Halterung 59 am Aufwindkamin 4 fixiert. Der Wasserzerstäuber 55 ist beispielsweise auf einem Stativ 56 fixiert. Dabei pumpt die Pumpe 23, angetrieben durch Strom aus dem Aufwindgenerator 20, durch Solarstrom oder durch Fremdenergie, Meerwasser aus dem Reservoir 21 unter hohen Druck durch eine Rohrleitung 50 und den Sonnenkollektor 25 zu den Wasserzerstäubern 54 und 55. Der Sonnenkollektor 25 kann das Meerwasser sogar bis zur Dampfbildung erhitzen, was die Verdunstung begünstigt.
Zur Erzielung einer genügend großen Wirkung ist es natürlich erforderlich, das Meerwasser über einen längeren Zeitraum, z.B. mehrere Tage oder mehrere Wochen, und in genügend großer Menge in die Luft zu zerstäuben. Ohne Salzwasserversprühung wird es oft nicht zu regnen beginnen, da Wassertröpfchen, die sich an Staubpartikeln in der Atmosphäre bilden, oft zu klein bleiben, um als Regentropfen herabzufallen; deshalb bleiben sie in der Schwebe. Wenn Meersalz- Aerosole in die Wolken gelangen, ziehen die Aerosole die Tröpfchen an, wodurch große Tropfen entstehen und Regen fällt. Auch den örtlichen Bedingungen bezüglich der Lage des Einsatzortes zum zu beregnenden Gebiet sowie den herrschenden Windverhältnissen kommt große Bedeutung zu. Die aufsteigende Luft ist nach Abgabe der Feuchtigkeit wieder trocken und gleitet über die ins Landesinnere und in die Höhe strömende feuchte Luft zum Meer zurück, wo neue Feuchtigkeit aufgenommen werden kann. Dieser dank dem Verfahren angeregte und verstärkte natürliche Kreislauf verändert im gewünschten Gebiet die Luftdruckverhältnisse. Im Bereich des Einsatzortes bildet sich ein kleines Tiefdruckgebiet, während sich über dem Meer ein entsprechendes Hochdruckgebiet bilden kann. Der Druck des Hochdruckgebietes über dem Meer und der Sog des Tiefdruckgebietes über dem Land bewirken eine Beschleunigung der Windströmung zwischen den beiden unterschiedlichen Druckzentren. Durch den verstärkt auftretenden Wind kann es durch Wellen und Gischt zu einer zusätzlichen Luftbefeuchtung kommen, die dann ebenfalls von der am Einsatzort vorhandenen vertikalen Luftströmung erfasst und nach oben gezogen wird. Es kann sich eine Eigendynamik entwickeln, die es möglich macht, dass die künstlich angeregten meteorologischen Verhältnisse auf natürliche Weise noch verstärkt werden und so über dem gewünschten Gebiet genügend Feuchtigkeit angesammelt wird, so dass es zu einer ausreichenden Niederschlagstätigkeit kommt. Die Niederschlagsmenge des entsprechenden Gebietes lässt sich dadurch beachtlich steigern.
Li Fig. 9 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäß ausgestalteten Anlage dargestellt.
Die Anlage kann im Wesentlichen wie bereits für Fig. 1 beschrieben ausgestaltet sein, zusätzlich ist jedoch vorgesehen, dass der Aufwindkamin 4 zwei Kopföffhungen hat. Mit einer Absperrvoπϊchtung 97, welche sich um einen Drehpunkt 98 dreht, kann eine erste Öffnung mit Kondensator 8 oder eine zweite Öffhung.ohne Kondensator 8 abgesperrt werden. Sperrt man mit der Absperrvorrichtung 97 die Öffnung ohne Kondensator 8 ab, gewinnt das Verfahren Kondenswasser, elektrische Energie und Salz und stellt Thermenwasser und thermische Energie, wie vorher bereits beschrieben, bereit.
In Fig. 9 ist der Kondensator 8 durch die Absperrvorrichtung 97 abgesperrt, so dass der Aufwind den Aufwindkamin 4 ohne den Strömungswiderstand des Kondensators 8 verlässt. Dadurch ist die Aufwindgeschwindigkeit höher, wodurch das Bewirken von Regen verbessert wird.
Der Aufwind kann den Aufwindkamin 4 auch mit einem Drall verlassen, wenn der Aufwind nicht durch den Kondensator 8 strömen muss. Dies führt dazu, dass der Freistrahl des Aufwindes in höhere Luftschichten gelangt, was wiederum das Bewirken von Regen verbessert. Der Drall kann durch eine Leitvorrichtung 113 unter dem Kollektordach 1 und/oder im Aufwindkamin 4 gebildet werden.
Die Anlage kann auch von Haus aus ohne den Kondensator 8 konzipiert werden. Die Nutzwassergewinnung erfolgt dann durch das Bewirken von Regen. Dabei sammelt man das Regenwasser mit dem Kollektordach 1 und den Regenrinnen 14 in Behältern. Das Kondenswasser, welches sich an der Innenwand des Aufwindkamins 4 bildet, kann auch durch die strömungsgünstigen Kanäle 30, ähnlich Dachregenrinnen, eingefangen und in Behältern gesammelt werden.
In Fig. 6 ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäß ausgestalteten Anlage zum Betrieb mit einem systemgeschlossenen Verfahren zur Erzeugung von Nutzwasserenergie und elektrischer Energie, zur Salzgewinnung, zum Sammeln von Regenwasser, zum Bereitstellen von Thermenwasser und thermischer Energie und zum Bewirken von Regen dargestellt, wobei sich ein Abwindkamin 71 im Aufwindkamin 4 befindet.
Das Funktionsprinzip ist das gleiche wie bereits in Fig.1 beschrieben, mit dem Unterschied, dass das Verfahren geschlossen ist, d.h., dass bei der Kondenswassergewinnung die Luft in der Anlage zirkuliert. Die Luft ist das umlaufende Energie-Massen-Trägermedium. Die Zirkulation des Energie-Massen-Trägermediums erfolgt durch den Wärmeentzug im Kondensator 8. Die Abwärme des Kondensators 8 kann wie bei Fig. 1 beschrieben wieder genutzt werden.
Die Kondenswassergewinnung funktioniert wie folgt: das Kollektordach 1 ist mit dem Untergrund 31 geschlossen ausgebildet. Die heiße feuchte Luft steigt im Aufwindkamin 4 hoch und wird durch Wärmetauscherstützen 75 und Strömungsleitvorrichtungen 76 zum Wärmetauscher 8 umgelenkt und in diesem abgekühlt, wodurch das Wasser kondensiert und in das Kondenswassersammelbecken 70 fällt. Das Wasser im Kondenswassersammelbecken 70 steht zur weiteren Nutzung zur Verfugung. Das Kondenswasser kann auch nur oder teilweise im Kondenswassersammelbehälter 7 gesammelt werden. Nachdem die Luft den Wärmetauscher 8 durchströmt hat, ist sie abgekühlt und schwerer, deshalb sinkt sie im Abwindkamin 71 nach unten. Die sinkende Luftströmung treibt eine oder mehrere Turbinen 3 am Fuße des Abwindkamins 71 an. Die Luft strömt weiter in zumindest einen, vorzugsweise wäπnegedämmten Verbindungskanal 77 und gelangt von dort wieder in den Luftraum 150 unterhalb des Kollektordaches 1.
In dem zumindest einen Verbindungskanal 77 können sich eine oder mehrere Turbinen 3 befinden. Auch am Fuße des Aufwindkamins 4 können eine oder mehrere Turbinen 3 angeordnet sein. Alle Turbinen 3 sind mit Elektrogeneratoren 2 gekoppelt. Des weiteren kann ein ebenfalls vorzugsweise wärmegedämmter Bypass 80 in dem zumindest einen Verbindungskanal 77 vorgesehen sein. Die Absperrvorrichtung 79 schottet die gezeigte Turbine 3 und den Generator 2 einerseits zur Reinigung und Wartung und andererseits bei geringer Durchströmgeschwindigkeit zur Aufrechterhaltung der optimierten Betriebsdrehzahl der anderen nicht abgeschotteten Turbinen 3 ab.
Bei geringer Durchströmgeschwindigkeit können eine oder mehrere Turbinen 3 blockiert werden, um die optimierte Betriebsdrehzahl der anderen Turbinen 3 aufrechtzuerhalten. Beim Bewirken von Regen müssen, im Unterschied zu Fig. 1, die mindestens eine Absperrvorrichtung 73 zwischen Kollektordach 1 und Untergrund 31 und die Wärmetauscherstützen 75 am Kopf des Aufwindkamins 4 geöffnet werden. Dadurch ist die Aufwindaustrittsfunktion wie bei Fig. 1 und 9 gegeben. Damit der Aufwind ohne Luftwiderstand den Aufwindkamin 4 verlassen kann, werden die Strömungsleitvorrichtungen 76 aus dem Aufwindluftstrom genommen.
In Fig. 7 und 8 ist das systemgeschlossene Verfahren zur elektrischen Energiegewinnung, Sammeln von Regenwasser, zum Bereitstellen von Warmwasser und thermischer Energie und zum Bewirken von Regen dargestellt, hier jedoch ohne die Möglichkeit, Nutzwasser aus Salzwasser zu gewinnen. Wie im vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist ein Abwindkamin 71 vorgesehen, welcher sich neben dem Aufwindkamin 4 befindet.
Die durch die Sonne erwärmte Luft steigt im Aufwindkamin 4 hoch und wird durch die Wärmetauscherstützen 75 und die Strömungsleitvorrichtungen 76 zum Wärmetauscher 8 geleitet. Der Wärmetauscher 8 kühlt die Luft ab. Die kalte Luft fällt im Abwindkamin 71 Richtung Untergrund 31, von dort gelangt sie in mindestens einen Verbindungskanal 83 und weiter durch Verteilungsrohre 84 und gelangt schließlich durch Öffnungen 85 wieder unter das Kollektordach 1, wo die Aufheizung wieder neu beginnt.
Im Aufwindkamin 4, im Abwindkamin 71 und in den Verbindungskanälen 83 befindet sich jeweils mindestens eine Turbine 3, die mit mindestens einem Generator 2 gekoppelt ist. Der mindestens eine Generator 2 treibt die Aggregate an und liefert den restlichen Strom ins Netz 20.
Der Wärmetauscher 8 wird durch den mit einer Umlaufpumpe 93 angetriebenen Kühlkreislauf 86 gekühlt. Die Wärme des Kühlkreislaufes 86 kann an Bäder 87, Industrieanlagen 88, Wärmepumpenanlagen 89, Heizungsanlagen 90, Naturgewässer 91 und Kühltürme 92 abgegeben werden.
Nicht nur zum Bewirken von Regen, sondern auch zum Reinigen und Warten und zur Verhinderung einer Überhitzung werden gleichzeitig Klappen 73 und 82 geöffnet, damit die Umgebungsluft 74 die Anlage abkühlt und durch die Klappe 82 entweicht. Um ein Einfrieren des Kühlwassers 86 zu verhindern, kann Frostschutzmittel beigefügt werden. Um das Vereisen und das Liegenbleiben von Schnee auf dem Kollektordach 1 zu verhindern, ist eine Heizung 72 vorgesehen.
Zum Start der Anlage ist es notwendig, die Umwälzpumpe 93 im Kühlkreislauf 86 für den Wärmetauscher 8 mit Fremdenergie anzutreiben. Einen sehr schnellen Start kann man erreichen, wenn man eine oder mehrere Turbinen 3 auch mit Fremdenergie antreibt. Die Fremdenergie kann zum Beispiel vom elektrischen Stromnetz oder von einem Verbrennungsmotor kommen.
Die Anlage nach Fig. 7 und 8 kann funktionell auch gleich wie bei Fig. 6 aufgebaut sein und auch Kondenswasser aus Salzwasser gewinnen.
Fig. 10 und 11 zeigen eine Anlage, welche einen Aufwindkamin 4 und eine spiralförmige Anordnung der Leitbleche 5 unterhalb des Kollektordachs 1 aufweist. Es ist der Grundriss ohne Kollektordach 1 dargestellt. Die Funktionsweise ist die gleiche wie die in Fig. 1 dargestellte und in der zugehörigen Beschreibung erläuterte.
Die Leitbleche 5 sind hier als einfache Spirale ausgebildet. Die Form kann auch eine andere, insbesondere eine mehrfache Spiralform sein. Zur Erhöhung der Verdunstungsoberfläche können zwischen den Leitblechen 5 noch weitere Maßnahmen zu Vergrößerung der Verdunstungsoberfläche, wie in Fig. 2 dargestellt, vorgesehen sein. Die Leitbleche 5, welche den Spiralengang begrenzen, sollten möglichst dicht mit dem Kollektordach 1 und dem Untergrund 31 abschließen. Aus diesem Grund ist es bei dieser Bauweise des Kollektordachs 1 aus Kostengründen sinnvoll, das Kollektordach 1 unter der Verwendung von Flachglas zu bauen.
Da sich Flachglas stets etwas durchbiegt und sich dabei an der tiefsten durchgebogenen Stelle an der Flachglasoberseite Schmutz ansammeln kann, ist es sinnvoll, das Kollektordach 1 in einer Hanglage so schräg zu bauen, dass keine Verschmutzung mehr auftritt. Die Flachglasoberfläche wird dann bei jeden Regen selbst gereinigt.
Zur Wirkungsgraderhöhung ist der Eingang in die Spirale als Diffusor 99 ausgebildet. Man kann die zumindest eine Turbine 3 mit dem zumindest einen Generator 2 überall montieren. Zwecks Zugänglichkeit ist es aber sinnvoll, die Turbinen 3 mit den Generatoren 2 an der Außenseite zu montieren.
Fig. 12 zeigt ein weiteres Ausfuhrungsbeispiel einer erfindungsgemäß ausgestalteten Anlage. Die dargestellte Konstruktion eines Kollektordachs 1 ermöglicht das Sammeln von Regenwasser und die Salzgewinnung.
Das gewölbte Glas 101 kann durch einen Kleber 102 mit den Dachträgern 63 dicht verklebt sein oder mittels Klemm- und Dichtungselementen 103 befestigt werden. Auf dieselbe Weise können auch Flachgläser befestigt werden.
Da die Gläser nach außen gewölbt sind, läuft das Regenwasser mit dem Schmutz zu den Dachträgern 63 hin ab. Somit haben die gewölbten Gläser einen Selbstreinigungseffekt. Um diesen Selbstreinigungseffekt noch zu verbessern, kann man die gewölbten Gläser und die Flachgläser noch mit einer Lotus-Effekt-Beschichtung sowohl auf einer oder auf beiden Seiten versehen. Statt Glas kann auch Folie oder Kunststoff verwendet werden.
Das Kollektordach 1 kann auch z.B. als Shetdachkonstruktion ausgebildet sein. Das Regenwasser kann dann wie folgt gesammelt werden: die Kollektordachträger 63 haben ein leichtes Gefälle zu am Umfang des Kollektordachs 1 angeordnete Regenrinnen 14. Das Regenwasser 106 läuft entlang der Dachträger 63 in die Regenrinnen 14 und weiter in Sammelbehälter, wo es zur weiteren Nutzung zur Verfügung steht. Fig. 13 zeigt ein Salzwasserthermenbecken 108. Das Salzwasserthermenbecken 108 nimmt durch den Kondensator 8 und Sonnenkollektor 25 erwärmtes Salzwasser auf. Das Salzwasserthermenbecken 108 kann so groß dimensioniert sein, dass die Menge des zufließenden Salzwassers gleich groß ist wie der durch Verdunstung auftretende Verlust. Wird das Salzwasserthermenbecken 108 kleiner dimensioniert, muss die Zuflusslänge 109 und die Zuflussbreite 110 z.B. zum Meer groß genug sein, damit die zulässige Meerwassererwärmung nicht überschritten wird. Das Salzwasserthermenbecken 108 kann touristisch oder zur Salzgewinnung genutzt werden. Das unter dem Kollektordach 1 zu versprühende Salzwasser kann auch aus dem Salzwasserthermenbecken 108 entnommen werden, was die Salzgewinnungsrate erhöht, da der Salzgehalt dort höher ist.
Fig. 14 und 15 zeigen eine Anlage mit einem Aufwindkamin 4, der außerhalb des Kollektordachs 1 steht, und mit spiralförmiger Anordnung des Kollektordachs 1 bzw. der Leitbleche 5, die in paralleler Anordnung zur Kollektordachträgerkonstruktion 63 stehen. Es ist der Grundriss ohne Kollektordach 1 gezeigt. Die Funktion ist gleich wie bei Fig. 1 beschrieben. Die Leitflächen 5 sind hier ebenfalls als einfache Spirale ausgebildet. Es kann auch eine andere Spiralenform sein.
Dadurch, dass der Aufwindkamin 4 außerhalb und nicht in der Mitte des Kollektordachs 1 steht, wirft der Aufwindkamin 4 bei Berücksichtigung des Sonnenverlaufes keinen Schatten auf das Kollektordach 1, was den Wirkungsgrad erhöht.
Die Luft wird in der Mitte des Kollektordachs 1 bzw. am Spiraleneingang angesaugt. Mit zunehmender Lufterwärmung und dadurch bedingter Luftvolumenvergrößerung ist es notwendig, die Anzahl der Spiralengänge zu erhöhen und/oder den Spiralenquerschnitt zum Aufwindkamin 4 hin zu vergrößern, um einen hohen Wirkungsgrad zu erreichen. Die Kaminsteher 113 sind als Strömungsleiteinrichtung ausgebildet. Die Turbine 3 mit dem Generator 2 kann ebenfalls in der Spirale angeordnet sein, vorzugsweise in der Mitte, wo es nur einen Spiralengang gibt. Zur Erhöhung der Verdunstungsoberfläche kann man zwischen den Leitblechen 5 weitere Verdunstungsflächen, wie in Fig. 2 dargestellt, einbauen.
Die Leitbleche 5, welche den Spiralengang begrenzen, sollten möglichst dicht mit dem Kollektordach 1 und dem Untergrund 31 abschließen, was bei gewölbten Glas-, Kunststoffoder Foliendächern 101 sehr kostenintensiv ist.
Dies ist hier sehr einfach gelöst, da bis auf die Umlenkecken 111 und 112 die Leitbleche 5 unter die Kollektordachträger 63 montierbar sind. Die Umlenkecken 111 und 112, die mit den Glas-, Kunststoff- oder Foliendächern 101 möglichst dicht abschließen müssen, können auch relativ billig gehalten werden, da sie alle Gleichteile sind. Damit kein Regen in den Spiraleneingang fällt, ist dieser durch ein Dach 116 abgedeckt und durch die Absperrvorrichtung 114 abgeschottet. Das Regenwasser wird mit der Regenrinne 14 aufgefangen und in Sammelbehälter gesammelt.
Fig. 16 und 17 zeigen ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anlage mit einem Aufwindkamin 4, der innerhalb des Kollektordachs 1 steht, und mit spiralförmiger Anordnung des Kollektordachs 1 bzw. der Leitbleche 5, die in paralleler Anordnung zur Kollektordachträgerkonstruktion 63 stehen. Es ist der Grundriss ohne Kollektordach 1 dargestellt.
Die Funktion ist gleich wie bei Fig. 14 und 15 beschrieben, nur dass der Aufwindkamin 4 in der Mitte und der Lufteinlass am Umfang des Kollektordachs 1 angeordnet ist. Zur Wirkungsgraderhöhung ist der Spiraleneingang als Diffusor 119 ausgebildet. Die Turbine 3 mit dem Generator 2 kann auch in der Spirale, zwecks Zugänglichkeit am besten am Umfang des Kollektordachs 1, angeordnet sein.
Fig. 18 und 19 zeigen eine systemgeschlossene Anlage mit außen stehenden Aufwind- 4 und Abwindkaminen 71 und mit spiralförmiger Anordnung des Kollektordachs 1 bzw. der Leitbleche 5, die in paralleler Anordnung zur Kollektordachträgerkonstruktion 63 stehen. Es ist der Grundriss ohne Kollektordach 1 dargestellt.
Die Kollektordachkonstruktion 1 kann wie in den Fig. 14 und 15 beschrieben ausgeführt sein. Dadurch, dass der Aufwind- 4 und der Abwindkamin 71 außerhalb und nicht in der Mitte des Kollektordachs 1 stehen, werfen die Kamine 4 und 71 bei Berücksichtigung des Sonnenverlaufes keinen Schatten auf das Kollektordach 1, was den Wirkungsgrad erhöht. Um die Wärmeverluste gering zuhalten, ist der noch nicht so heiße Spiralkanal an der Außenseite des Kollektors 1 platziert.
Das Verfahren verläuft im dargestellten Ausführungsbeispiel ebenfalls systemgeschlossen. Durch eine Absperrvorrichtung 130 ist die Umgebungsluftzufuhr abgesperrt. Die Klappe 82 ist geschlossen und lenkt den Aufwind zum Kondensator 8. Die heiße feuchte Luft steigt im Aufwindkamin 4 hoch und wird durch die Wärmetauscherstützen 75 und die Strömungsleitvorrichtung 76 zum Wärmetauscher 8 umgelenkt und im Wärmetauscher 8 abgekühlt, wodurch das Wasser kondensiert und in das Kondenswassersammelbecken 70 fällt. Das Wasser im Kondenswassersammelbecken 70 steht zur weiteren Nutzung zur Verfügung. Das Kondenswasser kann ausschließlich oder nur teilweise im Kondenswassersammelbehälter 7 gesammelt werden. Nachdem die Luft den Wärmetauscher 8 durchströmt hat, ist sie abgekühlt und schwerer, deshalb sinkt sie im Abwindkamin 71 ab und strömt unter das Kollektordach 1 zurück.
Die Luft wird unter dem Kollektordach 1 erhitzt und mit Wasser gesättigt und treibt mindestens eine Turbine 3 mit gekoppelten Generator 2 an. Zum Bewirken von Regen sperrt die Absperrvorrichtung 130 den Spiralengangquerschnitt ab, damit Umgebungsluft unter das Kollektordach 1 strömen kann. Die Klappe 82 wird geöffnet und die Strömungsleitvorrichtung 76 verstellt, damit der Aufwind ungehindert aufsteigen kann, um Regen zu bewirken. Der Kühlkreislauf 28 des Kondensators 8 muss dabei nicht zwangsläufig ausgeschaltet werden, da der Aufwind den Kondensator 8 nicht durchströmt. Im übrigen kann die Anlage wie in Fig. 1 beschrieben ausgebildet sein und betrieben werden.
Bei dem in Fig. 18 und 19 dargestellten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäß ausgestalteten Anlage kann statt der nebeneinander angeordneten Kamine 4 und 71 auch die in Fig. 6 dargestellte Kaminanordnung, Abwindkamin 71 im Aufwindkamm 4, verwendet werden. Die Anordnung Aufwindkamin 4 im Abwindkamin 71 ist ebenfalls möglich. Der Aufwindkamin 4 und Abwindkamin 71 können auch an einen Berghang angelehnt sein.
Fig. 22 und 23 zeigen eine erfindungsgemäß ausgestaltete systemgeschlossene Anlage ohne Aufwindkamin 4 und mit spiralförmiger Anordnung des Kollektordachs 1 bzw. der Leitbleche 5, die in paralleler Anordnung zur Kollektordachträgerkonstruktion 63 stehen. Es ist der Grundriss ohne Kollektordach 1 dargestellt.
Die Funktion ist gleich wie bei Fig. 18 und 19 beschrieben, nur dass statt der Kamine 4 und 71 die Luft nur umgelenkt wird. Zur Verringerung der Strömungsverluste wird eine Strömungsleitvorrichtung 124 eingesetzt. Das Kondenswasser im Kondenswasserbecken 70 steht zur weiteren Verfugung bereit. Beim Bewirken von Regen wird die Klappe 122 geöffnet, welche der Klappe 82 in Fig. 19 entspricht, damit die heiße feuchte Luft 123 aufsteigen kann.
Fig. 20 und 21 zeigen eine erfindungsgemäß ausgestaltete Anlage ohne Aufwindkamin 4 und mit spiralförmiger Anordnung des Kollektordachs 1 bzw. der Leitbleche 5, die in paralleler Anordnung zur Kollektordachträgerkonstruktion 63 stehen. Es ist der Grundriss ohne Kollektordach 1 dargestellt. Die Funktion ist gleich wie in den Fig. 18, 19, 22 und 23 dargestellt, nur dass das Verfahren, wie gemäß Fig. 1 , offen ist. Das Kondenswasser im Kondenswasserbecken 70 steht zur weiteren Verfügung bereit. Beim Bewirken von Regen wird die Klappe 122 geöffnet, welche der Klappe 82 bei Fig. 19 entspricht, damit die heiße feuchte Luft 123 aufsteigen kann. Zur Verringerung der Strömungsverluste ist am Kollektoreinlass der Diffusor 120 und am Kollektorauslass der Diffusor 121 vorgesehen.
Die Fig. 24, 25, 26 und 27 zeigen erfindungsgemäß ausgestaltete Anlagen, welche insbesondere für das Verfahren zum Regenbewirken und zur Regenwassergewinnung geeignet sind. Die Regenwassergewinnung erfolgt durch Zisternen, welche das Regenwasser sammeln.
Wenn kein elektrischer Strom und kein Salz gewonnen werden sollen, kann das Verfahren auch ohne das Kollektordach 1 , die salzgewinnungsrelevanten Komponenten und die kondensatorrelevanten Teile betrieben werden, falls die meteorologischen Bedingungen dafür ausreichen, um Regen bewirken zu können.
Die Funktionsweise ist im Prinzip bereits bei Fig. 1 beschrieben. Durch Entfall des Kollektordachs 1 entsteht kein Aufwind im Aufwindkamin 4, da kein Kamineffekt auftritt. Der starke Aufwind 140 wird hier durch mindestens ein Gebläse 136 erzeugt und bewirkt, dass es zum schnelleren Einsetzen der Eigendynamik kommt. Das Gebläselaufrad 137 wird durch einen Motor 138 angetrieben. Die Antriebsenergie für den Motor 138 kann Strom aus dem Stromnetz oder Solarstrom sein. Der Motor 138 kann auch eine Verbrennungskraftmaschine oder ein Windrad sein.
Das mindestens eine Gebläse 136 kann auf oder neben der Isolierschicht 58 angeordnet sein. Das mindestens eine Gebläse 136 kann weiterhin immer am selben Ort stehen oder mobil sein. Zum mobilen Einsatz ist das Gebläse 136 so gebaut, dass es sehr leicht montier- und demontierbar und zum Transport so klein wie nötig ist, um in verschiedenen Positionen eingesetzt werden zu können.
Fig. 26 zeigt das Gebläse 136 mit einer Leiteinrichtung 142, welche den Aufwind 140 in eine Drallbewegung versetzt. Diese Drallbewegung verstärkt den Aufwind 140.
Fig. 27 zeigt das Gebläse 136 mit einer Leiteinrichtung 143, welche den Aufwind 140 nicht in eine Drallbewegung versetzt. Die Drallbewegung kann dann durch die Leiteinrichtung 141 in Fig. 25 erzeugt werden. Man kann auch die Leiteinrichtung 142 mit der Leiteinrichtung 141 kombinieren.
Um eine Wirbelsturmbildung zu verhindern, kann man das Gebläse 136 ohne Leiteinrichtungen 141 und 142 bauen, damit keine Aufwinddrallbewegung entsteht. Die Wirbelsturmbildung wird auch durch Einsatz von mindestens 2 Gebläsen 136 mit gleicher Aufwinddrallbewegung verhindert. Die Aufwinddrallbewegung wird dadurch abgebremst. Der Aufwind 139 entsteht durch die Isolierschicht 58. Die Größe der Isolierschicht 58, die Anzahl der Gebläse 136 und der Wasserzerstäuber 55 ergibt sich aus den meteorologischen Gegebenheiten vor Ort.
Je nach den meteorologischen Gegebenheiten ist es möglich, die Komponenten auch anders zu kombinieren:
- Isolierschicht 58 mit Wasserzerstäubern 55
- Isolierschicht 58 mit mindestens einen Gebläse 136
- Wasserzerstäuber 55 mit mindestens einem Gebläse 136
Das Gebläse 136 und die Salzwasserzerstäubungsvorrichtungen 55 können auch auf einem vor der Küste stationierten Schiff montiert sein.
Je nach Größe der Isolierschicht 58 heizt sich die darüber befindliche Umgebungsluft um 30 bis 40 0C auf. Daher ist die Isolierschicht 58 vorzugsweise am Kollektoreingang bzw. Kollektoreingängen, wo die Umgebungsluft angesaugt wird, angeordnet. Dadurch wird auch die Kollektortemperatur und in weiterer Folge die Kaminlufttemperatur, Kaminluftfeuchtigkeit, Kaminluftgeschwindigkeit, Nutzwasser-, Strom- und Salzgewinnung bei gleicher Kollektorgröße erhöht. Die Isolierschicht 58 kann aus ganz oder teilweise wärmegedämmter, insbesondere schwarzer Folie, Beton, Asphalt etc. hergestellt sein.
Die gewonnenen Regenwolken können neben dem bekannten „Impfen" mit Kondensationskeimen wie Salze etc. auch durch von der Erde aus gesteuerte elektrische Ladungen zum Abregnen gebracht werden. Die Regenbewirkung kann auch beschleunigt bzw. verbessert werden, indem neben den Meersalz- Aerosolen noch zusätzlich durch Flugzeuge oder Raketen die bekannten Mittel wie Silberjodid, gefrorenes Kohlendioxid (Trockeneis), Ruß, Natrium, Magnesium, Kalziumchlorid, etc. oder ein Gemisch aus Natrium, Magnesium und Kalziumchlorid etc. in die Wolken eingebracht werden. Der Regenfall kann auch durch o.g. Mittel erst dort bewirkt werden, wo er dringender gebraucht wird, indem die Regenwolken so weit vom Wind getrieben ziehen können, bis die Regenwolken über dem gewünschte Gebiet stehen und dort, durch o.g. Mittel, zum Abregnen gebracht werden.
Das Meerwasser kann auch ohne Vorwärmung durch die Wasserzerstäuber 55 zerstäubt werden. Es ist jedoch zweckmäßiger und zielfuhrender, das Meerwasser in der Zuleitung 135 zu den Wasserzerstäubern 55 durch Ausnutzung der Sonnen wärme zu erwärmen. Auf diese Weise lässt sich der Vorgang der Verdunstung günstig beeinflussen bzw. sogar eine Verdampfung bewirken. Umgesetzt werden könnte dies beispielsweise durch Verwendung von schwarzen Metallleitungen 134. Das Meerwasser kann aber auch durch entsprechend ausgelegte Sonnenkollektoren 134 geleitet werden.

Claims

Patentansprüche:
1. Anlage zur Nutzung von Aufwind, umfassend einen einen Höhenunterschied aufweisenden rohrartigen Aufwindkamin (4) und ein transluzentes Kollektordach (1), welches sich an den Aufwindkamin (4) anschließend und zumindest teilweise umgebend flächig erstreckt und einen mit dem Aufwindkamin (4) zusammenhängenden Luftraum (150) festlegt, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem das Kollektordach (1) umgebenden Untergrund (31) eine einen Wärmeübergang in den Untergrund (31) herabsetzende Isolierschicht (58) vorgesehen ist, und wobei Sensoren (36) zur Messung des Feuchtigkeitsgehalts der Luft im Luftstrom in dem Luftraum (150) vorgesehen sind.
2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierschicht (58) als Absorberschicht ausgebildet ist, vorzugsweise als Folie, Blech oder Asphaltschicht, besonders bevorzugt als schwarze Absorberschicht.
3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage weiterhin zumindest eine den entstehenden Aufwind nutzende Turbine (3) und zumindest einen mit der zumindest einen Turbine (3) elektrisch in Verbindung stehenden Generator (2) aufweist.
4. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage weiterhin zumindest einen an dem Aufwindkamin (4) angeordneten Kondensator (8) aufweist, wobei der zumindest eine Kondensator (8) in einem Kühlkreislauf (28) mit zumindest einem Wärmetauscher (24) angeordnet ist.
5. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb des Kollektordachs (1) flächenhafte Leitbleche (5) angeordnet sind, wobei im Bereich der Leitbleche (5), bevorzugt zwischen den Leitblechen (5), Wasserzerstäuber (6) vorgesehen sind.
6. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitbleche (5) im wesentlichen senkrecht zu einem Untergrund (31) und zu dem Kollektordach (1) angeordnet sind.
7. Anlage nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitbleche (5) so angeordnet sind, dass eine bevorzugte Windrichtung in Richtung auf den Aufwindkamin (4) erzeugt wird.
8. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitbleche (5) in Form eines Gitters mit sich unter annähernd rechten Winkeln kreuzenden Leitblechen (5) angeordnet sind.
9. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitbleche (5) in Aufsicht gesehen in Form zumindest einer Spirale angeordnet sind.
10. Anlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere ineinander angeordnete spiralförmige Anordnungen von Leitblechen (5) vorgesehen sind.
11. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das transluzente Kollektordach (1), die Absorberschicht (58) und der Aufwindkamin (4) zumindest teilweise wärmegedämmt sind.
12. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage zumindest einen ersten Sonnenkollektor (12) aufweist, welcher mit dem Wärmetauscher (24) und dem Kühlkreislauf (28) leitungsmäßig verbunden ist.
13. Anlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage zumindest einen zweiten Sonnenkollektor (25) aufweist, welcher mit den Wasserzerstäubern (6) leitungsmäßig verbunden ist.
14. Anlage nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (24) und die Sonnenkollektoren (12, 25) zumindest doppelt vorgesehen und jeweils parallel zueinander geschaltet sind.
15. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage mit Salz-, Brack- oder Brunnenwasser aus einem Reservoir (21) betreibbar ist.
16. Anlage nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Salz-, Brack- oder Brunnenwasser den Sonnenkollektoren (12, 25), dem Kondensator (8) und den Wasserzerstäubern (6) zuführbar ist.
17. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Aufwindkamin (4) zumindest ein elektrisch geladener Metalleinsatz (33) vorgesehen ist, durch welchen der den Aufwindkamin (4) durchströmenden Luft eine gegenüber dem Kondensator (8) gegenpolige elektrische Aufladung mitteilbar ist.
18. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Aufwindkamin (4) in der Nähe des zumindest einen Kondensators (8) zumindest ein Sammelbehälter (7) für Kondenswasser vorgesehen ist.
19. Anlage nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass potentielle Energie des Kondenswassers in dem zumindest einen Sammelbehälter (7) durch Ableiten und Betreiben zumindest einer mit zumindest einem Generator (18) verbundener Turbine (16) nutzbar ist.
20. Anlage nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Kondenswassersammelbehälter (7) als Wasserturm nutzbar ist.
21. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Aufwindkamin (4) eine Absperrvorrichtung (97) für den Aufwindkanal (4) vorgesehen ist.
22. Anlage nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Absperrvorrichtung (97) so verstellbar ist, dass der Aufwind durch den Aufwindkamin (4) diesen ohne Passieren des zumindest einen Kondensators (8) verlässt.
23. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass an einer Innenwandung des Aufwindkamins (4) eine spiralartige Vorrichtung (30) vorgesehen ist, welche der Erzeugung eines Dralls und/oder dem Ableiten von Kondenswasser dient.
24. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass weitere Wasserzerstäuber (54) im Bereich einer Austrittsöffhung des Aufwindkamins (4) angeordnet sind.
25. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass über der Absorberschicht (58) weitere Wasserzerstäuber (55) angeordnet sind.
26. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass eine das Kollektordach (1) zumindest teilweise umfassende Regenrinne (14) vorgesehen ist, welche so angeordnet ist, dass von dem Kollektordach (1) ablaufendes Regen- und/oder Kondenswasser in der Regenrinne (14) auffangbar ist.
27. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage eine Steuerungseinrichtung (38) aufweist, welche durch Auswertung der durch die Sensoren (36) ermittelten Lufttemperatur- und -feuchtigkeitswerte die Funktionen der Anlage steuert.
28. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Aufwindkamin (4) Kanäle (30) ausgebildet sind, durch welche Kondenswasser, welches sich an einer Innenwand des Aufwindkamins (4) bildet, sammelbar und ableitbar ist.
29. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Wasserzerstäuber (6) Wasser auf die Leitbleche (5), den Boden (31) und die Isolierschicht (58) versprühbar ist.
30. Anlage nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass der Untergrund (31) und die Leitbleche (5) gegenüber den Wasserzerstäubern (6) und dem zu versprühenden Salzwasser gegenpolig elektrisch aufgeladen sind.
31. Anlage nach Anspruch 29 oder 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur und die relative Luftfeuchtigkeit des den Aufwindkamin (4) durchströmenden Aufwindes durch die Wasserzerstäuber (6) über die Regelung der Regelgrößen des zu zerstäubenden Wassers regelbar sind.
32. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage zumindest einen Frequenzgenerator aufweist, welcher allen Salzwasser- und kondenswasserrelevanten Komponenten eine Resonanzfrequenz mitteilt, so dass die Bildung von Belägen und Bakterienkulturen vermeidbar ist.
33. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass dem zu versprühenden Salzwasser Anti-Scaling- und Anti-Fouling-Zusätze sowie Wasserbelebungsmittel, insbesondere superionisiertes Wasser, beimischbar sind.
34. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass Salz, welches durch Verdunstung auf dem Untergrund (31), an den Leitblechen (5) und auf der Isolierschicht (58) ansammelt, insbesondere durch automatisierte oder nicht automatisierte Fahrzeuge (105) ab- und zusammenkehrbar ist.
35. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass bei nicht ausreichender Sonnenstrahlung bzw. nicht ausreichender Aufwindgeschwindigkeit im Aufwindkamin (4) die Turbine (3) durch den Generator (2) oder durch Fremdenergie unterstützend antreibbar ist.
36. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensator (8) durch eine Kompressor- oder Absorber-Kältemittelanlage gekühlt ist, deren Abwärme nutzbar ist.
37. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserzerstäuber (6) so angeordnet und orientiert sind, dass die Unterseite des Kollektordachs (1) nahezu unbenetzt ist.
38. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 37, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage auf einem ebenen Untergrund (31) angeordnet ist, so dass der Aufwindkamin (4) im Wesentlichen senkrecht zum Untergrund (31) orientiert ist.
39. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 37, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage an einem Berghang (67) angeordnet ist, so dass die Form des Aufwindkamins (4) im Wesentlichen an die Form des Berghangs (67) angepasst ist.
40. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 37, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage in Form eines kaminartigen Schlots im Untergrund (31) ausgebildet ist.
41. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 40, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Aufwindkamin (4) ein Abwindkamin (71) vorgesehen ist, dessen axiale Länge annähernd derjenigen des Aufwindkamins (4) entspricht.
42. Anlage nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, dass der Abwindkamin (71) innerhalb oder außerhalb des Aufwindkamins (4) angeordnet ist.
43. Anlage nach Anspruch 41 oder 42, dadurch gekennzeichnet, dass der Abwindkamin (71) mit zumindest einem Verbindungskanal (77) in Verbindung steht, welcher in den Luftraum (150) unter dem Kollektordach (1) ausmündend ausgebildet ist.
44. Anlage nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Verbindungskanal (77) im Untergrund (31) oder innerhalb des Luftraums (150) unter dem Kollektordach (1) ausgebildet ist.
45. Anlage nach Anspruch 43 oder 44, dadurch gekennzeichnet, dass in dem zumindest einen Verbindungskanal (77) zumindest eine mit zumindest einem Generator (2) elektrisch in Verbindung stehende Turbine (3) angeordnet ist.
46. Anlage nach einem der Ansprüche 41 bis 45, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufwindkamin (4) und der Abwindkamin (71) durch eine Strömungsleitvorrichtung (76) zur Umlenkung der Luftströmung aus dem Aufwindkamin (4) in den Abwindkamin (71) miteinander verbunden sind.
47. Anlage nach einem der Ansprüche 43 bis 46, dadurch gekennzeichnet, dass an dem zumindest einen Verbindungskanal (77) ein Bypass (80) ausgebildet ist.
48. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 47, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage durch Absperren des Aufwindkamins (4) ohne diesen betreibbar ist.
49. Anlage nach Anspruch 48, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ableitung der Luftströmung eine abdeckbare Öffnung (122) im Kollektordach (1) vorgesehen ist.
50. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 49, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage ohne Kollektordach, vorzugsweise durch Absenken des Kollektordachs (1), betreibbar ist.
51. Anlage nach Anspruch 50, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Aufwindkamin (4) zumindest eine Turbine (137) in Verbindung mit einer Drallvorrichtung (141) vorgesehen ist.
52. Anlage nach Anspruch 51, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Turbine (137) durch zumindest einen Motor (138) antreibbar ist.
53. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 52, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage als geschlossenes System betreibbar ist.
54. Anlage zur Nutzung von Aufwind, umfassend einen einen Höhenunterschied aufweisenden rohrartigen Aufwindkamin (4), dadurch gekennzeichnet, dass auf dem den Aufwindkamin (4) umgebenden Untergrund (31) eine einen Wärmeübergang in den Untergrund (31) herabsetzende Isolierschicht (58) vorgesehen ist, wobei die untere Öffnung des Aufwindkamins (4) unmittelbar an die freie Umgebung anschließt, und wobei vorzugsweise Sensoren (36) zur Messung des Feuchtigkeitsgehalts der Luft im Luftstrom im Bereich des Aufwindkamins (4) vorgesehen sind.
55. Anlage zur Nutzung von Aufwind, umfassend ein transluzentes Kollektordach (1), welches sich flächig erstreckt und einen Luftraum (150) festlegt, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem das Kollektordach (1) umgebenden Untergrund (31) eine einen Wärmeübergang in den Untergrund (31) herabsetzende Isolierschicht (58) vorgesehen ist, wobei im Kollektordach (1) eine ins Freie mündende Öffnung (122) zur Luftableitung vorgesehen ist, und wobei vorzugsweise Sensoren (36) zur Messung des Feuchtigkeitsgehalts der Luft im Luftstrom in dem Luftraum (150) vorgesehen sind.
56. Verwendung einer Anlage gemäß einem der vorstehenden Vorrichtungsansprüche zur Erzeugung von Energie durch Antreiben der Turbine (3) durch im Luftraum (150) unter dem Kollektordach (1) erzeugten Aufwind, insbesondere unter Abschaltung der salz- und kondenswasserrelevanten Bauteile.
57. Verwendung einer Anlage gemäß Anspruch 50 zur Erzeugung von Regen durch Zerstäubung von Wasser in der Nähe der Anlage und/oder am Kopf des Aufwindkamins (4), insbesondere unter Verwendung zumindest einer als Gebläse wirkenden und von zumindest einem Motor (138) angetriebenen Turbine (137) im Aufwindkamin (4) und ohne Verwendung der Kollektordaches (1).
58. Verwendung einer Anlage gemäß einem der vorstehenden Vorrichtungsansprüche zur Entsalzung von Meerwasser und Gewinnung von Salz durch Verdunstung von Salzwasser von den Leitblechen (5), dem Untergrund (31) und/oder der Isolierschicht (58).
59. Verwendung einer Anlage gemäß einem der vorstehenden Vorrichtungsansprüche zum Sammeln von Regenwasser durch Sammeln und Ableiten von Regenwasser vom Kollektordach (1) mittels einer Regenrinne (14).
60. Verwendung einer Anlage gemäß einem der vorstehenden Vorrichtungsansprüche zum Sammeln von Regenwasser durch Sammeln und Ableiten von Regenwasser von der Isolierschicht (58) in Zisternen, wobei die Zisternen vorzugsweise im Bereich der Isolierschicht (58) angeordnet sind.
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