SE468224B - Solar-powered wind-power station - Google Patents

Solar-powered wind-power station

Info

Publication number
SE468224B
SE468224B SE8900602A SE8900602A SE468224B SE 468224 B SE468224 B SE 468224B SE 8900602 A SE8900602 A SE 8900602A SE 8900602 A SE8900602 A SE 8900602A SE 468224 B SE468224 B SE 468224B
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
solar
air
base structure
level
tower
Prior art date
Application number
SE8900602A
Other languages
Swedish (sv)
Other versions
SE8900602D0 (en
SE8900602L (en
Inventor
Fredy Witschard
Original Assignee
Fredy Witschard
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 Fredy Witschard filed Critical Fredy Witschard
Priority to SE8900602A priority Critical patent/SE468224B/en
Publication of SE8900602D0 publication Critical patent/SE8900602D0/en
Publication of SE8900602L publication Critical patent/SE8900602L/en
Publication of SE468224B publication Critical patent/SE468224B/en

Links

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21FSAFETY DEVICES, TRANSPORT, FILLING-UP, RESCUE, VENTILATION, OR DRAINING IN OR OF MINES OR TUNNELS
    • E21F1/00Ventilation of mines or tunnels; Distribution of ventilating currents
    • E21F1/003Ventilation of traffic tunnels
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03GSPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G6/00Devices for producing mechanical power from solar energy
    • F03G6/02Devices for producing mechanical power from solar energy using a single state working fluid
    • F03G6/04Devices for producing mechanical power from solar energy using a single state working fluid gaseous
    • F03G6/045Devices 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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23JREMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J11/00Devices for conducting smoke or fumes, e.g. flues 
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/46Conversion of thermal power into mechanical power, e.g. Rankine, Stirling or solar thermal engines

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Abstract

The invention relates to a solar-powered power station or, alternatively, a solar-powered chimney. Its base level, level 1, is pyramid-shaped or conical and consists of a transparent outer construction which allows the sunlight through and of an inner, dark construction which converts sunlight to heat. Level 2, which is located above level 1, is cone-shaped. The construction as a whole has the shape of an inverted funnel and is open both at the bottom and at the top so that air can rise freely inside. The driving mechanism of the invention is air-density inversion which takes place when sunlight heats air which is enclosed between the two parts on level 1. A turbine and generator system is installed close to the top of the construction. One or more turbines convert the kinetic energy in the rising air into mechanical energy and ultimately into electrical energy. The construction can also be used in a simpler manner as a large (solar-powered) chimney for conveying smog or other undesirable air to higher air layers in the atmosphere. The relative dimensions of the transparent part in relation to the dark part have been measured to find the optimum efficiency in the system. The optimum shape for the two constructions above has also been determined. <IMAGE>

Description

468 221% 2 Hur man använder naturlig vindkraft för att framkalla en vortex (en tornadoliknande vindström eller virvelvind> för att generera energi beskrivs i viss utsträckning i "Proceedings of the third (and of the fifth> biennial conferences and workshops on wind energy conversion systems" (Washington DC). Hänvisningar till ovanstående ämne finns i kapitlen som handlar om "Tornado-type wind energy systems". Jag hänvisar också till USA-patent nr 4,070,l31 och 4,452,046. I samtliga dessa fall är det làgtryckseffekten (sugeffekten> som finns i vortex~kärnan som används för att driva systemet. Föreliggande uppfinning använder sig av ett annat sätt att lösa problemet. 468 221% 2 How to use natural wind power to generate a vortex (a tornado-like wind current or whirlwind> to generate energy is described to some extent in "Proceedings of the third (and of the fifth> biennial conferences and workshops on wind energy conversion systems) (Washington DC). References to the above subject can be found in the chapters on "Tornado-type wind energy systems". I also refer to U.S. Patent Nos. 4,070, 131 and 4,452,046. In all of these cases, it is the low pressure power (suction power> which The present invention uses another way of solving the problem.

ALLMÄN INFORMATION OM DEN AKTUEZLA UPPFINNINGEN Denna uppfinning har till viss del inspirerats av vissa turbulenta väderleksförhàllanden, som karakteriseras av virvelvindar (vortex> som alstrar hög-energi. Uppfinningen, i det följande kallad tornet, är ett försök att inom en begränsad luftvolym och under kontrollerade förhållanden reproducera det naturfenomen som är känt under namnet "mesocyklon". Detta fenomen förknippas med en del kraftiga stormar (av 'supercell'-typ) och består av en uppátstigande. roterande varmluftpelare, pà sidorna begränsad av kallare luft. Energin i ett sådant system är enorm trots att basytan kan vara ganska blygsam till storleken (mindre än en kvadratkilometer).GENERAL INFORMATION ON THE CURRENT INVENTION This invention has to some extent been inspired by certain turbulent weather conditions, which are characterized by high-energy vortex>. The invention, hereinafter referred to as the tower, is an attempt to conditions reproduce the natural phenomenon known as "mesocyclone". This phenomenon is associated with some strong storms (of the 'supercell' type) and consists of an ascending. rotating hot air column, on the sides limited by colder air. The energy of such a system is huge even though the base area can be quite modest in size (less than a square kilometer).

(U 3 468 224 _Uppfinningen har formen av en upp-och-nervänd tratt. Bas- sektionen kan antingen vara cirkelformad (kon-typen) eller polygon (polygon-typen). Inuti detta torn upprätthålls en kontinuerlig, uppatstigande varmluftsström sä länge som tornet bestràlas av solen. Denna luftström skall sedan användas för olika ändamàl (tillsammans eller vart och ett för sig>f 1) För att generera mekanisk och därefter elektrisk kraft med hjälp av ett turbin- och generatorsystem <= en kraftstation>. 2) För att transportera icke önskvärd luft (rök, smog, dimma, etc.) till högre liggande luftlager i atmosfären <= en skorsten) 3) För att kyla olika objekt eller för att ventilera vissa omráden.The invention takes the form of an upside-down funnel. The base section can be either circular (cone-type) or polygon (polygon-type). Inside this tower a continuous, ascending hot air stream is maintained for as long as the tower. This air stream must then be used for different purposes (together or separately> f 1) To generate mechanical and then electric power using a turbine and generator system <= a power station>. transport unwanted air (smoke, smog, fog, etc.) to higher air layers in the atmosphere <= a chimney) 3) To cool various objects or to ventilate certain areas.

Let primära målet med uppfinningen är att tillhandahålla ren, kostnadseffektiv energi med hjälp av ett system som är relativt enkelt att konstruera och driva.The primary object of the invention is to provide clean, cost-effective energy by means of a system which is relatively simple to design and operate.

Kortfattat består tornet av en yttre, genomskinlig del <'the transparent body'> som släpper igenom solljuset till en inre, opak mörk del <'the dark body'> som omvandlar solljuset till värme. De optimala, relativa proportionerna dessa konstruktioner emellan diskuteras nedan. När tornet är belyst skapas en drivhuseffekt inne i detsamma mellan den genomskinliga och den nßrka delen. 468 221! Genom öppningarna som finns bàde nertill och upptill i tornet strömmar luft kontinuerligt uppåt i tornet. Beroende pà tornets upp-och-nervända trattform accelererar luftströmmen och när sin högsta hastighet nära toppen där diametern är som minst. Det är här som en eller flera vertikalaxlade turbiner skall placeras för att omforma energin i luftströmmen till mekanisk energi.Briefly, the tower consists of an outer, transparent part <'the transparent body'> that lets the sunlight through to an inner, opaque dark part <'the dark body'> that converts the sunlight into heat. The optimal, relative proportions between these constructions are discussed below. When the tower is illuminated, a greenhouse effect is created inside it between the transparent and the narrow part. 468 221! Through the openings that are both at the bottom and at the top of the tower, air flows continuously upwards in the tower. Depending on the upside-down funnel shape of the tower, the air flow accelerates and reaches its highest speed near the top where the diameter is the smallest. This is where one or more vertical shaft turbines are to be placed to convert the energy in the air flow into mechanical energy.

Den mörka delen bör helst vara kon- eller pyramidformad, och dess uppgift är att reducera volymen pà luften som uppvärms inuti tornet och pà detta sätt höja temperaturen pà luften, som är innesluten i mellanrummet mellan den mörka och den genomskinliga delen. Man har funnit att den mörka delen starkt bidrar till att öka energin i luftströmmen, som den har uppmätts med en anemometer i toppen pà tornet. Denna energi, som motsvarar ett visst antal rotationer per tidsenhet. kallas nedan Es ('energy at the summit'>.The dark part should preferably be cone- or pyramid-shaped, and its task is to reduce the volume of air heated inside the tower and in this way raise the temperature of the air, which is enclosed in the space between the dark and the transparent part. It has been found that the dark part strongly contributes to increasing the energy in the air flow, as it has been measured with an anemometer at the top of the tower. This energy, which corresponds to a certain number of rotations per unit of time. below is called Es ('energy at the summit'>.

Man har också funnit att det finns ett väldefinierat samband mellan storleken pà den mörka delen à ena sidan och den genom- skinliga delen à den andra, som ger ett optimalt Es-värde. Om A är det genomsnittliga vertikala avståndet mellan den mörka och den genomskinliga delen (57, i fig. 19) och om B är den genomsnittliga höjden pá den genomskinliga delen, alltså längden pà den del som tar emot solbestralningen (se även 58 i fig. 19), uppnås maximal effekt när A/B befinner sig mellan 0.05 och 0.20. Den ideala utformningen ('The preferred embodiment') skall ha ett A/B-värde som ligger mellan 0.08 och 0.12, och det värde man kommit fram till såsom varande det bästa är omkring 0.10. s 468 224 Dessutom har man funnit att den genomsnittliga basvinkeln a för tornet (se 51, i fig. 17, 18 och 19) är viktig för effektiviteten (Es) i systemet. När a gradvis ökar från utgàngsvärdet O' (plan konstruktion) ökar Es snabbt 1 början. Detta fortgår till dess värdet för a är ungefär 5 - 15°. över dessa värden stiger Es bara långsamt när a ökar. I praktiken betyder detta att ett värde pä a > 10° har antagits som den ideala utformningen. Genom att undersöka den optimala effektiviteten hos tornet beroende pä form och placering pa olika latituder och genom att ta hänsyn till andra tekniska faktorer, som hänger ihop med konstruktionen. har jag kommit fram till att en basvinkel a pà omkring 15° är den mest ideala utformningen ('the most preferred embodiment') (se 51 i fig. 17-19) Man har också funnit att man kan öka systemets effektivitet väsentligt (se Es ovan) genom att sätta in en anordning, här kallad "cyklon", i tornet. Den består företrädesvis av spiralformade ramar ('frames') som är fastsatta pä insidan av mellannivän i tornet (nivä 2, se fig. 1 och 17) pà ett sätt som illustreras i fig. 7 och 8. Den högsta effekten Es får man när cyklonen placeras någonstans nära basen av nivà 2 (se 14 i fig. 1. 17 och 18). En annat alternativ för att få till stånd en vortex i tornet är att sätta igång den vid basen genom specialriktade luftintag av den typ som finns avbildade i fig. 9. Vid ett sädant alternativ bör nivä 1 ha ett cirkelrunt, horisontalt tvärsnitt (d.v.s kon-format, se fig. 20) för att förhindra att det bildas turbulenser i tornet. Det senare alternativet komplicerar_ uppförandet av tornet något (konstruktion av extern typ 468 2213 ['externalltype supporting íramework'], se fig. 5) och har därför inte ansetts vara den utformning som är att föredra i första hand.It has also been found that there is a well-defined relationship between the size of the dark part on one side and the transparent part on the other, which gives an optimal Es value. If A is the average vertical distance between the dark and the transparent part (57, in fig. 19) and if B is the average height of the transparent part, ie the length of the part that receives the solar radiation (see also 58 in fig. 19), maximum power is achieved when A / B is between 0.05 and 0.20. The ideal embodiment ('The preferred embodiment') should have an A / B value between 0.08 and 0.12, and the value that has been arrived at as being the best is around 0.10. s 468 224 In addition, it has been found that the average base angle α of the tower (see 51, in Figs. 17, 18 and 19) is important for the efficiency (Es) of the system. When a gradually increases from the initial value O '(planar construction), Es increases rapidly at the beginning. This continues until the value of a is approximately 5 - 15 °. above these values Es rises only slowly as a increases. In practice, this means that a value of a> 10 ° has been assumed as the ideal design. By examining the optimal efficiency of the tower depending on the shape and location of different latitudes and by taking into account other technical factors associated with the construction. I have come to the conclusion that a base angle a of about 15 ° is the most ideal embodiment ('51 in fig. 17-19) It has also been found that the efficiency of the system can be increased significantly (see Es above) by inserting a device, here called "cyclone", into the tower. It preferably consists of helical frames ('frames') which are attached to the inside of the intermediate level in the tower (level 2, see Figs. 1 and 17) in a manner illustrated in Figs. 7 and 8. The highest effect Es is obtained when the cyclone is placed somewhere near the base of level 2 (see 14 in Figs. 1. 17 and 18). Another alternative for creating a vortex in the tower is to start it at the base by means of special air intakes of the type depicted in Fig. 9. In such an alternative, level 1 should have a circular, horizontal cross-section (ie con- format, see Fig. 20) to prevent turbulence from forming in the tower. The latter alternative complicates the construction of the tower somewhat (construction of external type 468 2213 ['externallype supporting íramework'], see Fig. 5) and has therefore not been considered to be the preferred design in the first place.

Ett annat intressant förhållande är att höjden på nivå 2 (se J! fig. 1 och 17) påverkar systemets effektivitet (Es) direkt. Högre torn ger bättre resultat än lägre och nivå 2 bör vara högre än nivå 1.Another interesting factor is that the height at level 2 (see J! Figs. 1 and 17) directly affects the efficiency (Es) of the system. Higher towers give better results than lower ones and level 2 should be higher than level 1.

Det är möjligt att uppnå effektivitet dygnet runt om den mörka delen byggs så att den lagrar solvärme på dagen och frigör den på natten.It is possible to achieve efficiency around the clock if the dark part is built so that it stores solar heat during the day and releases it at night.

Det är intressant att notera att tornets inre kan användas på många olika sätt. Om man väljer att använda tornets inre, kan den mörka delens interiör upplysas på konstgjord väg eller också kan man göra fönsteröppningar. t.ex. pà nordsidan.It is interesting to note that the interior of the tower can be used in many different ways. If you choose to use the interior of the tower, the interior of the dark part can be illuminated artificially or you can make window openings. for example on the north side.

Förutom kombinationen tornet/solpaneler som omnämns i det följande (se även fig. 12), kan stora torn.hysa idrottsarenor. lekplatser, lagerlokaler, kulturcentra, etc. I utrymmet mellan den yttre, genomskinliga väggen och den mörka delen,'som tar emot solljuset, kunde man odla växter också komma till användning som värmeväxlare, där man använder sig av överskottsvärme av det slag som finns i olika typer av kraftverk (se fig. 14).In addition to the tower / solar panels combination mentioned below (see also Fig. 12), large towers can accommodate sports arenas. playgrounds, storage rooms, cultural centers, etc. In the space between the outer, transparent wall and the dark part, which receives the sunlight, you could grow plants that could also be used as heat exchangers, where you use excess heat of the kind found in different types of power plants (see Fig. 14).

Som en sammanfattning av detta kapitel kan sägas att tornet skall byggas på ett sådant sätt att den optimala utformningen och * de olika delarna används så som de uppmätts och beräknats av gu uppfinnaren. Det mest karakteristiska för tornet är: 1) Existensen av och formen på den genomskinliga delen. 7 468 224 2) Existensen av och formen på den mörka delen och dess relativa dimensioner (Jämfört med motsvarande på den genomskinliga delen). 3) Förekomsten av fasta delar (till exempel spiralformade ramar), fastsatta inuti tornet för att sätta igång en virvelvindsliknande luftström[ Alternativt närvaron av specialdesignade luftintag vid tornets fot för att sätta igång virvelvinden. 4) Placeringen av en eller flera vertikalaxlade turbiner nära eller i toppen pà tornet där de använder den kinetiska energin fran (den roterande och uppàtstigande) virvelvinden.As a summary of this chapter, it can be said that the tower is to be built in such a way that the optimal design and * the various parts are used as measured and calculated by the inventor. The most characteristic of the tower are: 1) The existence of and the shape of the transparent part. 7 468 224 2) The existence and shape of the dark part and its relative dimensions (Compared to the corresponding part of the transparent part). 3) The presence of fixed parts (for example helical frames), fixed inside the tower to start a whirlwind-like air flow [Alternatively, the presence of specially designed air intakes at the foot of the tower to start the whirlwind. 4) The placement of one or more vertical-axis turbines near or at the top of the tower where they use the kinetic energy from (the rotating and ascending) whirlwind.

) Typen av stödjande konstruktion som beror pà vilken typ av vortex man väljer (utvändig konstruktion i de fall vortex sätts igång på nivå 1 och invändig konstruktion för nivå l om vortex initieras ovanför nivå 1).) The type of supporting structure that depends on the type of vortex chosen (external construction in cases where the vortex is started at level 1 and internal construction for level 1 if the vortex is initiated above level 1).

Man maste ha klart för sig att dessa olika anordningar kan kombineras på olika sätt, men en ideal utformning för generering av energi använder alla. Anordning 8) ovan (fasta delar som sätter igång vortex) är inte absolut nödvändiga om tornet endast skall användas som en skorsten av den typ som schematiskt avbildas i fig. 11. $> O\ OO NJ BJ 43k KORT BESÉRIVNING AV ILLUSTRATIÛNEPNH De viktigaste elementen i föreliggande uppfinning illustreras mycket schematiskt i fig. l - 20 nedan.It must be borne in mind that these different devices can be combined in different ways, but an ideal design for energy generation uses all. Device 8) above (fixed parts which initiate vortex) are not absolutely necessary if the tower is to be used only as a chimney of the type schematically depicted in Fig. 11. $> O \ OO NJ BJ 43k BRIEF DESCRIPTION OF ILLUSTRATED OPENH The most important elements in the present invention is very schematically illustrated in Figures 1 - 20 below.

Ingen skala angives eftersom tornet kan uppförstoras till praktiskt taget vilka dimensioner som helst.No scale is specified as the tower can be enlarged to virtually any dimension.

Fig.FIG.

Fig.FIG.

Fig.FIG.

Fig.FIG.

Fig.FIG.

Fig.FIG.

Fig.FIG.

Fig.FIG.

Pig.Pig.

Fig.FIG.

Fig.FIG.

Fig.FIG.

Fig.FIG.

Fig.FIG.

Fig.FIG.

Fig. ll 13 14 16 Tvärsnitt genom vertikalaxlarna pà tornet. Tvà olika utformningar visas.Fig. Ll 13 14 16 Cross section through the vertical axes of the tower. Two different designs are shown.

Tre projektioner av tornet.Three projections of the tower.

Förlängningar för luftintagen.Extensions for air intakes.

Olika möjliga former pà tornet.Different possible shapes of the tower.

Extern konstruktion.External construction.

Extern/intern konstruktion.External / internal construction.

Ramar för att framkalla en motsols~vortex.Frames to induce a counterclockwise ~ vortex.

Ramar för att framkalla en motsols-vortex.Frames to induce a counterclockwise vortex.

Specialdesignade luftintag vid foten av tornet för att framkalla en motsols-vortex.Specially designed air intakes at the base of the tower to induce a counterclockwise vortex.

Olika projektioner av en vindfángare, placerad pà toppen av tornet.Different projections of a wind catcher, placed on top of the tower.

Tornet använt som solskorsten.The tower used as the sun chimney.

En kombination av torn och solpaneler.A combination of towers and solar panels.

Anordning för kylning av solpaneler.Device for cooling solar panels.

Tornet använt som värmeväxlare för ett kraftverk.The tower used as a heat exchanger for a power plant.

En tecknares bild av ett landskap med tre torn.An artist's image of a landscape with three towers.

Fotografi av en av de småskaliga modeller som användes för mätning av parametrar. 11 9 468 224 Fig. 17 Den mest ideala utformningen (polygonal bas).Photograph of one of the small-scale models used for measuring parameters. 11 9 468 224 Fig. 17 The most ideal design (polygonal base).

Fig. 18 Några detaljer på den mest ideala utformningen.Fig. 18 Some details on the most ideal design.

Fig. 19 Några parametrar på den mest ideala utformningen.Fig. 19 Some parameters of the most ideal design.

Fig. 20 Ideal utformning (konisk tratt-typ).Fig. 20 Ideal design (conical funnel type).

BESKRIVNING AV UPPFINWINGEN Fig. 1 visar vertikala tvärsnitt genom symmetriaxlarna på två torn. Figuren visar de viktigaste komponenterna och den drivande mekanismen. Tornet är indelat i tre huvudnivåer, 1, 2 och 3. Var och en av dem har en speciell funktion som beskrivs i det följande. Ett torn med "slät" design avbildas i 4. Ett annat med "linjär" profil (till exempel två koner på varandra) visas i 5.DESCRIPTION OF THE INVENTION Fig. 1 shows vertical cross-sections through the axes of symmetry of two towers. The figure shows the most important components and the driving mechanism. The tower is divided into three main levels, 1, 2 and 3. Each of them has a special function described in the following. A tower with a "smooth" design is depicted in 4. Another with a "linear" profile (for example two cones on top of each other) is shown in 5.

NIVÅ 1 har en yttre, genomskinlig vägg(6)(den genomskinliga delen) som stöttas av konstruktioner av den typ som avbildas i fig. 5 och 6. Inuti tornet och co-axialt med detsamma har man uppfört en mörk, pyramid- eller konformad konstruktion (den mörka delen) (7). Nivå lzs huvudsakliga funktion är att fånga upp solljuset genom den genomskinliga delen och att förvandla det till värme (vibrationer med längre våglängd) på den mörka delen. Den genomskinliga delen (6) är tillverkad av ett material som effektivt stoppar värme- och infraröd strålning från att slippa ut ur tornet (glas och de flesta plastmaterial duger). Som ett resultat av detta skapas en drivhuseffekt i utrymmet (8) mellan den genomskinliga och den mörka delen. En luftdensitetsinversion uppstår på så sätt i 8. Genom att det finns öppningar.vid foten <9) och vid toppen (10) av tornet underhåller man en kontinuerlig 468 224 ström av~uppátgàende luft i tornet, och detta pàgàr så länge som tornet är belyst. Man har visat att den mörka delens viktigaste funktion är att reducera volymen luft som värms upp i tornet och pà sa sätt höja temperaturen pà denna luft.LEVEL 1 has an outer, transparent wall (6) (the transparent part) which is supported by structures of the type depicted in Figs. 5 and 6. Inside the tower and co-axially with it, a dark, pyramid- or cone-shaped has been erected. construction (the dark part) (7). Level lz's main function is to capture sunlight through the transparent part and to turn it into heat (vibrations with longer wavelengths) on the dark part. The transparent part (6) is made of a material that effectively stops heat and infrared radiation from escaping from the tower (glass and most plastic materials are sufficient). As a result, a greenhouse effect is created in the space (8) between the transparent and the dark part. An air density inversion thus occurs in 8. By having openings.at the base <9) and at the top (10) of the tower a continuous 468 224 stream of ~ ascending air is maintained in the tower, and this lasts as long as the tower is lit. It has been shown that the most important function of the dark part is to reduce the volume of air heated in the tower and thus raise the temperature of this air.

NIVÅ 2 skall helst vara konisk till formen och kan antingen ha en jämn profil <4 i fig. 1 och 20) eller uppföras sa att man sätter ett antal koner ovanpå varandra (54 i fig. 18). Väggarna pà nivå 2 behöver inte nödvändigtvis vara genomskinliga. De bör vara av relativt motstándskraftigt material och ha en jämn inneryta för att tala den hårda påfrestning de utsätts för av den uppàtstigande virvelvinden. Man har funnit att den kraftigaste luftströmmen (uppmätt i 11) erhålles med någon form av roterande-uppàtgàende luftström (13). Man kan nà denna effekt pà tvà olika sätt; se nedan.LEVEL 2 should preferably be conical in shape and can either have a smooth profile <4 in Figs. 1 and 20) or be constructed so that a number of cones are placed on top of each other (54 in Fig. 18). The level 2 walls do not necessarily have to be transparent. They should be of relatively resistant material and have a smooth inner surface to withstand the hard stress they are exposed to by the rising whirlwind. It has been found that the strongest air flow (measured in 11) is obtained with some form of rotating-ascending air flow (13). You can achieve this effect in two different ways; see below.

NIVÅ S svarar mot den region där tvärsnittet genom tornet är som minst och där därför den uppàtstigande luftströmmen när sin högsta velocitet. Det är här en vertikalaxlad turbin skall placeras (11, 43). Turbin- och transformatorsystemet bör byggas så att det kan omforma ett maximum av den kinetiska energin i vortex till mekanisk/elektrisk energi. En vinddriven avgasventil ) kan byggas in i toppen pà tornet för att höja turbinens/ turbinernas effekt.LEVEL S corresponds to the region where the cross section through the tower is the smallest and where therefore the rising air flow reaches its highest velocity. This is where a vertical shaft turbine should be placed (11, 43). The turbine and transformer system should be built so that it can convert a maximum of the kinetic energy in the vortex to mechanical / electrical energy. A wind-driven exhaust valve) can be built into the top of the tower to increase the turbine (s)'s power.

Fig. 2 visar ett torn av typ 5 fran olika hall. 15>= fràn sidan, lö = uppifrån, 17 = i fàgelperspektiv.Fig. 2 shows a tower of type 5 from different halls. 15> = from the side, Sat = from above, 17 = in bird's eye view.

Pig. 3 visar pà möjligheterna att bygga ut (18) luftintagen <9) vid foten av tornet till valfritt läge (se även fig. 11): Pig. 4 visar olika profiler som tornet kan ges beroende pà 468 224 ll hur\det skall användas, tillgängligt utrymme, solljus etc.Pig. 3 shows the possibilities of expanding (18) the air intakes <9) at the foot of the tower to any position (see also fig. 11): Fig. 4 shows different profiles that the tower can be given depending on 468 224 ll how it is to be used, available space, sunlight etc.

Fig. 5 visar schematiskt en extern konstruktion(18) som skall användas när vortex sätts igång på nivå 1 (se fig. 9). I samtliga fall måste de genomskinliga panelerna (20 och 23) placeras på ett sådant sätt att ingen varmluft kan slippa ut, men så att det blir utrymme nog för utvidgning eller små relativa rörelser.Fig. 5 schematically shows an external construction (18) to be used when the vortex is started at level 1 (see Fig. 9). In all cases, the transparent panels (20 and 23) must be placed in such a way that no hot air can escape, but so that there is enough space for expansion or small relative movements.

Fig. 6 visar en typ av intern (nivå 1) och extern (nivå 2 och 3) konstruktion att användas när vortex initieras på nivå 2 (22, se även fig. 1 och 17). En sektion av den (interna) konstruktionen syns genom en öppning 1 ytterväggen <21ï.Fig. 6 shows a type of internal (level 1) and external (level 2 and 3) construction to be used when vortexing is initiated at level 2 (22, see also Figs. 1 and 17). A section of the (internal) structure is visible through an opening in the outer wall <21ï.

På fig. 7 avbildas de ramar (26) som skall monteras på insidan av nivå 2 för att få igång en virvelvindsliknande luftström högre upp 1 tornet. 24 = från sidan, 25 = uppifrån.Fig. 7 depicts the frames (26) to be mounted on the inside of level 2 to start a whirlwind-like air flow higher up in the tower. 24 = from the side, 25 = from the top.

Fig. 8 visar en annan typ av ram (31) för igångsättning av en vortex i tornet. 27 = underifrån, 28 = uppifrån, 29-30 = i fågelperspektiv underifrån, resp. uppifrån.Fig. 8 shows another type of frame (31) for starting a vortex in the tower. 27 = from below, 28 = from above, 29-30 = in bird's eye view from below, resp. from above.

Fig. 9 visar olika typer av öppningar (34) vid foten av tornet för att initiera en vortex-liknande luftström som börjar på nivå 1. 32 = i fågelperspektiv, 33 = projektioner uppifrån. , Fig. 10 visar en "aktiv avgasventil" på toppen av tornet för att höja effekten på turbinen/turbinerna. 35 = från sidan,36 = uppifrån, 37 = underifrån, 38 - 39 = i fågelperspektiv.Fig. 9 shows different types of openings (34) at the base of the tower to initiate a vortex-like air flow beginning at level 1. 32 = in bird's eye view, 33 = projections from above. Fig. 10 shows an "active exhaust valve" on top of the tower to increase the power of the turbine (s). 35 = from the side, 36 = from above, 37 = from below, 38 - 39 = in bird's eye view.

Den lampskärmsliknande anordningen(4CÛär fastsatt på toppen av tornet med konstruktioner av den typ som visas i 41 - 42. Naturlig vind, som kommer in i anordningen underifrån. får till effekt att lufttrycket blir lågt omedelbart ovanför turbinen (43) och detta höjer då turbinens effekt. 46 224 Ö 12 Fig. 11 illustrerar hur man kan använda tornet som en soldriven skorsten för att rena smog fràn ett industri- eller bostadsområde och avgaser fràn fordon i en tunnel. För en sådan användning maste den mörka delen finnas med men cyklonen kan uteslutas (om sà önskas). Tornet bör också vara tillräckligt högt för att bryta igenom den inversion i luftlagren som ibland inträffar över en del större städer. I Fig. 12 visar en kombination av tornet och solpaneler (44) där de senare bade avkyls och skyddas av tornet.The lampshade-like device (4CÛ is attached to the top of the tower with structures of the type shown in 41 - 42. Natural wind, which enters the device from below. Has the effect that the air pressure becomes low immediately above the turbine (43) and this then raises the turbine's. 46 224 Ö 12 Fig. 11 illustrates how to use the tower as a solar-powered chimney to clean smog from an industrial or residential area and exhaust fumes from vehicles in a tunnel. For such use, the dark part must be included but the cyclone can The tower should also be high enough to break through the inversion of the air bearings that sometimes occurs over some larger cities. Fig. 12 shows a combination of the tower and solar panels (44) where the latter both cool and protected by the tower.

Fig. 13 är en spin-off effekt av det som visas i Fig. 12. En solpanel(45)förlängs uppàt med en mörk panel (46 analogt med den mörka delen). Den täcks pà ett visst avstånd av en genomskinlig panel(47Å Längsidorna(48)pà den här làdliknande anordningen är stängda. Den är förseglad med öppningar nertill och upptill så att luften kan cirkulera fritt. När den exponeras för solljus bildas en uppåt-stigande luftström som kyler solpanelerna. Den mörkare panelen är här placerad ovanför solcellerna sä ett den uppvärmda luften inte skall passera över dem.Fig. 13 is a spin-off effect of that shown in Fig. 12. A solar panel (45) is extended upwards with a dark panel (46 analogous to the dark part). It is covered at a certain distance by a transparent panel (47Å The longitudinal sides (48) of this box-like device are closed. It is sealed with openings at the bottom and top so that the air can circulate freely. When exposed to sunlight, an upward rising air stream is formed. The darker panel is here placed above the solar cells so that the heated air does not pass over them.

Fig. 14-16 behöver ingen annan beskrivning än den som ges här DVBXII.Figs. 14-16 need no other description than that given here DVBXII.

DEN MEST IDEALA UIFORHWINGEN (Pïg. 17) Den mest ideala utformningen är designad så att tornet uppnår högsta möjliga effekt och så att uppförandet förenklas.THE MOST IDEAL UIFORHWING (Fig. 17) The most ideal design is designed so that the tower achieves the highest possible effect and so that the construction is simplified.

Utformingen tar också hänsyn till estetiska värden. Fig. 17 - 19 468 224 13 visar en schematisk avbildning där 49 visar tornet från sidan och 50 uppifrån.The design also takes into account aesthetic values. Figs. 17 - 19 468 224 13 show a schematic view where 49 shows the tower from the side and 50 from above.

På nivå 1 har såväl den genomskinliga som den mörka delen formen av avhuggna pyramider med polygonal bas. Av skäl som diskuterats ovan är basvinkeln a (51) 15' både för den genomskinliga@)och den mörka delen<7).Konstruktionen som stöttar nivå l (52, 53) är av den interna typen (se 21 i fig. 6). Den genomskinliga delen vilar sålunda på en konstruktion(5E] som i sin I tur vilar på kolonner @Ü% som vilar på marken. Den mörka delen (73 är ko-axial mot tornet. Den skall vara så stor att relationen 57/58 i fig. 19 (se A/B ovan) är ungefär 0.1.At level 1, both the transparent and the dark part have the shape of carved pyramids with a polygonal base. For reasons discussed above, the base angle α (51) is 15 'for both the transparent @) and the dark part <7). The structure supporting level 1 (52, 53) is of the internal type (see 21 in Fig. 6). . The transparent part thus rests on a structure (5E] which in turn rests on columns @ Ü% which rest on the ground.The dark part (73 is co-axial towards the tower. It must be so large that the relation 57/58 in Fig. 19 (see A / B above) is approximately 0.1.

Konstruktionen (56) på nivå 2 och 3 är placerad utvändigt på tornet (54), som är uppbyggt av avhuggna koner av varierande storlek, placerade ovanpå varandra. Skarven (55) mellan nivå l (pyramid) och nivå 2 (kon) måste vara relativt jämn för att förhindra att det bildas turbulenser i den uppåtgående luftströmmen. En cyklon (14) är placerad nära basen på nivå 2.The structure (56) on levels 2 and 3 is placed externally on the tower (54), which is built up of cut-out cones of varying size, placed on top of each other. The joint (55) between level 1 (pyramid) and level 2 (cone) must be relatively smooth to prevent turbulence from forming in the rising air flow. A cyclone (14) is located near the base at level 2.

Nivå 3, som rymmer turbin- och generatorsystemet för generering av elektricitet, ligger närmast toppen på tornet (43). Den vertikalaxlade turbinen/turbinerna skall transformera den kinetiska energin i den uppåtstigande virvelvinden till mekanisk/elektrisk energi.Level 3, which houses the turbine and generator system for generating electricity, is located closest to the top of the tower (43). The vertical axis turbine (s) shall transform the kinetic energy of the ascending whirlwind into mechanical / electrical energy.

Fig. 20 visar en alternativ. ideal utformning med jämn profil och cirkelrunda horisontala sektioner (den upp-och-nervända tratten>, som förmodligen är svårare att uppföra än den förra, men som ger mycket estetiska linjer.Fig. 20 shows an alternative. ideal design with even profile and circular horizontal sections (the upside-down funnel>, which is probably more difficult to build than the previous one, but which gives very aesthetic lines.

Claims (2)

NJ Ä) $> 14 I>aat:ear1t:}NJ Ä) $> 14 I> aat: ear1t:} 1. Soldriven vindkraftstation k ä n n e t e C k n a d av: a) En baskonstruktion som är genomskinlig, b) C) åtminstone 'till (6), till sitt inre och som är försedd med anordningar som släpper in luft från omgivningen till sitt inre,vid eller nära sin lägre del (9, l9)í '_ större delen som släpper in solenergi En övre, tubformad eller konisk del (12), som är öppen i toppen och som är förbunden med den lägre delen så att hela konstruktionen får formen av en upp-ochnervänd tratt. Inre anordningar i sagda baskonstruktion för att definiera ett periferiskt mellanrum mellan insidan av sagda bas- konstruktion och inre anordningar- (7). Sagda volynx har ett i huvudsak sagda baskonstruk- tion och sagda inre anordningar (57) varvid baskonstruk- - jämnt djup mellan tion har Q som genomsnittligt längd på sin genomskinliga del uppåt (58) och Q som genomsnittligt djup pà sagda (57), proportionen mellan A och § (A/B) skall ligga mellan ca. 0.05 till 0.20, och skall helst vara 0.10 1 0.0A solar-powered wind turbine is known as: a) a base structure which is transparent, b) C) at least 'to (6), to its interior and which is provided with devices which let in air from the surroundings to its interior, at or near its lower part (9, l9) í '_ the larger part that lets in solar energy An upper, tubular or conical part (12), which is open at the top and which is connected to the lower part so that the whole construction takes the form of an upside-down funnel. Internal devices in said base structure for defining a peripheral space between the inside of said base structure and internal devices- (7). Said volynx has a substantially said base structure and said internal devices (57), the base structure having an even depth between tens having Q as the average length of its transparent part upwards (58) and Q as the average depth of said (57), the proportion between A and § (A / B) shall be between approx. 0.05 to 0.20, and should preferably be 0.10 1 0.0 2. Sagda periferiska mellanrum står i periferiska utrymme förbindelse med det inre utrymmet av sagda övre, tubformade eller koniska del. Sagda inre anordningar arrangeras helst så att de samlar in solenergi för att. därigenom förbättra uppvärmningen av luften i sagda periferiska utrymme (8) med hjälp av solljuset som tränger in genom baskonstruktion. Sådan upphettad luft kommer att stiga uppåt i sagda utrymme, upp till sagda tubformade eller koniska del och ut genom sagda öppning i dess topp (10). Ersättningsluft strömmar automatiskt in genom öppningarna (9) vid foten av sagda baskonstruktion. Sagda inre anordningar skall vara mörka, helst svarta. 468 224 15 d) Anordningar (typ 14, 24-26, 27-31, 32-34) som medel för att sätta igång en vortex-liknande luftström i sagda, övre, tubformade, koniska del. Soldriven vindkraftstation enligt krav 1. k ä n n e t e c k- n a d av en anordning i toppen av tubformade, konisk del för utvinning av den kinetiska energin i. luftströmmen som passerar genom den (43). Soldriven vindkraftstation enligt krav 1 eller 2 k ä n- n e t e c k n a d av att baskonstruktionen i den vertikala sektionen bildar en basvinkel (51), relativ till den hori- zontala, som ligger mellan ca. 89 259, och helst är 15:59. Soldriven vindkraftstation enligt krav 1 eller 2 k ä n- n e t e c k n a d av att sagda virvelvind anordningar (typ 24-26, eller 27-31) igàngsättes i den lägre delen av den övre, tubformade, koniska del (14). Soldriven vindkraftstation enligt krav 1 eller 2 k ä n- n e t e c k n a d av att sagda virvelvind anordningar (typ 32-34) igàngsättes i den lägre delen av baskonstruktionen (19). Soldriven vindkraftstation enligt krav 1 eller 2 k ä n- n e t e c k n a d av att formen på sagda inre anordningar motsvarar formen pà sagda baskonstruktion, där sagda former helst bör vara koniska (15-17, 20) eller pyramidformade (23, 49-50). Soldriven vindkraftstation enligt krav 1 eller 2 k ä n- n e t e c k n a d av att solceller eller solpaneler är inmonterade på sagda inre anordningar i sagda periferiska utrymme (44).Said peripheral spaces are in peripheral space connected to the inner space of said upper, tubular or conical part. Said internal devices are preferably arranged so that they collect solar energy in order to. thereby improving the heating of the air in said peripheral space (8) by means of the sunlight penetrating through the base structure. Such heated air will rise upwards in said space, up to said tubular or conical part and out through said opening in its top (10). Replacement air automatically flows in through the openings (9) at the base of said base structure. Said internal devices should be dark, preferably black. 468 224 15 d) Devices (types 14, 24-26, 27-31, 32-34) as means for initiating a vortex-like air flow in said, upper, tubular, conical part. Solar-powered wind power station according to claim 1, characterized by a device at the top of a tubular, conical part for extracting the kinetic energy in the air stream passing through it (43). Solar-powered wind power station according to claim 1 or 2, characterized in that the base structure in the vertical section forms a base angle (51), relative to the horizontal, which lies between approx. 89 259, and preferably 15:59. Solar-powered wind power station according to claim 1 or 2, characterized in that said vortex wind devices (types 24-26, or 27-31) are initiated in the lower part of the upper, tubular, conical part (14). Solar-powered wind power station according to claim 1 or 2, characterized in that said vortex wind devices (types 32-34) are started in the lower part of the base structure (19). Solar-powered wind power station according to claim 1 or 2, characterized in that the shape of said internal devices corresponds to the shape of said base structure, where said shapes should preferably be conical (15-17, 20) or pyramid-shaped (23, 49-50). Solar-powered wind power station according to claim 1 or 2, characterized in that solar cells or solar panels are mounted on said internal devices in said peripheral space (44).
SE8900602A 1989-02-21 1989-02-21 Solar-powered wind-power station SE468224B (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE8900602A SE468224B (en) 1989-02-21 1989-02-21 Solar-powered wind-power station

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE8900602A SE468224B (en) 1989-02-21 1989-02-21 Solar-powered wind-power station

Publications (3)

Publication Number Publication Date
SE8900602D0 SE8900602D0 (en) 1989-02-21
SE8900602L SE8900602L (en) 1990-08-22
SE468224B true SE468224B (en) 1992-11-23

Family

ID=20375123

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE8900602A SE468224B (en) 1989-02-21 1989-02-21 Solar-powered wind-power station

Country Status (1)

Country Link
SE (1) SE468224B (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102692024A (en) * 2012-01-14 2012-09-26 河南科技大学 Device and method for exhausting waste gas by utilizing industrial waste heat
CN105298755A (en) * 2015-11-13 2016-02-03 吉林大学 Axial solar energy wind power collection and generation device
CN105545345A (en) * 2016-02-29 2016-05-04 重庆交通大学 Highway tunnel natural ventilation method and system based on chimney effect
FR3138928A1 (en) * 2022-08-19 2024-02-23 Alban Marie Jean Henri Salvat Renewable energy conversion plant

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102692024A (en) * 2012-01-14 2012-09-26 河南科技大学 Device and method for exhausting waste gas by utilizing industrial waste heat
CN105298755A (en) * 2015-11-13 2016-02-03 吉林大学 Axial solar energy wind power collection and generation device
CN105298755B (en) * 2015-11-13 2018-05-08 吉林大学 Axialmode solar energy wind gathering power generation device
CN105545345A (en) * 2016-02-29 2016-05-04 重庆交通大学 Highway tunnel natural ventilation method and system based on chimney effect
FR3138928A1 (en) * 2022-08-19 2024-02-23 Alban Marie Jean Henri Salvat Renewable energy conversion plant

Also Published As

Publication number Publication date
SE8900602D0 (en) 1989-02-21
SE8900602L (en) 1990-08-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kasaeian et al. A review on solar chimney systems
US10184453B1 (en) System for extracting energy from wind and thermal gradients
US8210817B2 (en) Wind turbine utilizing wind directing slats
US7026723B2 (en) Air filtering chimney to clean pollution from a city and generate electric power
US9453494B2 (en) Building integrated wind energy power enhancer system
US9140236B2 (en) Wind turbine utilizing wind directing slats
US7086823B2 (en) Atmospheric vortex engine
US8207625B1 (en) Electrical power generating arrangement
US7946802B1 (en) Wind turbine utilizing wind directing slats
US10280900B1 (en) Omnidirectional building integrated wind energy power enhancer system
US10337504B1 (en) Solar chimney for power production using fresnel lens
WO2004036039A1 (en) Solar tower
CA2607872A1 (en) Building integrated air flow generation and collection system
Jemli et al. Experimental investigation of solar tower with chimney effect installed in CRTEn, Tunisia
EP3165763A1 (en) A cyclonic wind energy converter
SE468224B (en) Solar-powered wind-power station
WO2015052544A2 (en) Enclosed solar chimney power plant
WO2000042320A1 (en) Unbounded vortical chimney
KR20110129249A (en) Wind power generating appratus using high-rise building
US8115332B2 (en) Solar-initiated wind power generation system
JP2013217206A (en) Photovoltaic and wind power generator
JP3029953U (en) Wind power generator with updraft accelerator by a chimney-shaped double structure
Ridwan et al. Design and experimental test for solar chimney power plant: Case study in Riau Province, Indonesia
AU780068B2 (en) Improvements to solar heat engines and industrial chimneys
RU2737412C1 (en) Wind-catching and wind-producing helio-aerodynamic multifunctional device (wwhmd)

Legal Events

Date Code Title Description
NAL Patent in force

Ref document number: 8900602-7

Format of ref document f/p: F

NUG Patent has lapsed

Ref document number: 8900602-7

Format of ref document f/p: F