DE102005047559A1

DE102005047559A1 - Verfahren und Anlage zur Umwandlung von potentieller Energie in elektrische Energie

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Publication number: DE102005047559A1
Application number: DE102005047559A
Authority: DE
Inventors: Florian Diller; Frank Benkert; Stephan Helmrich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-10-05
Filing date: 2005-10-04
Publication date: 2006-05-04

Abstract

Verfahren zur Umwandlung von potentieller Energie in elektrische und/oder thermische Energie, durch Einwirken auf ein Betriebsmedium in einer ersten technischen Applikation, bei welcher die chemische und/oder physikalische Dichte und/oder Masse des Betriebsmediums erhöht werden, und durch anschließendes Einwirken auf das Betriebsmedium in wenigstens einer zweiten technischen Applikation, bei welcher die chemische und/oder physikalische Dichte und/oder die Masse des Betriebsmediums vermindert werden, wobei die zweite Applikation auf einem tiefer gelegenen Höhenniveau als die erste Applikation durchgeführt wird und nach seiner Veränderung in der ersten Applikation das dortige Betriebsmedium mit Hilfe einer natürlichen Schwerkraft unter Umwandlung seiner potentiellen Energie in kinetische und anschließend elektrische Energie nach unten in den tiefer gelegenen Einwirkungsbereich der zweiten Applikation gebracht wird und nach seiner Veränderung in der zweiten Applikation das dortige Betriebsmedium mit Hilfe einer Auftriebskraft unter Umwandlung seiner potentiellen Energie in kinetische Energie nach oben in den höher gelegenen Einwirkungsbereich der ersten Applikation gebracht wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Umwandlung von potentieller Energie in elektrische und/oder thermische Energie sowie eine Vorrichtung/Anlage zur Durchführung dieses Verfahrens.

Vorrichtungen zur Gewinnung von elektrischer Energie aus potentieller Energie sind seit langem bekannt. Insbesondere bei der Nutzung von Wasserkraft wird Energie aus dem natürlichen Kreislauf der Verdampfung und des Aufsteigens von Wasser, der Kondensation mit anschließendem Niederschlag und der daraus resultierenden erhöhten potentiellen Energie des Wassers genutzt. Die derartig gewonnene potentielle Energie resultiert mittelbar aus der Sonnenenergie, mit deren Hilfe das Wasser verdampft und durch Thermik nach oben transportiert wird.

Nachteilig an einer derartigen mittelbaren Nutzung der Sonnenenergie sind vor allem die notwendigen geografischen und geologischen Voraussetzungen sowie der enorme Flächenverbrauch durch die benötigten Wasserspeicher. Es ist nämlich zur Nutzung der Wasserkraft nahezu immer notwendig, einen Speicher zum Aufstauen bzw. Zurückhalten eines Wasserlaufs zu errichten, so dass ein größerer See mit einem entsprechenden Flächenverbrauch entsteht. Zusätzlich sind derartige Stauseen nur dann möglich, wenn sich der Wasserlauf zum einen in einem Tal mit entsprechend geneigten Talflanken befindet und zum anderen die Talflanken eine entsprechende Dichtigkeit gegen das Durchdringen des Wassers aufweist. Ist diese Dichtigkeit der Talflanken nicht gegeben, so versickert ein Großteil des Wassers in die Talflanken und steht nicht zur Nutzung zur Verfügung. Aus diesem Grund sind insbesondere in Europa die möglichen Standorte zur wirtschaftlichen Gewinnung von Energie aus Wasserkraft nahezu erschöpft. Aber auch in anderen Ländern, in denen es noch Möglichkeiten zur direkten Nutzung der Wasserkraft gibt, geht diese Nutzung immer einher mit der Zerstörung großer Naturflächen, oft der Umsiedlung vieler Menschen und nicht zu vergessen den betrieblichen Problemen wie Sedimentablagerungen und Eingriffen in den natürlichen Wasserhaushalt des Wasserlaufs.

Auf der anderen Seite existiert die direkte Nutzung der Sonnenenergie beispielsweise durch Photovoltaikanlagen (Solarzellen) oder Sonnenkollektoren. Nachteilig an dieser Nutzungsform ist vor allem die Abhängigkeit von einer möglichst hohen Sonnenscheindauer, wodurch diese Form der Nutzung der Sonnenenergie nur in entsprechend geeigneten Klimazonen sinnvoll ist.

Ferner ist angesichts der begrenzten Vorräte an fossilen Brennstoffen und dem Gefahrenpotential sowie dem nicht gelösten Entsorgungsproblem bei der Kernenergie eine verstärkte auch mittelbare Nutzung der Sonnenenergie wünschenswert. Dies gilt insbesondere, da schon wenige Promille der auf die Erde eingestrahlten Sonnenenergie zur Deckung des derzeitigen Energiebedarfs der Menschheit ausreichend wären.

Es stellt sich daher die Aufgabe, ein Verfahren zur Nutzung von regenerativen Energiequellen zur Verfügung zu stellen, das zum einen mit einem relativ geringen Verbrauch an Fläche einhergeht und zum anderen möglichst unabhängig von der Klimazone des Betriebsorts ist.

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß Anspruch 1 und die Vorrichtung bzw. Anlage gemäß Anspruch 14 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den Unteransprüchen.

Die Erfindung beruht auf der Ausnutzung der Wirkung der Gravitation auf Medien mit unterschiedlicher Dichte und einer daraus resultierenden Relativbewegung.

Hierbei wird durch physikalische bzw. chemische Einflussnahme auf das Betriebsmedium bzw. seiner Komponenten eine Änderung der Dichte herbeigeführt. Entsprechend der physikalischen Gegebenheiten kann so ein Auftrieb bzw. Abtrieb des Mediums in seiner Umgebung erreicht werden. Dieser Auftrieb bzw. Abtrieb kann sowohl separat, wie auch in Kombination genutzt werden.

In Kombination betrachtet kann die Vorrichtung in eine Auftriebs- und eine Abtriebssektion unterteilt werden. Durch Änderung der Dichte des Betriebsmediums mit Hilfe von physikalischen oder chemischen Prozessen erreichen wir auftriebsseitig eine niedrigere Dichte des gesamten Mediums bzw. einiger seiner chem. Komponenten in Relation zu seiner bzw. deren Umgebung. Das bedeutet, dass die Gravitation aufgrund der unterschiedlichen Dichten des Betriebsmediums und seiner Umgebung dem Medium potentielle oder kinetische Energie zuführt. Für den Fall der separaten Nutzung dieser Sektion kann die so eingebrachte Energie zusammen mit dem Medium der Anlage entnommen und entsprechend genutzt werden.

Genauso kann durch entsprechende Änderung der Dichte des Betriebsmediums an geeigneter Stelle ein Abtrieb erzielt werden. Hierfür wird das Medium auf eine höhere Dichte als seine Umgebung gebracht. Diese Dichteänderung wird durch physikalische oder chemische Einflussnahme erzielt und führt entsprechend zur Zunahme von potentieller bzw. kinetischer Energie im Medium durch das Einwirken der Gravitation.

Durch Kombination beider Einheiten entsteht bei entsprechendem Aufbau eine Vorrichtung mit minimaler Leckage, wobei die in der Auftriebs- und Abtriebssektion durch technische Massnahmen entnehmbare Energie sowohl für den Selbsterhalt, wie auch zur weiteren Nutzung zur Verfügung steht.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Umwandlung von potentieller Energie in elektrische bewegt sich zumindest ein Teil eines Betriebsmediums in einen Kreislauf. Im Verlaufe dieses Kreislaufs wird zunächst durch eine technische Applikation A, die sich auf einem Höhenniveau h1 befindet, die chemische und/oder physikalische Dichte und/oder Masse des Betriebsmediums erhöht. Anschließend wird das Betriebsmedium unter Ausnutzung seiner potentiellen Energie, die aus dem Schwerkraftfeld der Erde resultiert, auf ein niedrigeres Höhenniveau h2 gebracht, wobei sich die potentielle Energie des Betriebsmediums in kinetische Energie umwandelt, die im Verlaufe des Transports dann zur Erzeugung elektrischer Energie genutzt werden kann. Nach der Gewinnung der elektrischen Energie wird das Betriebsmedium in eine zweite technische Applikation B gebracht, in der seine chemische bzw. physikalische Dichte und/oder Masse wieder verringert wird. Durch die derart verringerte Masse und/oder Dichte kann das Betriebsmedium mit einem geringen Aufwand an potentieller Energie zurück zur Applikation B gebracht werden. Vorteilhaft kann eine im Anschluss an die zweite Applikation B bestehende Auftriebskraft zum Transport des Betriebsmediums zurück zur ersten Applikation A genutzt werden. Die dabei entstehende kinetische Energie des Betriebsmediums kann je nach Auslegung des Betriebsmediums und der daher zur Verfügung stehenden potentiellen Auftriebsenergie ebenfalls zur Erzeugung von elektrischer Energie genutzt werden. Zur Erzeugung dieser Auftriebskraft ist es zweckmäßig, wenn das Betriebsmedium im Anschluss an die zweite Applikation B eine geringere Dichte als das umgebende Medium aufweist oder wenn auf der Auftriebsseite ein Hilfsmedium genutzt wird, das eine höhere Dichte und/oder Masse als das Betriebsmedium aufweist. Bei einer derartig geschalteten Auftriebsseite zwischen der zweiten Applikation B und der ersten Applikation A kann das Betriebsmedium auf einfache und technisch unkomplizierte Art und Weise wieder auf das Höhenniveau der ersten Applikation a gebracht werden.

Es sollte allerdings beachtet werden, dass als Hilfsmedium für den Transport des Betriebsmediums von der zweiten Applikation b zur ersten Applikation A ein umgebendes Medium verwendet wird, das keine Reaktion, insbesondere chemischer Art, mit dem Betriebsmedium eingehen kann. Vorzugsweise wird daher auf der Auftriebsseite des Kreislaufs ein Hilfsmedium verwendet, das inert ist. Als inert bezeichnet man chemische Verbindungen oder Atome, die eine vollständig gefüllte äußere Elektronenhülle aufweisen und daher chemisch besonders stabil bzw. reaktionsträge sind. Als inertes Gas bietet sich beispielsweise Argon an, das als Edelgas einerseits über ein relativ hohes Atomgewicht und andererseits über eine vollständig besetzte äußere Elektronenhülle verfügt. Soll als Hilfsmedium eine Flüssigkeit zum Einsatz kommen, so kann beispielsweise Wasser verwendet werden, bei dem die freien Elektronen der beiden Wasserstoffatome die beiden freien Plätze in der Elektronenhülle des Sauerstoffs ausfüllen, wodurch auch das Wasser chemisch sehr stabil ist.

Die potentielle Energie lässt sich im erfindungsgemäßen Verfahren besonders vorteilhaft nutzen, wenn das Betriebsmedium in der ersten Applikation A durch das Zusammenführen wenigstens zweier Komponenten gebildet wird. Das derart gebildete Betriebsmedium weist eine höhere Masse die Einzel-Komponenten auf und kann daher eine größere Menge an potentieller Energie für die Umwandlung in kinetische und anschließend in elektrische Energie freisetzen. Um den Kreislauf bei einer derart gebildeten Ausführungsform der Erfindung aufrechterhalten zu können, ist es vorteilhaft, wenn das Betriebsmedium in der zweiten Applikation B wieder in wenigstens zwei Komponenten zerlegt wird. Vorzugsweise sollte zumindest eine der dabei entstehenden Komponenten identisch mit einer der in der technischen Applikation A verwendeten Komponenten sein. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird nun nur ein Teil der Komponente zurück zur ersten Applikation A gebracht. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn zumindest die zur ersten Applikation A zurückgeführten Komponente identisch mit einem Teil der Komponenten sind, die in der Applikation A das Betriebsmedium der Abtriebsseite durch Zusammenführen bilden.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird als Betriebsmedium für die Abtriebsseite eine wässrige Lösung verwendet. Diese wässrige Lösung wird in der ersten Applikation A aus Wasserstoff und Sauerstoff unter Gewinnung elektrischer Energie zur Bildung der wässrigen Lösung verbunden, danach über ein geeignetes System, beispielsweise eine Rohrleitung, unter Umwandlung der potentiellen Energie der wässrigen Lösung in kinetische Energie nach unten geführt, wo beispielsweise mit einer Turbine aus der kinetischen Energie der wässrigen Lösung elektrische Energie erzeugt wird. In der anschließenden Applikation B wird die wässrige Lösung wieder in die Komponenten Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt. Hierfür kommt ein technisch physikalischer Prozess zum Einsatz, so dass sich Wasser vorteilhaft mittels Elektrolyse zu Wasserstoff und Sauerstoff zerlegen, die hierfür benötigte Energie kann aus der Verbindung von Wasserstoff und Sauerstoff zu Wasser in der Applikation A gewonnen werden. Zum Ausgleich von Verlusten der einzelnen Prozesse kann auch noch ein Teil der aus der potentiellen Energie des Wassers gewonnenen elektrischen Energie verwendet werden. Alternativ können jedoch auch andere Systeme zur Zerlegung von Wasser in Wasser und Sauerstoff verwendet werden. So können beispielsweise an sich bekannte Algen, die unter Nutzung von Sonnenenergie Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff zerlegen, zum Einsatz kommen. Insbesondere die gentechnisch veränderte Variante Stm6 der Chlamydomonas reinhardtii, die an sich bekannt ist, könnte vorteilhaft verwendet werden.

Da in der Erdatmosphäre überall Sauerstoff in ausreichendem Maße zur Verfügung steht, muss nur der Wasserstoff zurück zur Applikation A transportiert werden, wo er mit dem dort vorhandenen Luftsauerstoff wieder zu einer wässrigen Lösung verbunden werden kann. Der „Transport" des bei der technischen Applikation B freigesetzten Sauerstoffs nach oben zum Ersatz des durch die technische Applikation a verbrauchten Sauerstoffs funktioniert über natürliche Vorgänge wie beispielsweise Wind oder Thermik, die sich letztlich aus der Sonnenenergie speisen.

Je nach der verwendeten Ausführungsform der technischen Applikationen A und B ist es möglich, dass zur Optimierung des Gesamtwirkungsgrads der Anlage eventuell bei der Zerlegung des Betriebsmediums in Komponenten bzw. der Verbindung der Komponenten zum Betriebsmedium freiwerdende thermische Energie entnommen und einer Nutzung zugeführt wird. Hierzu ist es vorteilhaft, an der entsprechenden technischen Applikation einen Wärmetauscher vorzusehen, aus dem eine weitere entsprechende Applikation zur Weiterverarbeitung und Nutzung der thermischen Energie gespeist wird. So ist es beispielsweise vorstellbar, die thermische Energie zumindest teilweise oder auch vollständig in elektrische Energie umzuwandeln.

Dafür stehen eine Vielzahl von vorbekannten Wärmekraftmaschinen zur Verfügung, wie beispielsweise Stirlingmotoren oder Verdampfungs-Kondensationskreisprozesse mit Gasturbinen.

Es ist aber auch denkbar, dass ein Teil der in einer Applikation A oder B entstehenden thermischen Energie über geeignete Systeme zu der jeweils anderen technischen Applikation B oder A transportiert wird, um dort zur Unterstützung der physikalischen oder chemischen Prozesse zur Änderung von Dichte oder Masse des Betriebsmediums geführt wird. Dies ist insbesondere sinnvoll, wenn einem der beiden Prozesse zur Verbesserung des Wirkungsgrades Wärmeenergie zugeführt werden muss, während im anderen Prozess Wärme entsteht.

Zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1 kommt eine entsprechende Energieerzeugungsanlage zum Einsatz, die in Anspruch 13 beschrieben ist. Eine derartige erfindungsgemäße Anlage zur Energieerzeugung weist zunächst einen Apparat A mit einem Eingang und einem Ausgang für das Betriebsmedium bzw. dessen Komponenten auf, indem die Dichte und/oder Masse des Betriebsmediums entsprechend dem Verfahren nach Anspruch 1 erhöht wird. Weiter weist die Energieerzeugungsanlage wenigstens einen zweiten Apparat B auf, der entsprechend dem Verfahren zur Verringerung der Dichte und/oder Masse des Betriebsmediums ausgebildet ist und seinerseits über Ein- und Ausgang verfügt. Dieser zweite Apparat B ist auf einem anderen, niedrigeren Höhenniveau H2 verglichen mit dem Höhenniveau H1 des Apparates A angeordnet. Der Ausgang des Apparates A ist mit dem Eingang des Apparates B beispielsweise über eine Rohrleitung verbunden, und der Ausgang des Apparates B entsprechend mit dem Eingang des Apparates A. Wenigstens eine Einrichtung zur Umwandlung von kinetischer Energie in elektrische Energie ist mit einer der Leitungen zwischen den Ein- bzw. Ausgängen der Apparate A, B eingekoppelt. Die derart miteinander verbundenen Apparate bilden so vorzugsweise eine Ringstruktur.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kommt als Betriebsmedium Wasser oder eine wässrige Lösung zum Einsatz. Als zweiter Apparat B zur Zerlegung des Wassers bzw. der wässrigen Lösung wird ein Elektrolyseur verwendet, mit dem unter Einsatz von elektrischer Energie das Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt werden kann. Alternativ kann bei dieser Ausführungsform auch ein Bioreaktor mit Algen für die Zerlegung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff verwendet werden. Die derart gewonnenen, gasförmigen Komponenten des Betriebsmediums können ganz oder teilweise über entsprechende Rohrleitungen auf das obere Höhenniveau H1 des ersten Apparates geführt werden. In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung können diese Rohrleitungen auch mit einer Flüssigkeit für den Aufstieg des Wasserstoffs und/oder Sauerstoffs gefüllt sein.

Bei einer erfindungsgemäßen Anlage, in der Wasser mit dem Apparat B zu Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt wird, werden in Apparat A entsprechend Sauerstoff und Wasserstoff wieder zu Wasser verbunden, um so oder als wässrige Lösung das Betriebsmedium zu bilden. In dieser Ausführungsform kann für den ersten Apparat A zweckmäßig eine Brennstoffzelle zur Verbindung von Wasserstoff und Sauerstoff zu Wasser unter gleichzeitiger Bildung elektrischer Energie verwendet werden. Alternativ ist es aber beispielsweise auch möglich, einen an sich bekannten Verbrennungsmotor einzusetzen. Je nach Ausführung der Brennstoffzelle oder des Verbrennungsmotors können dabei auch erhebliche Mengen an thermischer Energie freigesetzt werden, so dass es abhängig von der konkret verwendeten Ausführungsform der an sich bekannten Brennstoffzelle vorteilhaft sein kann, den Apparat A mit einem Wärmetauscher zu koppeln. Die derart gewonnene thermische Energie kann entweder mit einem weiteren Apparat zur Umwandlung von thermischer in elektrische Energie verwertet werden, zum Beispiel mittels eines Sterlingmotors mit gekoppeltem Generator oder einem Verdampferkondensatorkreislauf mit Gasturbine, oder die thermische Energie wird zur Prozeßunterstützung in Apparat B über geeignete Systeme wie zum Beispiel Rohrleitungen zum Apparat B geleitet.

In einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann auch die kinetische Energie, die das Betriebsmedium auf dem Weg von Apparat B zu Apparat A gewinnt, in elektrische Energie umgesetzt werden. Dazu ist es vorteilhaft, wenn mit wenigstens einer der Leitungen zwischen dem Ausgang vor B und dem Eingang von A unterhalb des Höhenniveaus h1 eine Dampf- oder Gasturbine zum Antrieb eines Generators gekoppelt ist.

Es ist eine Vielzahl weiterer möglicher Ausführungsformen denkbar, die ebenfalls unter den Erfindungsgedanken der vorliegenden Erfindung fallen. So ist es beispielsweise denkbar, als Betriebsmedium eine Stickstoffverbindung zu verwenden, die den in der Atmosphäre vorkommenden Stickstoff für das Betriebsmedium nutzt. Ebenso sind Ausführungsformen denkbar, in denen die Komponenten des Betriebsmediums nicht chemisch, sondern physikalisch aneinander gebunden werden, oder bei denen alternative Apparate für die Einwirkung auf das Betriebsmedium eingesetzt werden.

Die Erfindung wird anhand der in den folgenden Figuren dargestellten Ausführungsform näher erläutert. Dabei zeigen:
1 eine schematische Darstellung des Verfahrens nach Anspruch 1
2 eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage
3 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage, und
4 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage
Die 1 zeigt das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung in schematischer Darstellung. In der technischen Applikation A, die sich auf dem Höhenniveau H1 befindet, wird die Dichte und/oder Masse des Betriebsmediums durch einen chemischen oder physikalischen Prozess derart beeinflusst, dass auf der rechten Seite der technischen Applikation A das Betriebsmedium die Dichte beziehungsweise Masse Ro 1 aufweist. Anschließend wird das Betriebsmedium entsprechend der Pfeilrichtung auf der rechten Seite von der Applikation A auf das niedriger gelegene Höhenniveau H2 zur Applikation B gebracht. Die im Zuge dieser Verbringung des Betriebsmediums auf das Höhenniveau H2 gewonnene kinetische Energie des Betriebsmediums kann in einem Apparat, der durch den Kreis im Pfeil symbolisiert ist, in elektrische Energie umgesetzt werden. In der technischen Applikation B wird das Betriebsmedium nun wieder physikalisch oder chemisch in seiner Dichte oder Masse so geändert, dass die Dichte oder Masse des Betriebsmediums vermindert wird. Die neue Dichte beziehungsweise Masse des Betriebsmediums nach dem Ausgang aus der technischen Applikation B wird durch Roh 2 angegeben. Auf der linken Seite wird nun das Betriebsmedium entsprechend der Pfeilrichtung von der technischen Applikation B zur technischen Applikation A verbracht, wobei die kinetische Energie des Betriebsmediums wiederum in einem durch einen Kreisapparat zur Umwandlung von kinetischer in elektrische Energie genutzt werden kann.
Ablaufschema
Ein Betriebsmedium verlässt eine technische Applikation zur Dichteänderung (A) mit der Dichte roh1, welche größer ist als die rel. Dichte der Umgebung. Aufgrund des Dichteunterschiedes – beschleunigt durch die Gravitation – bewegt sich dieses Medium ausgehend vom Höhenniveau h1 zu einer weiteren technischen Applikation zur Dichteänderung (B) auf das Höhenniveau h2. Diese Bewegung kann durch geeignete technische Maßnahmen in wirtschaftlich nutzbare Energie umgewandelt werden.
In der technischen Applikation (B) wird die Dichte des Betriebsmediums von roh1 nach roh2 geändert. Die Dichte des Betriebsmediums roh2 ist in diesem Abschnitt kleiner als die rel. Dichte seiner Umgebung. Aufgrund dieser Dichteänderung bewegt sich das Betriebsmedium hin zur technischen Applikation (A). Diese Bewegung kann durch geeignete technische Maßnahmen in wirtschaftlich nutzbare Energie umgewandelt werden. In dieser technischen Applikation (A) findet eine weitere Dichteumwandlung statt. Die Dichte des Betriebsmediums wird von roh2 nach roh1 geändert, welches dem Ausgangszustand der Beschreibung roh1 auf dem Höhenniveau h1 entspricht.
Dieser Kreislauf kann auch aus mehreren technischen Applikationen zur Dichteänderung des gesamten Betriebsmediums bzw. aller oder einzelner seiner Komponenten bestehen.
Gleichwohl kann dieser Kreislauf auch in die Teilkomponenten „Auftrieb" und „Abtrieb" getrennt werden.
Anwendungsbeispiel 1
Als Betriebsmedium wird eine wässrige Lösung eingesetzt. Die technische Applikation A wird durch eine luftatmende Brennstoffzelle verkörpert. Ein Elektrolyseur bildet die technische Applikation B. Die Umgebung wird durch die natürliche Erdatmosphäre gebildet.
Das Fluid strömt vom Höhenniveau h1 getrieben von der Gravitation über eine Turbine in Richtung Elektrolyseur auf Höhenniveau h2. In diesem Elektrolyseur wird durch Zugabe elektrischer Energie das Fluid in seine Komponenten Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt. Der Sauerstoff wird in die Umgebung entlassen. Der Wasserstoff steigt aufgrund des Dichteunterschiedes zwischen ihm und seiner Umgebung über ein geeignetes System durch eine Turbine auf das Höhenniveau h1. Dort wird der Wasserstoff zusammen mit dem auf diesem Niveau vorhandenem Luftsauerstoff in der luftatmenden Brennstoffzelle in Wasser zurück gewandelt. Die Energie aus den Turbinen zusammen mit der elektrischen Energie aus der Brennstoffzelle dient zum Einen der Aufrechterhaltung des Systems; zum Anderen kann die überschüssige Energie einer wirtschaftlichen Nutzung zugeführt werden.
Anwendungsbeispiel 2
Als Betriebsmedium wird eine wässrige Lösung eingesetzt. Die technische Applikation A wird durch eine Brennstoffzelle verkörpert. Ein Elektrolyseur bildet die technische Applikation B. Die Umgebung wird durch das Betriebsmedium im wässrigen Zustand gebildet.
Auf dem Höhenniveau h2 eines Wassertanks ist der Elektrolyseur angebracht. Als Zuleitung des Mediums dient der gesamte Wassertank. In diesem Elektrolyseur wird durch Zugabe elektrischer Energie das Fluid in seine Komponenten Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt. Sowohl der Sauerstoff, wie auch der Wasserstoff steigen aufgrund des Dichteunterschiedes zwischen ihnen und der Umgebung über ein geeignetes System durch Turbinen auf das Höhenniveau h1. Dort wird der Wasserstoff zusammen mit dem Sauerstoff in der Brennstoffzelle in Wasser zurück gewandelt, welches wieder in den Wassertank abgegeben wird. Die Energie aus den Turbinen zusammen mit der elektrischen Energie aus der Brennstoffzelle dient zum Einen der Aufrechterhaltung des Systems; zum Anderen kann die überschüssige Energie einer wirtschaftlichen Nutzung zugeführt werden.
Anwendungsbeispiel 3
Als Betriebsmedium wird eine wässrige Lösung eingesetzt. Die technische Applikation A wird durch eine Brennstoffzelle verkörpert. Ein Elektrolyseur bildet die technische Applikation B. Die Umgebung wird durch das Betriebsmedium im wässrigen Zustand gebildet. Um einer Volumenänderung in großer Tiefe entgegenzuwirken werden hilfsweise feststoffliche Auftriebskörper verwendet.
Abweichend vom Anwendungsbeispiel 2 besteht der Vorteil des Einsatzes von feststofflichen Auftriebskörpern im annähern konstaneten Volumen bei unterschiedlichen Tiefen. Das auf dem Höhenniveau h2 gewonnene Arbeitsvolumen wird durch geeignete technische Applikationen mit den Auftriebskörpern gefüllt um das Volumen des vergasten Wassers nutzen zu können.
Anwendungsbeispiel 4
Als Betriebsmedium wird eine wässrige Lösung eingesetzt. Die technische Applikation A wird durch einen Kondensator verkörpert. Ein Verdampfer bildet die technische Applikation B. Die Umgebung wird durch die natürliche Erdatmosphäre gebildet.
Das Fluid strömt vom Höhenniveau h1 getrieben von der Gravitation über eine Turbine in Richtung Verdampfer auf Höhenniveau h2. In diesem Verdampfer wird durch Energiezugabe das Fluid verdampft. Der Wasserdampf steigt aufgrund Druck und/oder des Dichteunterschiedes zwischen ihm und seiner Umgebung über ein geeignetes System auf das Höhenniveau h1. Dort wird der Wasserdampf über den Kondensator in Wasser zurück gewandelt. Die dort anfallende thermische Energie kann teilweise dem Verdampfungsprozess zugeführt werden (z. B. über Gegenlaufkondensator mit Wärmekopplung). Die Energie aus der Turbine dient zum Einen der Aufrechterhaltung des Systems; zum Anderen kann die überschüssige Energie einer wirtschaftlichen Nutzung zugeführt werden.
In der technischen Applikation (B) wird die Dichte des Betriebsmediums von roh1 nach roh2 geändert. Dieser Vorgang kann sich sowohl auf das gesamte Medium, wie auch auf dessen Komponenten beziehen. Roh2 ist kleiner als die rel. Dichte der Umgebung. Hierdurch entsteht ein Massenstrom getrieben durch die Gravitation in Richtung technischer Applikation (A) auf Höhenniveau h1.
Selbsterhaltender Kreislauf, welchem überdies noch nutzbare Energie entnommen werden kann.
Im Falle der kombinierten Nutzung steht die in der Auftriebssektion durch die Gravitation zugeführte Energie in der Abtriebssektion zusätzlich zur Verfügung bzw. Zufuhr von chem. Komponenten. Abtriebsseitig wird entsprechend die Dichte höher ist als die der Umgebung.
Durch Umwandlung des Aggregatszustandes eines oder mehrerer Medien erreichen wir einen selbsterhaltenden Kreislauf. Hierbei stellt sich auf der einen Seite ein Auftrieb, auf der anderen Seite ein Abtrieb ein. Durch geeignete Maßnahmen erreichen wir auftriebsseitig eine niedrigere Dichte des Betriebsmediums bzw. seiner chem. Komponenten in Relation zu seiner Umgebung, während abtriebsseitig entsprechend die Dichte des Mediums höher ist als die seiner Umgebung. Folglich ergibt sich an gewissen Punkten des Systems eine Energiedifferenz welche sowohl für den Selbsterhalt, wie auch für weitere Zwecke genutzt werden kann.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform ist in der nachfolgenden 2 dargestellt. 2 zeigt einen erfindungsgemäßen Kreislauf zur Umwandlung von potentieller Energie in elektrische Energie mit einer Brennstoffzelle und einem Elektrolyseur. Von der Brennstoffzelle 1, die sich auf dem Höhenniveau h1 befindet, wird das Wasser über den Wärmetauscher 2, der mit einem Speicher 4 und/oder einem Apparat zur Umwandlung von thermischer in elektrische Energie 3 gekoppelt ist. Derartige Apparate sind an sich bekannt und können je nach konkreten Anforderungen an die Anlage zur Energieerzeugung passend ausgewählt werden. Die Apparatur 3 zur Erzeugung von elektrischer Energie aus thermischer Energie ist über die Stromleitung 15 mit der Stromleitung 17 verbunden, die die Anlage an das öffentliche Netz 18 ankoppelt. Von Wärmetauscher 2 wird das Betriebsmedium Wasser über die Rohrleitung 5 zum Wassertank 6 geleitet. Dieser Wassertank dient zum Ausgleich von Schwankungen im Ausstoß einerseits, kann aber auch zur Anpassung der Energieproduktion an den tatsächlichen Bedarf genutzt werden. So ist es beispielsweise denkbar, bei durchgehend laufendem Verbindungsprozess in der Brennstoffzelle 1 das abgegebene Wasser in Zeiten mit niedrigem Energiebedarf, wie zum Beispiel nachts, im Wassertank 6 zu speichern und nur zu Zeiten mit hohem Energiebedarf zur Erzeugung von elektrischer Energie zu verwenden. Eine Rohrleitung 7 führt das Wasser als Betriebsmedium vom Wassertank 6 unter Ausnutzung der potentiellen Energie vom Höhenniveau h1 zur Wasserturbine 8.
Vorzugsweise kommt hierbei eine Poltor-Turbine zum Einsatz, die auf einen großen Höhenunterschied und relativ geringe Wassermengen optimiert ist. Diese Wasserturbine ist über die elektrischen Leitungen 17 und 16 mit der Brennstoffzelle 1 und dem Elektrolyseur 11 sowie dem öffentlichen Netz 18 gekoppelt. Nach dem Durchgang durch die Wasserturbine 8 wird das Wasser ins Ausstoßbecken/Tosbecken 9 geleitet, das ähnlich dem Wassertank 6 zum Ausgleich von Schwankungen im Wassertransport beziehungsweise als Vorratsbehälter für die bedarfsgesteuerte Energieproduktion genutzt werden kann. Dieses Ausstoßbecken befindet sich auf dem Höhenniveau H2, da niedriger als das Höhenniveau H1 gelegen ist. Vom Ausstoßbecken/Tosbecken 9 wird das Wasser über die Rohrleitung 10 zum Elektrolyseur 11 geleitet. Der Elektrolyseur 11 bezieht die notwendige Energie zur Zerlegung des Wassers in Wasserstoff und Sauerstoff über die Leitungen 16 und 17 aus der Brennstoffzelle 1 und der Wasserturbine 8. Bei Nutzung des Apparats 3 für die Verwendung der thermischen Energie kann auch die dort erzeugte elektrische Energie über die Leitung 15 zumindest teilweise für den Elektrolyseprozeß im Elektrolyseur 11 genutzt werden.
Im Elektrolyseur 11 wird nun das Betriebsmedium Wasser in Wasser und Sauerstoff zerlegt. Da die Versorgung der Brennstoffzelle 1 mit Sauerstoff aus dem Luftsauerstoff erfolgt, kann auf einen Transport des Sauerstoffs zur Brennstoffzelle 1 verzichtet werden, so dass nur der Wasserstoff über die Rohrleitung 12 zur Brennstoffzelle 1 geleitet wird. Je nach konkreter Ausgestaltung der Anlage kann es vorteilhaft sein, zur zusätzlichen Erzeugung elektrischer Energie eine Gasturbine 13 in die Rohrleitung 12 einzukoppeln, die auch die kinetische Energie des Wasserstoffs zur Erzeugung von elektrischer Energie nutzt. Die derart von elektrische Energie wird in diesem Fall über die Leitung 19 ebenfalls mit dem internen elektrischen Netz und damit mittelbar mit dem öffentlichen Netz 18 gekoppelt. In der Brennstoffzelle 1, die an sich bekannt ist, erfolgt dann die Verbindung des Wasserstoffs mit dem Sauerstoff der umgebenden Luft zu Wasser, unter Gewinnung elektrischer Energie. Die so gewonnene elektrische Energie kann wieder zur Aufrechterhaltung des Elektrolyseprozesses im Elektrolyseur 11 genutzt werden.
In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung kann im Elektrolyseur zur Erhöhung des Wirkungsgrades der vorliegenden Erfindung ein Bioreaktor 14 zur Seite gestellt werden. In diesem Bioreaktor 14 zerlegen an sich bekannte Algen, beispielsweise die „Chlamydomonas reinhardtii", Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff. Dieser Prozeß findet unter Ausnutzung des Sonnenlichts statt, so dass für den Bioreaktor abgesehen von Sonnenlicht keine externen Energiequellen nötig sind. Dementsprechend lässt sich der Bioreaktor aber nur bei Tages- beziehungsweise Sonnenlicht zur Produktion von Wasserstoff zur Aufrechterhaltung des erfindungsgemäßen Energieumwandlungsprozesses nutzen.
In einer weiteren alternativen Ausführungsform der Erfindung kann auch der Elektrolyseur 11 ganz durch den Bioreaktor 14 ersetzt werden, in dieser Ausführungsform ist allerdings eine kontinuierliche Produktion elektrischer Energie wegen des Lichtbedarfs des Bioreaktors 14 nur wesentlich schwieriger zu erreichen. Hier müsste insbesondere die Energieerzeugung mittels der Wasserturbine 8 die Dunkelzeit ohne Wasserstoffproduktion im Bioreaktor 14 überbrücken.
Anwendungsbeispiel gemäß 3
Verwendete Hauptkomponenten:

– Gerät zur Analyse (Elektrolyseuer) (D1)
– Gerät zur Synthese (Brennstoffzelle) (F)
– Geräte zur Energieumwandlung aus Massenströmen (Gasturbinen, Wasserturbinen (B))
– Optionale Geräte (Stirlingmotor/Dampfturbine (H), Algen (D2) (Biologische Wasserstoffproduktion))
– Speichertank (A)
– Austosbecken (C)
– Wärmetauscher (G)

Beschreibung des Anwendungsbeispiels:
Die Anordnung der Komponenten spiegelt die Auftriebs- und die Abtriebsseite wieder.
Speichertank (A)
Der Speichertank (A) dient zur Speicherung der potenziellen Energie des Betriebsmediums. Von diesem Höhenniveau H1 führt eine Fallleitung (Rohr) durch eine Wasserturbine (B) und endet in dem Austosbecken (C) auf dem Höhenniveau H2.
Wasserturbine mit nachgeschalteten Generator (B).
In der Wasserturbine (B) wird die potentielle Energie in mechanische Energie zur Stromgewinnung umgewandelt.
Sturzbett bzw. Austosbecken (C)
In dem Austosbecken (C) wird das Betriebsmedium nach der Wasserturbine (B) gesammelt. Eine Rohrleitung führt von diesem Becken zur Wasseranalyse (Elektrolyseuer, Algen).
Wasseranalyse – Elektrolyseuer (D1)
Im Elektrolyseuer wird das Betriebsmedium durch elektrische Energie in Wasserstoff und Sauerstoff aufgespaltet. Die elektrische Prozessenergie, gewonnen aus der Wassersynthese, wird in chemische Energie umgewandelt.
Wasseranalyse – Algen (D2)
Bei der Wasseranalyse mit Algen wird parallel zum Elektrolyseuer (D1) das flüssige Betriebsmedium in seine gasförmigen Bestandteile zerlegt.
Wasseranalyse – Allgemein
Durch die Umwandlung des Betriebsmediums vom flüssigen in den gasförmigen Zustand (Sauerstoff und Wasserstoff) entsteht unter Einsatz eines entsprechenden Mediums (Argon) in den entsprechenden Röhren Auftrieb.
Gasturbine (E)
Die beiden gasförmigen Betriebsmedien (Wasserstoff und Sauerstoff) steigen getrennt voneinander in Rohrleitungen vom Höhenniveau H2 durch Gasturbinen (E) auf das Höhenniveau H1 auf. In entsprechenden Gasturbinen wird durch die Auftriebsenergie der Betriebsmedien elektrische Energie erzeugt. Deshalb stehen auf dem Höhenniveau H1 vor der Anlage zur Wassersynthese (F) Wasser- und Sauerstoff wieder als Betriebsmittel an.
Wassersynthese – Brennstoffzelle (F)
In der Brennstoffzelle wird die im Wasserstoff und Sauerstoff gespeicherte chemische Energie in elektrische und thermische Energie umgewandelt.
Hierbei entstehen folgende Prozessgrößen:

– Elektrische Energie – sie wird dem Elektrolyseuer (D1) wieder zugeführt
– Das Betriebsmedium
– Thermische Energie

Das Betriebsmedium wird durch einen Wärmetauscher (G) geleitet und fließt in den Speichertank (A). Hier schließt sich der Kreislauf.
Wärmetauscher (G)
Im Wärmetauscher wird dem Betriebsmedium thermische Energie entzogen. Je nach Energiepotential wird diese thermische Energie wie folgt verwendet.

– Örtliches Heizen oder Fernwärmenetz
– Betrieb eines Stirlingmotors
– Betrieb eines Verdampfers mit nachgeschalteter Dampfturbine

Anwendungsbeispiel 2 gemäß 4:
Verwendete Hauptkomponenten:

– Gerät zur Aggregatzustandswandlung (Verdampfer (D), Kondensator mit Wärmetauscher (E))
– Gerät zur Energieumwandlung aus Massenströmen (Wasserturbinen (B))
– Speichertank (A)
– Austosbecken (C)
– Heizstation (F)

Beschreibung des Anwendungsbeispiels:
Die Anordnung der Komponenten spiegelt die Auftriebs- und die Abtriebsseite wieder.
Speichertank (A)
Der Speichertank (A) dient zur Speicherung der potenziellen Energie des Betriebsmediums. Von diesem Höhenniveau H1 führt eine Fallleitung (Rohr) durch eine Wasserturbine (B) und endet in dem Austosbecken (C) auf dem Höhenniveau H2.
Wasserturbine mit nachgeschalteten Generator (B):
In der Wasserturbine (B) wird die potentielle Energie in mechanische Energie zur Stromgewinnung umgewandelt.
Austosbecken (C)
In dem Austosbecken (C) wird das Betriebsmedium nach der Wasserturbine (B) gesammelt. Eine Rohrleitung führt von diesem Becken zur Aggregatsumwandlung.
Gerät zur Aggregatszustandsumwandlung – Verdampfer mit Wärmetauscher (D)
Im Verdampfer wird das Betriebsmedium durch thermische Prozessenergie, aus Kondensator und Wärmetauscher (E), vom flüssigen in den gasförmigen Aggregatszustand überführt.
Durch die Umwandlung des Betriebsmediums vom flüssigen in den dampfförmigen Zustand entsteht unter Einsatz eines Mediums (Argon) der Röhre Auftrieb, somit steht der Wasserdampf am Kondensator (E) an.
Gerät zur Aggregatszustandsumwandlung – Kondensator mit Wärmetauscher (E)
Der Kondensator wandelt den Wasserdampf in den flüssigen Aggregatszustand Wasser zurück, der nachgeschaltete Wärmetauscher kühlt das Betriebsmedium weiter ab. Die in beiden Aggregaten gewonnene thermische Energie wird einem flüssigen Energieträger (Öl) zugeführt. Dieses Öl zirkuliert zwischen Verdampfer, Wärmetauscher/Kondensator und einer Heizstation (F). Das Betriebsmittel fließt nach dem Verlassen des Wärmetauschers in den Speichertank (A) zurück. Der Kreislauf schließt sich.
Heizstation (F)
In der Heizstation wird elektrische Energie, gewonnen mit der Wasserturbine (B) in thermische Energie gewandelt und in dem Ölkreislauf eingespeist.
Fazit:
1. Zirkulierendes Betriebsmittel
Das Betriebsmedium bleibt weitestgehend dem Prozess erhalten und somit wird ein annähernd autarker Zustand erreicht.
2. Abgrenzung zum Perpetuum Mobile
Es findet kein Verstoß gegen den ersten und zweiten Satz der Thermodynamik statt. Denn trotz Einsatz hochwirksamer thermischer Abschirmung (Anwendungsbeispiel 2) und Rückgewinnung thermischer Energie (Anwendungsbeispiel 1) muss durch den Höhenunterschied erreicht werden. Dieser Höhenunterschied beschreibt die potentielle Energie, welche sich aus der Differenz von H1 zu H2 maßgeblich berechnet. Diese Energie sorgt hauptsächlich für den Selbsterhalt des Systems und einer Gewinnung elektrischer und thermischer Energie zur wirtschaftlichen Nutzung in öffentliche Netze.
3. Autarke Energiegewinnung
Die einzige Abhängigkeit des Systems besteht in der Existenz von Gravitation.

1: Brennstoffzelle
2: Wärmetauscher
3: Generator
4: Wärme-Kraft-Maschine
5, 7, 10, 12: Rohrleitung
6: Vorratstank
8: Wasserturbine
9: Ausstoßtank
11: Elektrolyseur
13: Gasturbine
14: Bioreaktor
15, 16, 17, 19: internes Stromnetz
18: öffentliches Stromnetz
20: Leitung für thermische Energie
H1, H2: Höhenniveau
A: technische Applikation zur Erhöhung der Dichte/Masse
B: technische Applikation zur Verminderung der Dichte/Masse
roh1: erhöhte Dichte/Masse
roh2: verminderte Dichte/Masse

Claims

Verfahren zur Umwandlung von potentieller Energie in elektrische und/oder thermische Energie, durch Einwirken auf ein Betriebsmedium in einer ersten technischen Applikation (A, 1), bei welcher die chemische und/oder physikalische Dichte und/oder Masse des Betriebsmediums erhöht werden, und durch anschließendes Einwirken auf das Betriebsmedium in wenigstens einer zweiten technischen Applikation (B, 11, 14), bei welcher die chemische und/oder physikalische Dichte und/oder der Masse des Betriebsmediums vermindert werden, wobei die zweite Applikation (B, 11, 14) auf einem tiefer gelegenen Höhenniveau (h2) als die erste Applikation (A, 1) durchgeführt wird, und nach seiner Veränderung in der ersten Applikation (A, 1) das dortige Betriebsmedium mit Hilfe einer natürlichen Schwerkraft unter Umwandlung seiner potentiellen Energie in kinetische und anschließend elektrische Energie nach unten in den tiefer gelegenen Einwirkungsbereich der zweiten Applikation (B, 11, 14) gebracht wird, und nach seiner Veränderung in der der zweiten Applikation (B, 11, 14) das dortige Betriebsmedium mit Hilfe einer Auftriebskraft unter Umwandlung seiner potentiellen Energie in kinetische Energie nach oben in den höher gelegenen Einwirkungsbereich der ersten Applikation (A, 1) gebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die kinetische Energie des Betriebsmediums im Zuge der Verbringung von der zweiten Applikation (B, 11, 14) in die erste Applikation (A, 1) in elektrische Energie umgewandelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Anschluß an die zweite Applikation (B, 11, 14) die Auftriebskraft mittels eines das Betriebsmedium umgebenden und/oder kontaktierenden Hilfsmediums erzeugt wird, das eine höherer Dichte und/oder Masse als das Betriebsmedium aufweist.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Hilfsmedium ein inertes Gas, insbesondere Argon, oder eine inerte Flüssigkeit, insbesondere Wasser, verwendet wird.
Verfahren nach Ansprüche 1, bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Applikation (A, 1) das Betriebsmedium durch Zusammenführen und/oder Verbinden zweier Stoffkomponenten gebildet und/oder in der zweiten Applikation (B, 11, 14) das Betriebsmedium in wenigstens zwei Stoffkomponenten zerlegt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass nur ein Teil der in der zweiten Applikation (B, 11, 14) zerlegten Stoffkomponenten des Betriebsmediums zur ersten Applikation (A, 1) geführt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Betriebsmedium eine wässrige Lösung verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Applikation (A, 1) Wasserstoff und Sauerstoff zur Bildung der wässerigen Lösung verbunden und in der zweiten Applikation (B, 11, 14) die wässerige Lösung in Wasser- und Sauerstoff zerlegt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass aus der zweiten Applikation (B, 11, 14) der Wasserstoff ohne den Sauerstoff zur ersten Applikation (A, 1) geführt wird.
Verfahren nach Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass zur Zerlegung in Wasser- und Sauerstoff ein technisch-physikalischer Prozess auf der Basis von Elektrolyse und/oder ein biotechnischer Prozess unter Einsatz von Algen verwendet werden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens bei einer der Applikationen (A, B, 1, 11, 14) eine Einrichtung (2) zum Wärmeaustausch und/oder zur Entnahme thermischer Energie verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die entnommene thermische Energie zumindest teilweise in elektrische Energie umgewandelt wird.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die entnommene thermische Energie zumindest teilweise zu der anderen Applikation (A, B, 1, 11, 14) transportiert und dort zur Unterstützung der Einwirkung auf das Betriebsmedium verwendet wird.
Energieerzeugungs-Anlage zur Umwandlung von potentieller Energie in elektrische und/oder thermische Energie, geeignet zur Durchführung des Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit einem ersten, Ein- und Ausgang aufweisenden Apparat (A, 1), der zur Erhöhung der chemischen und/oder physikalischen Dichte und/oder Masse eines Betriebsmediums ausgebildet ist, mit wenigstens einem zweiten, Ein- und Ausgang aufweisenden Apparat (B, 11, 14), der zur Minderung der chemischen und/oder physikalischen Dichte und/oder Masse des Betriebsmediums ausgebildet ist, wobei die beiden Apparate (A, B, 1, 11, 14) auf unterschiedlichen Höhenniveaus (h1, h2) liegend angeordnet sind, und die Eingänge jedes der Apparate (A, B, 1, 11, 14) mit den Ausgängen eines jeweils anderen der Apparate (B, A, 11, 14, 1) über ansteigende beziehungsweise abfallende Leitungen (5, 7, 10, 12) mittel- oder unmittelbar derart in Verbindung stehen, dass sich die potentielle Energie des den jeweiligen Apparat (A, B, 1, 11, 14) verlassenden Betriebsmediums aufgrund der unterschiedlichen Höhenniveaus (h1, h2) in kinetische Energie umwandelt, und mindestens eine der Leitungen (5, 7, 10, 12) mit einer Einrichtung (8, 13) zur Umwandlung der kinetischen Energie in elektrische und/oder thermische Energie gekoppelt ist.
Anlage nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Apparate und die sie verbindenden Leitungen (5, 7, 10, 12) in einer ringartigen Struktur zur Durchführung eines Kreisprozesses angeordnet sind.
Anlage nach Ansprüche 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Apparat (B, 11, 14) zwecks Zerlegung von Wasser oder einer wässerigen Lösung in Wasserstoff und Sauerstoff mit einem Elektrolyseur (11) oder mit biotechnischnen Mitteln (14) zum Einsatz von Wasser zerlegenden Algen ausgebildet ist.
Anlage nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass vom Ausgang des zweiten Apparats (B, 11, 14) zum Eingang des ersten Apparats (A, 1) ein mit Flüssigkeit gefülltes Rohr (12) für den Aufstieg von Wasserstoff und/oder Sauerstoff zum ersten Apparat (A, 1) nach oben geführt ist.
Anlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Apparat (A, 1) mit einer Brennstoffzelle oder einem Verbrennungsmotor gegebenenfalls mit verbundenem Generator zur Erzeugung elektrischer Energie realisiert ist.
Anlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit wenigstens einem der Apparate (A, B, 1, 11, 14) ein Wärmetauscher (2) zur Entnahme beziehungsweise Nutzung thermischer Energie gekoppelt ist.
Anlage nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (2) mit einem weiteren Apparat zur Umwandlung von thermischer in elektrische Energie, insbesondere einem Stirling-Motor mit Generator (3) oder einem Verdampfer-Kondensator-Kreislauf mit einer Turbine (3), gekoppelt ist.
Anlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine oder mehrere Rohr- oder Kanalleitungen zwischen den Apparaten (A, B, 1, 11, 14) zur Führung des Betriebsmediums.
Anlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Umwandlung der kinetischen Energie in elektrische Energie (13) mit einer Dampf- oder Gasturbine zum Antrieb eines Turbogenerators ausgebildet ist, die mit einer der Leitungen (12) unterhalb des Höhenniveaus (h1) des ersten Apparates (A) gekoppelt ist.
Anlage nach einem der Ansprüche 19 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Apparate (A, B, 1, 11, 14) mit weiteren Leitungen (20) zum Transport der entnommenen thermischen Energie von einem Apparat (A, B, 1, 11, 14) zum jeweils anderen Apparat (B, A, 11, 14, 1) verbunden sind.