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Die Verfahrens-Idee ist, durch Änderung des Aggregatzustandes von Wasser und Luft als homogene Volumen durch Herstellung eines Wasser-Luftgemisches sowie den Reaktionsabläufen der folgenden, selbsttätigen Rückführung dieser Medien in deren Ausgangs-Zustand die dadurch verursachten Prozessabläufe für die Elektrizitäts-Erzeugung zu nutzen.
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Stand der Technik.
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Anlagen zur Erzeugung von Elektrizität sind bekannt. Für diese Vorgänge wird sowohl Primärenergie eingesetzt wie auch Wasserkraft aus Stauwerken und Windkraft auf See oder von Freiflächen.an Land.
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Nachteile der vorhandenen Technik für die Stromerzeugung.
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Anlagen, die mit Primärenergie betrieben werden, haben einen hohen Primärenergie-Verbrauch der hohe Kosten verursacht und es werden Abgase und andere Nebenprodukte des Verfahrens frei gesetzt, durch welche die Umwelt belastet wird.
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Anlagen die mit Wasserkraft betrieben werden sind sehr Aufwendung, was deren Investition betrifft, da hier zu den technischen Aggregaten umfangreiche Baumaßnahmen erforderlich sind.
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Windkraftwerke auf See haben den Nachteil, dass diese hohen Kosten verursachen, da an diesem Standort fehlt jede Infrastruktur fehlt. Der produzierte Strom muss über weite Strecken an die Strom-Verteilerstellen geliefert werden. Straßenanbindung sind nicht vorhanden, und weshalb diese Anlagen auf See aufwendig mit Spezialschiffen bei jedem Seewetter versorgt werden müssen, was hohe Betriebskosten verursacht.
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Windkraftanlagen an Land stellen eine wesentliche Beeinträchtigung des Landschaftsbildes dar und können bei Starkwind zusätzlich starke Geräuschbelästigungen verursachen.
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Die neue technische Lösung durch diese neue Patentanmeldung:
- Der wesentliche Vorteil der neuen technischen Lösung besteht darin, das ohne den Einsatz von Primärenergie Elektrizität im industriellen Maßstab erzeugt wird. Dieses Verfahren bringt keine Umweltbelastungen. Diese Technik kann vorrangig dort zur Anwendung kommen, wo vorhandene, herkömmliche Industrie-Technik gleicher Aufgabenstellung substituiert werden soll. Die hohe Wirtschaftlichkeit dieser neuen Technik wird diese Entwicklung herbeiführen. Ein weiterer Vorteil dieses neuen Verfahrens besteht darin, dass die an einem solchen Standort vorhandene technische Infrastruktur genutzt werden kann, wodurch die Investitionskosten an diesem Standort für eine solche Anlage im Verhältnis zu herkömmlicher Technik der Energieerzeugung gering sind.
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Beschreibung der Vorrichtung-
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Wesentliches Bauteil dieser Vorrichtung / Anlagentechnik, wie mit 1 dargestellt, ist ein runder Metallkörper 1, Reaktor genannt; der auf einem runden Bauteil 2; einer Turbulenzkammer senkrecht montiert ist und mit dieser ein Volumen darstellt. Teil 1 ist nach den Regeln des technischen Zeichnens als Teil 1, Teil 2 und Teil 6 im Schnitt gezeichnet; sodass der Betrachter die Inneneinbauten 3 und 4 sowie die fortschreitende Entwicklung des ablaufenden Verfahrens besser und eindeutig erkennen zu können. Bauteil 1 ist bei 5 über den ganzen Querschnitt oben offen. Unterhalb von 5 ist ein mehrstufiger Propeller 4, ähnlich einer Schiffschraube, auf einer senkrechten Welle in einem Wasser-Luftgemisch von 1 montiert. Dieses Wasser-Luftgemisch ist ein Arbeitsmedium 1, das mit hohem Druck auf das Teil 4 wirkt und dadurch 4 in eine hohe Rotation versetzt; wodurch ein Generator 2 angetrieben wird. Die hohe Vehemenz des auf 4 anströmenden Arbeitsmediums 21 wird zusätzlich dadurch herbeigeführt, dass Unterhalb von 4 auf einer zu wählenden Länge der Bauhöhe von 1 senkrecht Führungsbleche 3 angeordnet sind. Diese Anordnung der 3 erzeugt eine laminare Strömung des 21, welche beim Auftreffen auf die Flügel von 4 dieses in eine hohe Drehzahl versetzt. Nach diesem Vorgang bei 4 ergießt sich 21 bei 5 in ein ebenfalls oben offenes Bauteil 6, das die Funktion einer Auffangwanne hat. Teil 6 ist als rundes Bauteil so gestaltet, dass es die runde Öffnung 5 von 1 umschließt und dass die obere kreisrunde Öffnung von 6 das fünffache an Fläche hat, wie die Fläche des Überlaufes 5 von Teil 1. Nachdem das 21 Teil 4 in Rotation versetzt hat, ergießt es sich in Teil 6 wo die Entspannung dieses Wasser-Luftgemisches 21 beginnt. Mit dieser in Teil 6 beginnenden Entspannung setzt gleichzeitig die selbsttätige Trennung des Arbeitsmedium 21 ein der bis dahin vermischten Anteile Wasser und Luft. Das Wasser wird aus Teil (6) über Rohrleitungen 18 und 18a zu Wasserturbinen 17 geleitet, die Generatoren 16 antreiben. Eine Alternative für diese Effizienz bestimmende Funktion der Wasser-Ableitung ist mit 2 dargestellt. Hier ist die Technik des Reaktors Teil1 nach den Regeln des technischen Zeichnens in der Seitenansicht wie folgt dargestellt. Die durchgezogenen Linien sind die sichtbaren Kanten, die gestrichelt gezeichneten Linien sind die Unsichtbaren; der dahinter befindlichen Kanten. Zum rascheren Verständnis der Darstellung gemäß 2 sind alle Positionszahlen aus 1 verwendet. Zusätzliche Bezeichnungen bis Nr.29 betreffend die zeichnerischen Ergänzungen zur 1.
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Die technische Alternative der Ableitung des Wassers gemäß 2 nach dessen Rückführung aus dem Prozessmediums in Teil 6 erfolgt über zwei Rinnen 18 und 18a, die spiralförmig von Teil 6 am Außenmantel von 1 nach unten führen zu den beidseitig montierten Turbinen 17 mit Generator 16. Diese Wasservolumen sind genau dosiert dadurch, dass gemäß der Draufsicht auf 2 auf dem Boden 29 von 6 gegenüberliegend zwei Durchbrüche sind, von denen dieses Wasser abgeleitet wird.
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Die Dosierung findet dadurch statt, das Teil 29 die Öffnungen 24 und 25 hat mit den Teilen 26 und 27 welche als Wehr nur die Hälfte des Wassers aus 6 durch die Öffnungen ablaufen lassen durch die herunterführenden Leitungen 18 und 18a. Diese Wasserführung hat den Vorteil der längeren Verweilzeit des sich permanent rückführenden Arbeits-Mediums 21 in seine Anteile Wasser und Luft. Es wird empirisch ermittelt werden, ob diese spiralförmig herabführenden Rinnen 18 und 18a oben offen gestaltet werden können, was eine vollständige Rückführung des Mediums in die Teile Wasser und Luft beschleunigen und damit die maximale Durchsatzmenge des Prozessmediums erhöhen würde. Ein weiterer Vorteil ergibt sich dadurch, dass die Summe der Länge der zwei Rinnen, annähernd das 20-Fache betrifft als die Gesamtlänge von 18 und 18a wie auf 1 gargestellt. Das hat zur Folge, dass die 20-fache Menge Wasser transportiert wird und am Ende dieser Rinnen 18 und 18b , das 20-Fache an Kraft auf die Turbinen 17 einwirkt mit der Folge einer Steigerung der Elektrizitätserzeugung. Entsprechende Ergebnisse werden Empirische Untersuchungen dieses Verfahrensablaufes werden zeigen, welches spezifische Gewicht und damit wirkende kinetische Energie bei der Beaufschlagung auf 17 wirkt was durch die bis dahin vollständig abgeschlossene Rückführung der Prozessmediums in sein Wasseranteil bestimmt wird. Dieser Vorgang wird positiv beeinflusst durch das Volumen von 6. Nach der Elektrizitätserzeugung in 17 und 16 aus der Fallenergie des Wassers aus dem Arbeitsmedium wird dieses Wasser in einem Becken 1 gesammelt. Von dort aus wird es dem Verfahrensprozess über die Pumpe 22 und den Rohrleitungen 1 und 15 dem dieses Verfahren erneut die Teile 7 zugeführt. In den gezeichneten Rohrleitungen 11, 13, 14 15 und Teil 12 sind Absperrorgane und Steuerungsorgane in relevanter Position montiert, die jedoch zeichnerisch nicht dargestellt sind. Ebenfalls nicht dargestellt ist eine Speise-Leitung des Beckens 19 mit Grundwasser, um die durch Verdunstung verloren gehende Wassermenge des Verfahrens zu ergänzen. Die elektrische Energie für dieses Verfahren der Elektrizitätsgewinnung wird bereitgestellt durch Solarpaneele 8. Über den Elektro-Anschluss 9 wird ein Kompressor 10 angetrieben, der komprimierte Luft über die Druck-Leitung 11 in einen Druckbehälter 12 fördert, die dort für die weitere Verwendung im Prozessablauf speichert wird. Diese Luft ist frei von Begleitstoffen und hat Atemluft-Qualität.
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Beschreibung des Verfahrens:
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Dieser Prozess der Erzeugung von Elektrizität beginnt damit, dass gemäß 1 über die Leitungen 13 Druckluft und über die Leitungen 14 und 15 Wasser über Injektoren 7 in die Turbulenzkammer 2 eingebracht wird, die mit Wasser gefüllt ist. Durch die 7 und die Druckdifferenz zwischen dem Wasser und der Druckluft wird ein Wasser-Luftgemisch erzeugt von hoher Turbulenz. Zur Erhöhung der Turbulenz in 2 sind im Strömungsbereich dieses eingebrachten Gemisches 23 Schikannen eingebaut
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Diese für die Qualität des Wasser-Luftgemischen 23 wichtige Turbulenzkann erhöht werden durch ein zusätzlich in 2 eingebautes Rührwerk. Das Prozesswasser für die Erzeugung des Wasser-Luftgemisches mittels Teile 7 in der Turbulenzkammer 2 wird entnommen aus Teil 19 durch Pumpe 22 und durch die Rohrleitungen 14 und 15 den Injektoren 7 zugeführt. Die an diesem Prozess beteiligten Medien Wasser und Luft kommen während diesem Verfahrensablauf mit Fremdstoffen nicht in Berührung, sodass eine Belastung der Umwelt durch mitgeführte und abgeschiedene Fremdstoffe nicht stattfindet. Aufgabe dieses ersten Verfahrensabschnitt in Teil 1 und 2 ist es, ein Arbeitsmedium zu schaffen, das aus einer Vielzahl kleinster Wassertropfen besteht, die in hohem Maße gleichmäßig in diesem Arbeits-Medium verteilt sind Dieses ist ein Wasser-Luftgemisch, keine Emulsion. Das bedeutet, dass sich dieses erzeugte Arbeits-Medium in seine zwei Bestandteile Wasser und Luft -als jeweiliges homogenes Medium- wieder selbsttätig rückführt, wenn dieses Arbeitsmedium dem atmosphärischen Umgebungsdruck überlassen wird. Die Effizienz dieser Zerstäubung von Wasser durch Druckluft wird bestimmt durch die Druckdifferenz der Medien Wasser und Pressluft. Je höher diese Druckdifferenz ist, je schneller vollzieht sich der Druckausgleich zwischen den genannten, über Teile 7 eingebrachten Prozess-Medien. In dieser Folge dehnt sich das erzeugte Wasser-Luftgemisch mit hoher Geschwindigkeit aus bis zu einem zu wählenden mehrfachen des eingebrachten Volumens an Wasser. Diese Ausdehnung bewirkt eine permanente Erhöhung des Volumens des Arbeitsmedium und damit dessen Strömungsgeschwindigkeit 21 in Teil 1. Die Strömungs-Effizienz dieser zunächst turbulenten 23 Strömung in Teil 2 wird in Teil 1 erhöht durch die Umwandlung der Turbulenz in eine laminare Strömung. Diese Umwandlung erfolgt durch Lamelleneinbauten 3 die senkrecht im oberen Bereich von 1 eingebaut sind. Diese laminare Strömung erreicht Teil 1 und versetzt dieses in eine hohe Drehzahl mit der ein Generator 20 in Funktion gesetzt wird, der Elektrizität erzeugt . Während dieser ersten Stufe der Elektrizitäts-Erzeugung mittels 4 und 20 ergießt sich das Arbeitsmedium 21 bei Pos 5 in Teil 6. Hier beginnt 21 sich zu entspannen, das beim Auftreffen auf Teil 4 einen Druck von 20 mWs haben kann -und mehr-, sofern diese Anlage drucklos gefahren wird. Es ist ebenso möglich und in noch höherem Maße wirtschaftlich, diese Technik als Druck-Anlage zu konzipieren was entsprechend der beabsichtigten Anwendung dieses Verfahrens zu entscheiden ist. Eine für den drucklosen Betrieb konzipierte Anlage wie mit 1 dargestellt kann bei entsprechender Dimensionierung die gleiche Leistung bringen wie eine Druck-Anlage. Hierzu sei auf 2 hingewiesen: Jedes Verfahren hat seine Leistungsgrenze dort, wo einer der Verfahrensvorgänge seine Leistungsgrenze erreicht hat.. Diese Leistungsgrenze liegt hier bei dem verfügbare Raumvolumen von 6 und die verfügbare Verweil-Zeit für die Entspannung des Arbeitsmediums und dessen Rückführung in seine separaten, homogenen Anteile Wasser und Luft
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Bei der drucklos konzipierten Anlage gemäß 1 setzt die Entspannung des Arbeitsmediums 21 ein; beginnend bei dem passieren von Pos. 5 und danach mit zunehmender Intensität in Teil 6. Dieser Vorgang setzt dann ein, wenn sich das Arbeitsmedium wieder in Umgebungsatmosphäre befindet. Dieser Vorgang der Rückführung erfolgt ohne energetische oder chemische Einwirkung von außen. Diesem Prozess der Entspannung des abgeführten Arbeitsmediums Mediums über 5 in 6 ist ausreichend Zeit eingeräumt dadurch, dass die abführenden, waagerechten WasserLeitungen 18 oben offen; also wie eine Rinne ausgebildet sind. Dadurch wird das Entweichen der sich abscheidenden Luft aus dem sich in Rückführung befindlichen Arbeitsmedium gefördert. Das parallel zu diesem Vorgang sich abscheidende Wasser wird über Fall-Leitungen 18b Wasserturbinen 17 zugeführt, die Generatoren 16 antreiben. Für eine störungsfreie Funktion dieser Wasser-Abführung beträgt die Summe der Querschnitte aller das Wasser von Teil 6 abführenden 18 und 18a mehr als das Doppelte des Querschnittes der Öffnung von 1 bei Pos.5.Dieses Verhältnis der Querschnitte zueinander ist dem jeweiligen Gesamtvolumen des in Teil 1 aktiven Arbeitsmedium angepasst. Die senkrechten Rohre 18b sind in ihrer Länge der Bauhöhe des Reaktors 1 anzupassen. Dadurch wird die sich anbietende, hohe Fallgeschwindigkeit des Wassers für den Antrieb der Turbinen und damit Elektrizitätserzeugung optimal genutzt. Ebenfalls ist das Gewicht und damit die Menge dieses fallenden Wassers für die Turbinen-Effizienz von Bedeutung. Um hier das Maximale aus diesem Vorgang zu erzielen, ist eine konstruktive Lösung gewählt, die es verhindert, dass dieses herabstürzende Wasser in den senkrechten Fall-Leitungen 18b in Teil-Mengen aus großer Höhe herunterstürzt. Denn ein senkrecht fallender Wasserstrom neigt dazu, auf einer solchen Fallstrecke mehrfach abzureißen. Unterstütz wird diese Tendenz durch die bremsende Reibung des stürzenden Wassers an den Innenflächen der Fall-Leitungen. Dadurch kann der maximal verfügbare Wasserdruck der Gesamt-Wassermenge für diesen Recycling-Prozess nicht zur Anwendung kommen. Diese reduzierende Einwirkung auf die Effizienz der Turbinenleistung kann dadurch verhindert werden. Indem alle Fall-Leitungen 18b in einer Spiralform von maßvoller Steigung gestaltet werden wodurch erreicht wird dass der fallende Wasserstrom nicht abreißt, sondern als ein geschlossenes Wasservolumen auf die Turbine 17 einwirkt. Dieses mit der Folge, dass der höchstmöglich physikalisch Falldruck dieses Vorgangs auf die Schaufelräder der Wasserturbine einwirken kann. Die für den Betrachter ungewöhnliche Wasserzuführung der 18b für die Turbine 17 über zwei auf Abstand angeschlossene Wasserzuführungen / Fallleitungen (18b) erklärt sich aus der besonderen Bauart dieser Turbinenkonstruktion, die im Vergleich mit herkömmlichen Wasserturbinen etwa 60% mehr Leistung bringt. Nur mit dieser neuartigen Wasserturbinen-Konstruktion (DPMAa) ist die hohe Elektrische Abgabeleistung aus diesem Energie-Recycling-Prozess zu erzielen.
