DE19502953A1 - Mechanischer Energieerzeuger KES - Google Patents
Mechanischer Energieerzeuger KESInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein System zur mechanischen
Energieerzeugung unter Verwendung von erneuerbaren Energien. Zur
Charakterisierung wurde die Bezeichnung "Mechanischer
Energieerzeuger KES" gewählt. KES ist die Abkürzung von Kaltes-
Energie-System. Die physischen Komponenten des KES bestehen aus
mehreren Einzelmassen, die so zueinander wiederkehrend beweglich
angeordnet werden, damit eine wiederkehrende Rotation erzeugt
wird.
Die auf den Körper einwirkenden Kräfte resultieren damit zunächst
aus der unveränderbaren natürlichen Schwerkraft und aus den unter
örtlichen Bedingungen vorhandenen, vorzugsweise von erneuerbaren
Energiequellen erzeugten, potentiellen Energie (Lagenenergie) und
kinetischen Energie (Bewegungsenergie).
Zweck der "Mechanischen Energieerzeugung KES" soll es sein, unter
größtmöglicher Ausnutzung der natürlich vorhandenen, erneuerbaren
Energiequellen die Verwendung heutiger ressourcengefährdender
Energieträger kalkulierbar zu reduzieren.
Die technische Anordnung KES läßt sich großtechnisch aufbauen,
damit wäre auch der Standort auf See (off shore) möglich. Eine
Möglichkeit zur wirkungsvollen umweltneutralen Energieerzeugung,
die eine hohe Akzeptanz in der Bevölkerung genießen würde.
Die Ausnutzung der Wasserkraft zum Antrieb von Arbeitsmaschinen
läßt sich in der Literatur über mehrere Jahrtausende zurück
verfolgen. Oberschlächtige oder unterschlächtige Wasserräder
dienen noch heute zum Antrieb von Mühlen, Generatoren, etc.
Kennzeichen der Wasserräder ist die geringe
Umdrehungsgeschwindigkeit und die Abhängigkeit vom verfügbaren
wasserzulauf.
Durchströmturbinen, Peltonturbinen oder andere Turbinentypen
werden in Abhängigkeit von der Fallhöhe und dem vorhandenen
Wasserstrom in Raumeinheit und Zeiteinheit zur Erzeugung einer
Antriebsleistung eingesetzt.
Wasserkraft ist eine saubere, erneuerbare Energiequelle ohne
Schadstoffemission in die Atmosphäre.
Wind ist eine Luftbewegung, hervorgerufen durch
Luftdruckunterschiede. Durch die Bodenreibung werden diese
Luftdruckunterschiede reduziert, weshalb vornehmlich in
Küstenregionen die Windkraft als Antriebsenergie Verwendung
findet.
Ebenso wie die Wasserkraft hat die Windkraft seit Jahrtausenden
eine große Bedeutung bei der Technisierung der Arbeitsabläufe der
Menschen. Zu nennen sind das Fördern von Wasser, der direkte
Antrieb von Arbeitsmaschinen und der Antrieb von Strom-
Generatoren. Dabei bestimmen Anzahl und Bauart der Windflügel je
Windanlage den Verwendungszweck.
Sonnenenergie wird, in Abhängigkeit von der geographischen Lage auf
der Erde, über Kollektoren oder über die Photovoltaik genutzt.
Kollektoren führen die eingestrahlte Wärmeleistung einem nutzbaren
Medium zu. Die photoelektrische Ausnutzung der Sonneneinstrahlung
erzeugt elektrischen Strom, der einem Verbraucher zugeführt werden
kann und damit in eine Antriebsenergie umgewandelt werden kann.
Wasserkraftanlagen sind "Wasserverbraucher". Somit würde der
verstärkte Bau von Wasserkraftanlagen herkömmlicher Bauart in das
zu schützende empfindliche Gleichgewicht von Seen und Flüssen
eingreifen. Um letzteres zu minimieren, sind nur kleine
Wasserkraftanlagen empfehlenswert. Die Dimensionierung richtet
sich nach dem zu erwartenden minimalen, mittleren Wasserstrom. Der
Bau von Großanlagen in Kombination mit Trinkwasserspeicher dürfte
weitestgehend erschöpft sein.
Windkraftanlagen unterliegen den Schwankungen der vorhandenen
Windgeschwindigkeiten. Flaches Gelände und absolute Höhen
reduzieren die störenden turbulenten Luftströmungen. Daraus
ergeben sich die bevorzugten Standorte, vornehmlich in
Küstenregionen.
Bei heutigen Windkraftanlagen müssen hohe statische Anforderungen
erfüllt werden, da die Strom-Generatoren in der Höhe der
Rotorblätter installiert werden (hoher Schwerpunkt = off shore
Problematik).
Sonnenkraftanlagen erfordern eine starke Sonneneinstrahlung und
sind damit von der geographischen Lage des Anwenders abhängig.
Der Erfindung liegt mit dem "Mechanischen Energieerzeuger KES"
eine technische Anlage zugrunde, die zur gebündelten Nutzung der
erneuerbaren Energiepotentiale global eingesetzt werden kann.
Da die natürlichen erneuerbaren Energiepotentiale in Höhe und
Verfügbarkeit starken Schwankungen unterliegen, ihre Energiedichte
somit nicht mit fossilen oder kerntechnischen Energieträgern zu
vergleichen ist, soll es das Ziel des KES sein, eine Bündelung von
möglichst vielen erneuerbaren Energieträgern zu ermöglichen.
Da die erneuerbaren Energiepotentiale Wind-, Wasser-, Sonnenkraft
unerschöpflich sind, ist bei der Konzipierung von technischen
Anlagen zur Nutzung dieser Kräfte die Betrachtung der einzelnen
Wirkungsgrade nicht je Zeitpunkt sondern vielmehr je Zeitintegral
zulässig. Sinngemäß gilt dieses auch für die Energie aus Biomasse,
sofern sie nicht in Konkurrenz zur Nahrungs- und
Futtermittelproduktion steht.
Ziel ist es, die erneuerbaren Energieträger so zu bündeln, damit
vom Anwender die Energieabgabe in Höhe und Zeiteinheit
bedarfsgerecht, und damit kalkulierbar, erzeugt werden kann, um
damit endliche Energieressourcen zu schonen.
Die Installation des KES beispielsweise in der Elbmündung
ermöglicht hauptsächlich eine Energiebündelung der Windkraft,
Gezeitenströmung und auch der Sonnenkraft.
Die Installation beispielsweise an tropischen Standorten in
weniger industriealisierten Regionen ermöglicht hauptsächlich die
Nutzung der Sonnenkraft, Windkraft, tierische Muskelkraft und wenn
vorhanden, auch die Nutzung der Wasserkraft (Flußströmung).
Bei Installation auf großen Fähr- oder Frachtschiffen könnte zur
Nutzung des Winddruckes auf die Aufbauten ein Luftkanalsystem mit
innen installierten Rotoren zur Förderleistung der KES-
Fördereinheit beitragen, wenn Rotorblätter, bekannt von
herkömmlichen Windanlagen, nicht oder nur in geringem Umfang
installiert werden sollen. Der Schwerpunkt des KES liegt immer
unterhalb der Energieaufnehmer Wind-/Sonnenkraft.
Energiesenken wären mit Energieträgern aus Biomasse (z. B.
Biodiesel auszugleichen.
Fig. 1 zeigt ein Blockdiagramm des "Mechanischen Energieerzeugers
KES".
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel mit den Bezeichnungen
aus den Patentansprüchen beschrieben. Die bewegliche Masse ist
Wasser. Der Körper wird in geschlossener Bauweise, mit der
Konsequenz für Zu- und Ableitung des Wassers (Reduzierung der
Spritzwasser- und Verdunstungsverluste), ausgeführt. Die
Radkonstruktion besteht aus zwei offenen Zylindern zur Aufnahme
des Körpers.
Fig. 2 zeigt die Seitenansicht des Körpers.
Fig. 3 zeigt die Vorderansicht aus Fig. 2 mit Schnitt A-B.
Fig. 4 zeigt die Seitenansicht von Körper und Radkonstruktion.
Fig. 5 zeigt die Draufsicht von Fig. 4.
Ein symmetrischer Körper (1) wird über Lager (2) auf einer hohlen
Achse (3) gelagert. Durch (3) werden Zuflußleitungen (4) und
Abflußleitungen (5) verlegt. (4) und (5) führen zu einem
Fördersystem (6). Das Fördersystem (6) besteht aus einer Pumpe in
Kombination mit Antrieben über Hydraulik, Vakuum, Druckluft,
Elektrik. Ein vorgeschalteter Pufferspeicher kann als
Druckluftspeicher ausgeführt werden, um Schaltzeiten zur
Ankopplung weiterer Energieträger zu überbrücken. Die
Positionierung von (4) und (5) bleibt bei Rotation des Körpers (1)
unverändert. Der Körper (1) benötigt damit einen Hohlraum (7). An
der Position (8) wird aus (1) Wasser entfernt und an der Position
(9) wird Wasser zugeführt. Das Wasser fließt in Hohlräume (10),
Vorrichtungen (11) nutzen den Impuls des Wasserstrahls und sollen
das Auslaufen des Wassers verzögern. Be- und Entlüftung und/oder
weitere Zu- und Abflußleitungen werden durch das Rohr (12) bzw.
durch die Achse (3) geführt.
Der Körper (1) kann in der Radkonstruktion (13) abrollen, da er
durch das einseitig zugeführte Wasser ein Drehmoment erfährt.
Einen Beitrag zur Positionierung wird durch das Hilfsrad (14)
vorgenommen, das bei optimalem Betriebsverlauf den Körper (1) nur
gering zur schwereren Seite drückt. Dies ist durch die Feder von
(14) angedeutet worden. Durch die Schwerkraftverlagerung von (1),
wozu auch die Fördereinheit (6) und die Rohrleitungszuführung
(4)/(5) beweglich gelagert werden müssen, wird (13) zusätzlich
Energie zugeführt, was eine Erhöhung des Drehmomentes bewirkt.
An (1) und (13) können Schaufeln (15) nach Vorbild von ober- und
unterschlächtigen Wasserrädern angebracht werden. Jetzt besteht
aber die Möglichkeit, durch einen an (12) befestigten Außenmantel
(16) analog zu (11) das Ausfließen des Wassers aus (15) zu
verzögern, welches zeichnerisch nicht voll ausgeführt wurde. Diese
Maßnahme soll das Drehmoment des Gesamtsystems erhöhen.
Bei Verwendung von (16) werden (4) und (5) entweder auf der Ebene
von (14) geführt (Fig. 5), um die Anbringung des Außenmantels vor
den an (1) befestigten Schaufeln (15) zu ermöglichen, oder (4) und
(5) werden einseitig durch die Achse von (13), analog zum Körper
(1), geführt.
Energieüberschuß der Fördereinheit (6) könnte auch oberschlächtig
den Schaufeln (15) zugeführt werden, was eine zweite Zuflußleitung
(4) außerhalb von (1) erfordern würde.
Claims (3)
1. Mechanischer Energieerzeuger KES,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein oder mehrere Körper, im folgenden Körper genannt,
bezüglich einer durch den Körper verlaufenden realen oder
gedachten Achse symmetrisch aufgebaut ist, in dem Körper
Vorrichtungen und Hohlräume zur Aufnahme von bewegten Massen
vorhanden sind, zusätzlich zum Körper die erforderliche
Fördereinheit der beweglichen Massen gehört, die entweder direkt
im Körper, bei Energiezuführung zur Fördereinheit durch die Achse,
oder außerhalb des Körpers, mit Leitungszuführung durch die Achse
des Körpers, angebracht ist, der Körper mit der realen Achse in
geschlossener Bauform und der Körper mit gedachter Achse in
offener Bauform mit Zuführung der beweglichen Massen von
außerhalb des Körpers, konstruiert werden kann, der Körper mit
der Zuführung der beweglichen Massen eine gerichtete
Schwerpunktverlagerung erfährt, und der Körper zusätzlich in einer
mittig gelagerten Radkonstruktion abrollen oder gleiten kann, um
eine weitere Schwerpunktverlagerung so zu erzielen, damit das
Gesamtsystem, bestehend aus Körper, Radkonstruktion und
Fördereinheit, Energie erzeugen kann, das Gesamtsystem hiermit
mechanische Energie in Form von Rotationsenergie, an Verbraucher
oder Energiewandler abgebbar, erzeugt.
2. Mechanischer Energieerzeuger KES nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß am Körper oder an der Radkonstruktion Vorrichtungen und
Hohlräume angebracht sind, die es ermöglichen, zusätzlich dem
Gesamtsystem bewegliche Massen oberschlächtig zuzuführen, weitere
Vorrichtungen vorhanden sind, die ein Entfernen der beweglichen
Massen, die zur Erhöhung des Drehmomentes beitragen können,
behindern, sowie Schaufeln und Hohlräume am Körper oder an der
Radkonstruktion vorhanden sein können, die es ermöglichen,
unterschlächtig zugeführte Energie zu nutzen.
3. Mechanischer Energieerzeuger KES nach Anspruch 1 bis 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß auf ihn umweltneutrale Energieformen so vereinigt werden
können, daß die Betreiber die Energieabgabe in Höhe und
Zeiteinheit steuern können.
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