DE3006702A1

DE3006702A1 - Aufwindkraftwerk mit schlauchturm, fesselballon und leitschaufeln am schwebenden vordach

Info

Publication number: DE3006702A1
Application number: DE19803006702
Authority: DE
Inventors: Christian Dr.-Ing. 1000 Berlin Boes
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-02-20
Filing date: 1980-02-20
Publication date: 1981-09-10

Description

Beschreibung mit 5 Patentansprüchen
Aufwindkraftwerk mit Schlauchturm, Fesselballon und Leitschaufeln am schwebenden Vordach Aufwindkraftwerke sind schon seit etlichen Jahren bekannt. In der Übersicht über mehrere Aufwindanlagen im Solar Energy Digest, Vol. 6, No. 5, May 1976, wird das generelle Prinzip des Aufwindkraftwerkes beschrieben. Unter einem Glas- oder Folien-Vordach (siehe Skizze 1.1 oder 1.2 ) wird Luft erwärmt und strömt einem Turm zu, an dessen unterem Ende eine Turbine installiert ist. Die warme Luft strömt im Turm nach oben. Je höher der Turm ist, desto besser wird der Wirkungsgrad der Anlage, da die Energie der aufgewärmten Luft bei einem niedrigen Turm nur teilweise ausgenutzt werden kann. Die Kosten des Turmes sind im Verhältnis zum Vordach gering, so daß , sicF) in jedem Falle lohnt, den Turm so hoch wie möglich zu bauen. Dies ist bei Türmen, deren Gewicht nach unten auf den Erdboden abgetragen wird, nur bedingt möglich.
Denn je höher der Turm wird, desto stärkere Druckspannungen müssen die Wandungen am unteren Ende des Turmes aufnehmen.
Deshalb wird hier ein Turm vorgeschlagen, dadurch gekennzeichnet , daß sein Gewicht von einem Fesselballon oder durch Auftriebs-Gaskammern, die in den Turmmantel eingearbeitet sind, nach oben getragen wird. Dadurch entfällt eine sonst notwendige starre Konstruktion und der Turm kann als preiswerter flexibler Schlauch (Skizzen 2.1 bis 2.4) mit großer Höhe ausgebildet werden0 Da im Turm des Aufwindkraftwerkes stets ein Unterdruck gegenüber dler Atmosphäre herrscht, muß der Schlauch als sogenannter "Saugschlauch" ausgebildet werden. Hierzu sind verschiedene Varianten möglich.
h Skizze 2.1 werden einzelne zylindrische Ringe (Torus ) übereinander angeordnet und miteinander zu dem Turmschlauch verbunden. Das Ringinnere wird mit Gas ( Helium ) gefüllt und damit der Ring selbst zum Auf triebskörperO Entsprechend Skizze 2.2 werden die Ringe durch zwei Turmschläuche mit Zwischenstegen ersetzt. Entsprechend Skizze 2.3 lassen sich auch einzelne Hohlwülste auf die Schlauchfolie des Turmes aufschweißen oder aufkleben. Hier können die Wülste mit Gas gefüllt werden, wobei die Dichte des Gases im Mittel auch wieder leichter als die Luft der Atmosphäre sein muß. Wählt man die Versteifung des Turmschlauches in Form von Ringen oder einer Schraubenfeder wie bei "Feuerwehr-Saugschläuchen" (Skizze 2.4 , so muß der gesamte Auftrieb für den Turm von dem ringförmigen Fesselballon entsprechend Skizze 1.1 oder einem üblichen Fesselballon entsprechend Skizze 1.2 aufgebracht werden.
Damit das Aufwindkraftwerk nicht nur von der Sonne nenergie aufgewärmte Luft verarbeiten kann, sondern auch Windenergie, ist der Fesselballon so angeordnet, daß er das obere Schlauchende des Turmes wie eine Windhutze ausformt und stets in die Lee-Richtung zum Wind dreht (Skizze 1.1. und 1 2 )o Das Unterdruckfeld hinter dem oberen Schlauchende induziert einen Aufwind im Turm, dessen Energie von der Turbine verarbeitet wird.
Entsprechend der Stärke des Windes kann die Höhe des Turmes auch reduziert werden, so daß der Turm nicht für Orkane dimensioniert werden muß. Gerade bei sehr hohen Türmen spielt dieser Punkt eine große Rolle, da bei 500 bis 1000 m hohen Türmen die Gefahr einer Zerstörung bei zu starkem Wind recht groß ist. Außerdem muß während eines Sturmes auch bei festen Türmen die Turbine abgeschaltet werden, da sie sonst überlastet wird. Eine Reduzierung der Betriebsdauer ergibt sich deshalb bei den Schlauchtürmen gegenüber festen Türmen nicht.
Am äußeren Rand des Vordaches, dort wo die Luft unter das Vordach strömt, sollen Leitvorrichtungen angeordnet werden, die den einströmenden Wind in Drehung versetzen ( Skizze 3 ) und damit verhindern, daß der Wind quer durch das Vordach weht und die aufgewärmte Luft nutzlos vergeudet wird. Dem einströmenden drallbehafteten Wind kann in der Turbine Energie entnommen werden. Er verstärkt den Aufwind im Turm.
Nach dem gleichen Prinzip soll auch das Vordach des Aufwindkraftwerkes durch gasgefüllte Folienschläuche (Skizze 4.1 und 4.2 ) oder durch eine gasgefüllte Doppelfolie (Skizze 4.3 ) getragen werden. Damit entfallen die aufwendigen Stützkonstruktionen, da die Halteseile nur Zugkräfte aufzunehmen brauchen können sie sehr geringe Querschnitte erhalten, Die Momente aus der horizontalen Belastung wie Druckdifferenzen, Schnee und Regen nehmen die Schläuche auf, so daß hier überhaupt keine zusätzliche Versteifung notwendig ist. Da aufgrund der Strömungsverhältnisse unter dem Vordach ein geringerer Druck als in der Atmoshäre herrscht, müssen die Schläuche nicht nur das Gewicht des Vordaches tragen, sondern auch noch den verminderten Auftrieb ausgleichen. Dies bereitet jedoch keine Schwierigkeiten. Dieses Prinzip eignet sich auch für selbstttragende Hallen, Gewächshäuser, Montage-,Messe-, Reit-, Tennis-und andere Sporthallen.
Der Gasverlust durch Diffusion durch die Folie muß beim Turm und Vordach ständig ausgeglichen werden. Er ist jedoch gering. Derartige Leichtbauwerke lassen sich leicht montieren und demontieren. Sollen sie längere Zeit nicht genutzt werden, so kann man das Gas ablassen. Das Bauwerk legt sich dann auf den Boden. Zur Wiederverwendung ist es lediglich erneut aufzublasen.

Claims

Patentansprüche: C 4u)Dvindkraftwerk dadurch gekennzeichnet, daß der Turm durch Schlauchfolie gebildet wird, die durch feste oder aufblasbare ringartige Kammern zum "Saugschlauch" versteift wird.
2.

Aufwindkraftwerk und Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmigen Kammern auch als Auftriebskörper in die Turmschlauchfolie eingearbeitet sind oder daß der Auftriebkörper als separater Fesselballon am oberen Ende des Turmes schwebt.
3.

Aufwindkraftwerk nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekenneS2ichnet, daß die Fesselung des Turmes an den Erdboden so erfolgt, daß sich das obere Ende des Turmes nach de m P rinzip der Windhutze stets so verformt und in die Windrichtung einstellt, daß am oberen Turmende durch den vorbeistreichenden Wind ein Unterdruckfeld hervorgerufen wird.
4.

Aufwindkraftwerk nach Anspruch 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß am Eintritt der Luft unter das Vordach Leitschaufeln angeordnet werden, die der einströmenden Luft einen Drall aufzwingen.
5.

Aufwindkraftwerk nach Anspruch 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß für das Vordach eine schwebende gasgefüllte Schlauch- oder Doppelfolienkonstruktion verwendet wird, die mit Halteseilen am Boden befestigt ist. Diese Vordachkonstruktion kann auch für andere Hallenkonstruktionen Verwendung finden.