DE29600325U1

DE29600325U1 - Aufwindkraftwerk

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Publication number: DE29600325U1
Application number: DE29600325U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-01-10
Filing date: 1996-01-10
Publication date: 1996-02-29
Anticipated expiration: 2006-01-11

Description

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BESCHREIBUNG AUFWINDKRAFTWERK

Die Erfindung betrifft ein Aufwindkraftwerk nach dem Oberbegriff des Schutzanspruchs 1.

Aufwindkraftwerke sind grundsätzlich bekannt. Sie bestehen in der Regel aus einem aus Stahlrohren angefertigten Aufwindkanal, der bisher eine maximale Länge von einigen hundert Metern haben kann. Im Aufwindkanal unten ist eine Windturbine angebracht, die einen Elektrogenerator antreibt. Neben der Größe der abgedeckten Erwärmungsfläche bestimmt dabei die Höhe und der Durchmesser des Aufwindkanals wesentlich die abzugebende Leistung eines solchen Aufwindkraftwerks. Alle bisher bekanntgewordenen Aufwindkraftwerke haben den Nachteil, daß der Aufwindkanal zu klein ist, so daß deren abgebbare elektrische Leistung dadurch limitiert wird.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die Leistung eines Aufwindkraftwerks wesentlich zu erhöhen, in dem der Aufwindkanal solche Dimensionen annehmen kann, die bisher nicht für technisch realisierbar gehalten worden sind.

Lösungen der Aufgabe sind im Kennzeichen der Schutzansprüche 1 bzw. 2 angegeben.

Weitere Lösungen sowie Ausgestaltungen sind den Schutzansprüchen 3 bis 10 zu entnehmen.

Dadurch, daß der Kaminschlauch aus leichtem, hochfestem Gewebematerial bzw. aus einem hochfesten Kunststoffgewebe, insbesondere mit Gewebeeinlagen besteht, der von Ballonringen bzw. Ballonschläuchen, die vorzugsweise

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heliumgefüllt sind, gehalten wird, sind Kaminhöhen von über 1000 Meter technisch realisierbar. Ein solcher Kaminschlauch ist über synchron gesteuerte Motorwinden und entsprechende Seile zusammenziehbar ausgebildet, um bei Unwettern und großen Windgeschwindigkeiten den Kaminschlauch zusammenziehen zu können, damit keine extremen Schwankungen und damit Beschädigungen auftreten können. Außerdem können die meisten Wartungs- und Reparaturarbeiten besser im zusammengezogenen Zustand des Kaminschlauches durchgeführt werden. Die mit den Generatoren gekoppelten Windturbinen sind auf einem Fundament bzw. einem Trägersystem angeordnet, das entweder in Stahlkonstruktion oder in Stahlbetonkonstruktion ausgeführt ist. An diesem Fundament ist der Kaminschlauch befestigt. Der Kaminschlauch kann auch durch nur einen großen, oben angeordneten Ballon- oder Schlauchring getragen werden, wobei Stützringe in den erforderlichen Abständen eingefügt werden müssen.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben.

In der Zeichnung bedeuten:

1 Aufwindluftkanal

2 Kunststoffolie (Kaminschlauch) 3,3' Ballonring, Ballonschlauch

4 Seile

5 Seilführungsteile

6 Seilwinde

7 Fundament bzw. Trägersystem

8 Tragsystem

9 Windturbine und Getriebe

10 Generator

11 Blitzableiter

12 zusammengezogener Kanal

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13 Warmluftströmung

14 Stütz- oder Druckringe

15 Blitzableiterkabel

16 Blitzableitererdung

17 Regenwasserableitung

18 Zysternenring

19 Zelthaut

20 Einstiegsschleuse

21 Tragsystem

Das in der Zeichnung gezeigte Aufwindkraftwerk ist im Schnitt dargestellt.

Der den Aufwind- bzw. Aufluftkanal 1 bildende Kaminschlauch 2 aus leichtem hochfestem Gewebe, einer hochfesten Kunststoffolie oder einer mit Gewebe versehenen Kunststoffolie verläuft nach oben konisch auseinander, um optimale Strömungsgegebenheiten zu schaffen und um Faltraum für das zusammengezogene System zu gewinnen. Der Kaminschlauch 2 ist an bestimmten Stellen mit Stütz- bzw. Druckringen 14 ausgestattet, um den Kaminschlauch 2 stabil kreisrund zu halten, da durch die starke Strömung ein Sog auf der Innenseite entsteht. Die Stütz- bzw. Druckringe 14 bestehen aus sehr leichtem hochfestem Material, wie zum Beispiel aus Aluminium-; Kohlefaser- oder Glasfaserwerkstoffen. Um den Kaminschlauch 2 in die gewünschte Höhe zu bringen bzw. in der gewünschten Höhe zu halten sind in Abständen heliumgefüllte Ballonringe bzw. schläuche 3 an der Außenhaut, insbesondere bei den innen angebrachten Stütz- bzw. Druckringen 14 angeordnet. Es ist auch möglich nur einen Ballon- oder Schlauchring 3' (gestrichelt eingezeichnet) oben am Kaminschlauch 2 anzuordnen. Diese heliumgefüllten Ballonringe 3 müssen so dimensioniert sein, daß der zum Halten des Kaminschlauchs erforderliche Auftrieb erzeugt werden kann. Um den Kaminschlauch 2 für Reparatur- bzw. Wartungsarbeiten oder

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wegen vorhersehbaren schlechten Wetterbedingungen einziehen zu können, sind rundherum vorzugsweise auf der Innenseite des Kaminschlauchs 2 Zugseile 4 angeordnet. Diese Zugseile 4 sind in Seilösen 5 geführt, die am Kaminschlauch 2 befestigt sind. Der Kaminschlauch 2 ist am unteren Ende mit einem Trägersystem bzw. Fundament 7, zum Beispiel in Stahloder Stahlbetonkonstruktion, luftdicht verbunden. An dem Fundament 7 sind außerdem synchron gesteuerte Motorwinden 6 für die Zugseile 4 und das Blitzableiterkabel 15 mit Blitzableiterspitze 11 am oberen Ende angeordnet. Durch diese synchron gesteuerten Motorwinden 6 ist es möglich, den Kaminschlauch 2 in kurzer Zeit zu einem Kegelstumpf 12 zusammenzuziehen. Die am Fundament 7 befestigten Windturbinen 9 liegen optimal im Aufwind- bzw. Aufluftkanal 1, so daß die entweder direkt oder über ein Getriebe gekoppelten Generatoren 10 Energie mit einem optimalen Wirkungsgrad erzeugen. Die Blitzableiterspitze 11 kann entweder mit speichenförmig angeordneten Tragseilen gehalten werden oder die Blitzableiterspitzen 11 werden auf dem obersten Stützring rundherum befestigt, wobei das Blitzableiterkabel vorzugsweise in Halteringen an den Stützringen in Nähe des Kaminschlauches 2 geführt wird. Die Blitzableiterkabel sind mit der Blitzableitererdung 16 am Fundament 7 verbunden.

An der Stahl- bzw. Stahlbetonkonstruktion für die Aufnahme der Windturbine 9, der Getriebe und Generatoren 10 ist vorzugsweise radial ein Tragsystem 8 angeordnet, auf dem sich eine Zelthaut befindet, die zwei Funktionen hat.

Die erste Funktion besteht darin, daß unter der möglichst großen, vorzugsweise kreisförmigen Zeltfläche die am Rand einströmende Luft durch die Sonneneinstrahlung erwärmt wird. Die zum Zentrum aufsteigende Zeltform bewirkt daher durch den Warmluftaufstieg und das größere Volumen im

Zentrum optimale Strömungsgegebenheiten für die in die Windturbinen 9 strömende Luft.

Die zweite Funktion besteht in der Ableitung des Regenwassers, das in einem umlaufenden Zysternenring aufgefangen wird.

Die Regenwasserableitung 17 ist durch Pfeile oberhalb der Zelthaut 19 und die Warmluftströmung 13 ist durch Pfeile unterhalb der Zelthaut 19 symbolisch dargestellt. Die Zelthaut 19 wird durch entsprechend angeordnete Zeltstäbe 21 abgestützt und gehalten. Außerdem ist zur Wartung der Windturbinen 9, Generatoren 10 und zur Wartung des Inneren des Kaminschlauches 2 eine Einstiegsschleuse 20 (angedeutet durch einen Pfeil) angeordnet, durch die die mit der Wartung beauftragten Personen in das Innere des Aufwindkraftwerkes gelangen. Der Kaminschlauch 2 kann alternativ auch aus Kegelstumpf-Segmenten gebildet werden, die mit automatischen Verschlüssen miteinander verbunden und gegebenenfalls gegeneinander verspannt werden. Die Synchronsteuerung der Seilwinden 6 kann sowohl manuell erfolgen als auch durch entsprechende elektronische Regeloder Recheneinrichtungen, die in Abhängigkeit von der Wettersituation und den Umweltbedingungen bzw. der Schwankungen und Neigungen des Kaminschlauches 2 den Einzug automatisch vornehmen. Durch die einstellbare Höhe des Kaminschlauches 2 kann auch die Ausgangsleistung der Generatoren 10 je nach Erfordernis geregelt werden.

Claims

950902GM SCHUTZANSPRÜCHE

1. Aufwindkraftwerk mit einem Kamin als Aufwindluftkanal, in dem Windturbinen auf einem gemeinsamen Fundament angeordnet sind, die direkt oder über ein Getriebe mit Elektrogeneratoren gekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet,

daß ein konischer nach oben auseinandergehender Kaminschlauch (2) aus hochfestem Geweberaaterial oder aus hochfesten Kunststoffolien den Aufwindkanal (1) bildet und daß am Kaminschlauch (2) in Abständen heliumgefüllte Ballonringe oder -schläuche (3) zum Tragen des Kaminschlauches angeordnet sind.

2. Aufwindkraftwerk mit einem Kamin als Aufwindluftkanal, in dem Windturbinen auf einem gemeinsamen Fundament angeordnet sind, die direkt oder über ein Getriebe mit Elektrogeneratoren gekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet,

daß ein von gasgefüllten Ballonringen oder -schläuchen (3) senkrecht gehaltener Kaminschlauch (2) den Aufwindluftkanal (1) bildet, der zusammenziehbar ausgebildet ist.

3. Aufwindkraftwerk nach Schutzanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß

der Kaminschlauch (2) am unteren Ende mit dem Fundament bzw. Trägersystem (7) luftdicht verbunden ist.

4. Aufwindkraftwerk nach einem der Schutzansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,

daß der Kaminschlauch (2) aus einer Anzahl Kegelstumpfsegmenten gebildet wird, die mit automatischen Verschlüssen miteinander verbunden und gegebenenfalls gegeneinander verspannt sind.

5. Aufwindkraftwerk nach einem der vorhergehenden Schutzansprüche, dadurch gekennzeichnet,

daß zum Zusammen- bzw. Einziehen des Kaminschlauches (2) synchron gesteuerte Seil- oder Motorwinden (6) am Fundament bzw. Trägersystem (7) angeordnet sind, die über an der Außenhaut verlaufende und geführte Zugseile (4) mit dem Kaminschlauch (2) kraftschlüssig verbunden sind.

6. Aufwindkraftwerk nach einem der vorhergehenden Schutzansprüche, dadurch gekennzeichnet,

daß der Kaminschlauch (2) mit einer Anzahl Stütz- bzw. Druckringe (14) aus möglichst leichtem und hochfestem Material zum stabilen Kreisrundhalten ausgerüstet ist, die vorzugsweise an der Innenhaut des Kaminschlauches (2) im Bereich der außen angebrachten Ballonringen oder -schläuchen (3) befestigt sind.

7. Aufwindkraftwerk nach einem der Schutzansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,

daß im Aufwindluftkanal (1) mehrere Windturbinen (9) mit zugehörigen Generatoren (10) neben- und/oder übereinander angeordnet sind.

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8. Aufwindkraftwerk nach einem der Schutzansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,

daß ein Blitzableitersystem mit einer zentralen Spitze (1) oder mit mehreren am oberen Anfang des Kaminschlauches (2) angeordenten Spitzen und mit Blitzableiterkabel bzw. -kabeln (15), das bzw. die geerdet ist/sind sowie mit Motorwinden ausgerüstet ist.

9. Aufwindkraftwerk nach einem der Schutzansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,

daß eine Einstiegsschleuse (20) angeordnet ist.

10. Aufwindkraftwerk nach einem der Schutzansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,

daß mit dem Fundament oder Trägersystem (7) eine im wesentlichen kreisförmige zum Mittelpunkt steigende Zelthaut luft- und wasserdicht verbunden ist, die von einem Tragsystem (21) gehalten und gespannt wird und so das Regenwasser in einen umlaufenden Zysternenring (18) ableitet und für die darunter durch die Sonneneinstrahlung erwärmte Luft eine Aufstiegsströmung der Warmluft (13) ermöglicht, sowie die Strömungswiderstände minimiert.

11. Aufwindkraftwerk nach einem der Schutzansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,

daß die Träger des Tragsystems (8) der Zelthaut (19) zur optimalen Luftströmung radial angeordnet sind.

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12. Aufwindkraftwerk nach einem der Schutzansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,

daß der Kaminschlauch (2) von nur einem Schlauchring (3') getragen wird und daß Stützringe (14) in bestimmten Abständen eingefügt sind.