Aufwindkraftwerk

Die Energieversorgung auf unseren Planeten wird zunehmend zu einem Problem. Bedingt ist dies insbesondere durch eine schleichend fortschreitende Verknappung der natürlichen Ressourcen wie Kohle, Gas und Öl. Natürliche Energiequellen werden zunehmender genutzt, um unseren steigenden Energieverbrauch zu denken. Zu diesen Objekten gehören sicherlich Aufwindkraftwerke. Diese sind von ihrer Idee her nicht neu. Es gibt hierzu praktische Erfahrung mit einem in Manzanares gebauten Prototypen, der mehrere Jahre gelaufen ist (Ingenieurbüro Schlaich Bergermann und Partner Stuttgart).

Aufbau:
Das Aufwindkraftwerk besteht aus einem Solardach (Glasdachkollektor 120 m Radius beim Prototyp Manzanares), einem Kamin (195 m Höhe beim Prototyp Manzanares) und einer axialen Strömungsmaschine (Turbine 50 KW Leistung beim Prototyp Manzanares).

Wirkungsprinzip:
Das Aufwindkraftwerk ist eine thermo- hydrodynamische Maschine, die der Energieversorgung dient. Sie wandelt in einem komplexen Wärmeübertragungsprozess die einfallende Strahlungsenergie, über die Wechselwirkung mit dem Erdreich, in Bewegungsenergie und schließlich in Elektroenergie um.

Problem:
Bei einem Wirkungsgrad von weniger als 1% ist dieses Objekt noch nicht empfehlenswert. Ausgehend von der Tatsache, dass der erste Elektromotor auch keinen größeren Wirkungsgrad besaß, ergab sich die Aufgabe, Aufwindkraftwerke als potentielle Energiewandler der Zukunft zu untersuchen, mit dem Ziel, den Wirkungsgrad zu verbessern. Dies kann sicherlich nicht über den Bau verschiedener großer Prototypen vom Laboraufbau bis zur Pilotanlage erfolgen, dies kann nur über ein Werkzeug geschehen, das momentan immer mehr an Bedeutung gewinnt und dies ist die physikalische Modellierung und Simulation, mit der alle im System ablaufenden Vorgänge intensiv und kostengünstig studiert werden können.

Aus diesem Grund kommen Werkzeuge aus der Thermofluiddynamik zum Einsatz. Der Wirkungsgrad einer Strömungsmaschine kann jedoch erst dann bestimmt und optimiert werden, wenn die Temperatur- und Strömungsfelder bekannt sind.

Hierzu werden Erhaltungssätze aus der Thermofluiddynamik benötigt. Diese werden unter Angabe der Anfangs- und Randbedingungen gelöst. Weiterhin sind meteorologische Daten, Material- und Geometrieparameter erforderlich.

Ansprechpartner

Dr.-Ing. Henry Pastohr