Das Prinzip

Das Prinzip ist einfach und simpel. Jeder kennt das Phänomen, dass durch thermische Erwärmung Segelflieger durch die Luft gleiten können. Diese aufsteigende Luft lässt sich auch in sogenannten Aufwindkraftwerken nutzen. Bodennahe Luft wird durch Sonneneinstrahlung erhitzt und steigt auf, damit werden im Kamininneren Turbinen angetrieben. Bei entsprechender Planung kann durchgehend Energie produziert werden, weitere Kamine können in Serie geschaltet werden.

Optimale Standorte:

• kalte Region
• hügelige Region (min. 150m)
• Ansässige Industrie oder Kraftwerke

Resultat: der gesamte Hauptalpenkamm von Frankreich nach Salzburg ist Ideal, da sie alle Faktoren in hohem Masse erfüllen. Allgemein 60% von Deutschland sind geographisch in guter Position für diese Art von Kraftwerken.

Funktionsweise:

Am Fuß des Berges oder Hanges sollte für optimale Ausnutzung das Eintrittsloch ca. einen Durchmesser von 20 Metern haben. Die Luft steigt durch eine spiralförmige und gekrümmte Röhre auf. Das Austrittsloch sollte nicht mehr wie 4 Meter im Durchmesser haben. Erwärmte Luft wird durch eine große Öffnung, sowie durch separate Anschlüsse, gesammelt und steigt auf, dadurch treibt die kinetische Energie der Luft die Turbinen an. Es kommen mehrere Wärmequellen in Frage, allgemein Kollektoren (Solarpanels), die die Luft unter einem Glas oder Kunststoffdach am Fuß des Berges erwärmt.

Optionen:

• Industrie
• Biogaskraftwerke (Optimum)
• Verbrennungskraftwerke wie Erdgas, Kohle etc.
• theoretisch auch Haushalte?
• geothermische Systeme

Koppelung von mehreren separaten Systemen möglich durch Fernwärmestraßennetze, werden ober- und unterirdisch verlegt und sind natürlich gedämmt. Wobei eine unterirdische Verlegung sinnvoller ist, da sie so niemanden stört und besser isoliert ist.

Anmerkung: bei einer Ankopplung einer separaten Energiezufuhr und einer Entfernung von ca. 20 km gibt es kaum bemerkbaren Energieverlust. Bei Anschluss von Verbrennungskraftwerken (wie Erdgas, Kohle etc.), muss der Transportweg sehr gering sein, da Gase schneller Wärme abgeben als Luft. Nach dem Prinzip "alle Wege führen nach Rom" enden alle Kanäle an einem Knotenpunkt und treiben die dahinter liegenden Turbinen an.

Technische Daten

Die erbrachte Leistung variiert zwischen 50 kw und 200 mw pro Kamin, da viele Faktoren mit einfließen wie Standort, Kopplungsmöglichkeiten und Kollektorenflächen.

Je höher der Kamin ist, desto größer ist der Druckunterschied zum Boden und desto schneller steigt die Luft im Kamin auf, 1 hpa auf 8 Meter.

Rotorblätter mind. Durchmesser min. 1, 10m – maximal 1,80m

Leistungssteigerung: durch bedingten Einsatz von Luftwirbelapparaten. Luftwirbelapparate sind geometrische Formen die am Eintrittsloch des Kamins der Warmen Luft noch einen Drall verpassen.

Vorteile:

• Einmalige Installierung, keine verbrauchbaren Ressourcen nötig.
• kaum Abholzung nötig
• benötigt wenig Baufläche
• unsichtbar für die Allgemeinheit
• Leise und hat sonst keine Störeffekte
• kann gut mehrere hundert Jahre laufen

Nachteile:

• Hohe Investitionskosten, die aber sehr geringen Wartungskosten gegenüberstehen
• Eventuelle Aufforstung nötig, je nach gewünschter Leistungskraft.

Erklärung von Vincent:

Ich bin auf die Idee gekommen, da wir in der Schule kinetische Energie durchgenommen haben und ich mich darauf hin weiter damit beschäftigt hab. Als Quellen habe ich aus dem Internet nur die ini-fz.info benutzt, mit denen ich zusammenarbeite auch außerhalb des Wettbewerbs. Habe dort aber keine Berichte als Quellen, sondern Mitglieder, mit denen ich mich unterhalten habe. Unteranderem habe ich für die Zahlen meine Physiklehrerin gefragt, es sind nur etwaige Angaben. Die Grafik hab ich selbst erstellt aufgrund von Skizzen, die ich auch selbst angefertigt habe, ich habe dafür Adobe Illustrator benutzt.