Gabriel Fauner
Das Flüssiggas-Kraftwerk
Eine Abwandlung des Wasserkraftwerks, aber mit geschlossenem Kreislauf: Anstelle des Wassers eine Flüssigkeit mit niedriger Siedetemperatur. Der natürliche Umlauf wird künstlich verstärkt durch Heizung der Flüssigkeit und Kühlung des Dampfes im Kondensator. OverUnity? Aufbau Funktionsbeschreibung

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Aufbau

Das gesamte Kraftwerk besteht im Prinzip aus einem druckfesten Raum, unterteilt in Kessel, Gas-Aufstiegsschacht und Kondensatorraum. Dieser Raum ist mit Flüssiggas (z.B. Propan) gefüllt. Es ist soviel Gas vorhanden, dass bei Umgebungstemperatur der gesamte druckfeste Raum mit gesättigtem Gasdampf gefüllt ist. Im Kessel muss außerdem noch eine ausreichende Menge Gas in flüssiger Form vorhanden sein.
     In den Übergang zwischen Aufstiegsschacht und Kondensatorraum ist eine NiederdruckGasturbine eingebaut. Diese dient zum Antrieb für den Verdichter einer Wärmepumpe und für einen Stromgenerator.
     Vom Boden des Kondensatorraumes geht eine Flüssiggas-Druckleitung ab, die das verflüssigte Gas wieder in den Kesselraum leitet. Am unteren Ende der Druckleitung befindet sich eine Flüssigkeits-Druckturbine, die vom Flüssiggas angetrieben wird und ihrerseits einen Stromgenerator antreibt.
     Die Wände des Aufstiegsschachtes sind nach außen wärmeisoliert, so dass kein Wärmeaustausch mit der Umgebung stattfinden kann. Ebenso ist der Kondensatorraum gegenüber dem Schacht isoliert. Der Kessel und die Außenwände des Kondensators sind hingegen gut wärmeleitend und können somit Wärme aus der Umgebung aufnehmen bzw. an die Umgebung abgeben.

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Funktionsbeschreibung

Gehen wir von der Annahme aus, dass zwischen dem Kessel und dem Kondensator ein beträchtlicher Höhenunterschied (Größenordnung: mehrere 100 m) besteht. Dann besteht normalerweise auch eine Temperaturdifferenz zwischen der Umgebung des Kessels und der Umgebung des Kondensators. Am Kessel ist normalerweise die Temperatur um einige Grad höher als am Kondensator.
     Bei unserer Betrachtung können wir außerdem von einem statischen Anfangszustand ausgehen: oberhalb des flüssigen Gases im Kessel ist die gesamte Anlage mit gesättigtem Gasdampf gefüllt, und die Temperatur ist wegen der Wärmeisolierung nach außen im gesamten Aufstiegsschacht und bis zum Eintritt des Dampfes in den Kondensator konstant.
     Der Kondensator ist nach außen nicht isoliert, und durch die Außenwände kann wegen der niedrigeren Außentemperatur Wärme abfließen. Dabei kühlt sich der Dampf bei Berührung mit den Wänden ab, und ein Teil davon kondensiert. Das Kondensat sammelt sich am Kondensatorboden. Im Kondensator entsteht ein starker Unterdruck, und immer neuer Dampf wird in den Kondensator gesaugt. Dabei wird die Turbine in Drehung versetzt, und damit auch der Verdichter der Wärmepumpe und ein elektrischer Generator. Durch die Wärmepumpe (WP kalt) wird dem Kondensator weitere Wärme entzogen, und immer mehr Nassdampf strömt durch den Kühler (WP heiss) der Wärmepumpe, wird dort überhitzt und strömt durch die Turbine. Dabei entspannt er sich wieder zu Nassdampf, bevor er an der Außenwand des Kondensators entlang strömt, dort einen Teil seiner Wärme abgibt und dann im Kondensator verflüssigt wird. Die im Generator erzeugte Elektroenergie wird einem in die Flüssigkeit am Kesselboden eingetauchten Heizelement zugeführt und beschleunigt die Verdampfung des Flüssiggases.
     Das sich am Kondensatorboden ansammelnde flüssige Gas wird in einer Druckrohrleitung wieder in den Kessel abgeleitet. Vor dem Austritt in den Kessel fließt die Flüssigkeit durch eine Flüssigkeitsturbine, die ihrerseits einen Elektrogenerator antreibt. Die dort erzeugte elektrische Energie steht zur Gänze als Nutzenergie zur Verfügung.
     Beim Austritt aus der Turbine wird das kalte Flüssiggas zuerst entlang der Kesselwand geführt und wärmt sich dabei auf (die Außentemperatur ist höher als die Temperatur des vom Kondensator kommenden flüssigen Gases). Anschließend wird das flüssige Gas mittels Heizelement bis auf Siedetemperatur aufgeheizt, und die gleiche Menge Gas, wie im Kondensator verflüssigt wird, verdampft im Kessel. Damit schließt sich der Kreis.
     Die Menge der erzeugten Nutzenergie hängt von zwei von einander vollkommen unabhängigen Faktoren ab: einmal von der Menge des umlaufenden Gases, und andererseits vom Höhenunterschied zwischen Kondensator und Kessel.
     Die Höhe des Schachtes spielt hingegen bei der Verflüssigung des Gasdampfes im Kondensator keine Rolle, da das Gas auf jeden Fall am oberen Schachtende entnommen wird. Dabei spielt es für den Verflüssigungsvorgang keine Rolle, woher dieses Gas kommt. Der durch die Verflüssigung von Gasdampf im Kondensator entstehende Unterdruck pflanzt sich über den Schacht bis auf den Kessel fort, und sobald dort der Druck sinkt, verdampft weiteres flüssiges Gas, um den Druck wieder auszugleichen. Die nötige Verdampfungswärme erhält die Flüssigkeit zum Teil aus der Umgebung und zum Teil vom eingetauchten Heizelement.

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© G.Fauner, 2000. Veröffentlicht mit freundlicher Genehmigung des Autors.
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