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Drei innovative Technologien kurz vor der Markteinführung: Unbekannte Kraft aus Wasser


raum&zeit thema - epaper ⋅ Ausgabe 39/2019 vom 26.06.2019

Wasser ist ein ganz besonderes Fluid, dessen Geheimnisse der Schulphysik noch lange nicht bekannt sind. Gerhard Lukert stellt drei vielversprechende Wasserapplikationen für die Energiegewinnung vor, die in ein neues Paradigma hineinführen könnten. Sie stehen kurz vor der Markteinführung.


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Bildquelle: raum&zeit thema, Ausgabe 39/2019

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Gibt es Überschuss („Over Unity“)? Ja, tatsächlich!


Vielen Leserinnen und Lesern von raum&zeit ist der Rummel um das Auftriebskraftwerk der Firma Rosch sicher nicht entgangen. Bei dieser Technologie werden Hohlkörper in geeigneter Wassertiefe mit Druckluft befüllt, um dann, in Reihe und im Kreis ...

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Vielen Leserinnen und Lesern von raum&zeit ist der Rummel um das Auftriebskraftwerk der Firma Rosch sicher nicht entgangen. Bei dieser Technologie werden Hohlkörper in geeigneter Wassertiefe mit Druckluft befüllt, um dann, in Reihe und im Kreis laufend, durch ihren Auftrieb via Getriebe einen Generator zur Stromerzeugung anzutreiben. Von grundsätzlichen physikalischen Fragen abgesehen, ist die Luftbefüllung eines geschlossenen Gefäßes unter Wasser eine umständliche und fehleranfällige Maßnahme. Es ist einfacher, wenn anstelle der Hohlkörper entsprechend geformte Turbinenschaufeln genutzt werden, unter denen sich die eingeblasene Luft ebenso sammeln kann. In jedem Fall aber erfahren bewegte Hohlkörper im Wasser einen Widerstand, der den Wirkungsgrad der Anordnung stark heruntersetzt.
Besser wäre es, wenn der Wasserkörper als Ganzes rotiert, die Turbinenschaufeln also lediglich der Kraftübertragung von der rotierenden Wassermasse auf die Antriebswelle dienen. Eine solche Anordnung ist in Abbildung 1 gezeigt. Die bei (a) eingeblasene Luft zieht mit den Turbinenschaufeln nach oben, und verlässt das Wasser wieder bei (b). Weil auf der rechten Seite das Wasser sehr viel Luft enthält, ist der Wasserkörper hier leichter, umgekehrt auf der gegenüberliegenden Seite schwerer – und er hat mithin hier ein positives Drehmoment. Dieses Konzept wurde in Deutschland in den letzten zehn Jahren erarbeitet. Ähnliche Gedanken gab es jedoch auch bereits in Russland. 1

Erinnerungen an das Bessler-Rad

Wer sich mit Freie-Energie-Maschinen schon beschäftigt hat, dem wird sofort das Bessler-Rad in den Sinn kommen (s. hierzu auch raum&zeit Nr. 184 „Der Rhythmus des Besslerrads“ von Timomathiks). Auch wenn wir dessen Mechanismus nicht mehr kennen, ist es genauso ein ungleichgewichtiges Rad wie diese einseitig belastete Wasser-Luft-Turbine. Bei Bessler wurden vermutlich die Hebelarme der umlaufenden Gewichte auf der einen Seite des Rades verlängert, auf der gegenüberliegenden Seite dagegen verkürzt. Die rotierenden Körper sind bei Bessler immer gleich schwer, aber durch die Hebelarmveränderung wird das Rad ebenfalls ungleichgewichtig und erhält einseitig ein zusätzliches Drehmoment. Beim Wasser-Luft-Turbinenrad wird kein Hebel verändert, jedoch die Dichte des Wassers – der resultierende Effekt ist derselbe.
Allerdings ist dieser rotierende Wasserkörper mit ungleicher Wasserdichte nur ein Element der ganzen Erfindung. Mindestens ebenso wichtig ist die Art und Weise, wie man die Druckluft herstellt, die bei (a) eingebracht wird. Auch der Einbringungsvorgang selbst ist eine kritische Phase im Betrieb der Turbine: Er muss sehr leicht und schnell vonstatten gehen – genauso wie oben bei (b) die Ausgasung der Luft. Ein Teil der Lösung besteht darin, nicht die Luft alleine einzublasen, sondern ein sorgfältig vorbereitetes Luft-Wasser-Gemisch. Und dieses wird auf eine kuriose aber sehr effiziente Art und Weise hergestellt: mit Hilfe einer Spiralpumpe (Abb. 2). Hier rotiert in einem Was-serbehälter ein Schlauch mit großem Durchmesser, der auf eine Walze aufgewickelt ist. Indem die Schlauchöffnung mal Luft, mal Wasser einsaugt, entsteht eine gute Durchmischung. Und der Aufwand bleibt ökonomisch, weil Wasser zwar gehoben werden muss, aber wieder fällt, und gleichermaßen die Luft zwar gedrückt wird, aber nach einer Viertelrotation wieder aufsteigen kann. Beide Bewegungen unterstützen beziehungsweise balancieren sich gegenseitig.

Die Gesamtkonfiguration der Anlage zeigt Abbildung 3: Die von einem Motor angetriebene Spiralpumpe drückt das Luft-Wasser-Gemisch unten in das Turbinenrad. Dessen Drehmoment wird sodann auf die Welle der Turbine übertragen, die mit einem Stromgenerator verbunden ist. Zweckmäßigerweise sollte der Strom in eine Batterie geladen werden, von der aus man wiederum die Energie für den Motor für die Spiralpumpe nimmt. Der Überschuss kann gespeichert oder verbraucht, gegebenenfalls auch ins Netz eingespeist werden. Gibt es Überschuss („Over Unity“)? Ja, tatsächlich! Die Spiralpumpe benötigt, abhängig von der Drehzahl und den Größenverhältnissen, beispielsweise 2,5 Kilowatt (kW), der Generator liefert dann 7,5 kW. Wir haben einen Mechanismus, der einer Wärmepumpe entspricht, bei der mittels elektrischer Energie die Umgebungswärme eingesammelt wird. Hier im Bereich der Mechanik würde man von einer Drehmomentverstärkung durch Einkopplung von Schwerkraft sprechen. Das COP-Verhältnis (Coefficience of Performance, Energieeffi-Gezienz) liegt im Augenblick bei guten 3:1. Aber wir stehen ja erst am Anfang der Entwicklung – und bereits der jetzige Stand ist eine kleine Sensation.

Quelle: https://es.wikipedia.org/wiki/Bomba_de_ariete(modifiziert)


Nachhaltiger geht es nicht.


Hydraulischer Widder

Es gibt eine weitere nicht minder kuriose und überraschende Wasserkraftmaschine: der hydraulische Widder. Er wurde von den Gebrüdern Montgolfier entwickelt, die vor über 200 Jahren auch den ersten Heißluftballon aufsteigen ließen. Damals wurde sozusagen das Zeitalter der Luftfahrt eingeleitet, die Wasserpumpe der Montgolfiers dagegen ist weitgehend unbekannt geblieben, wird aber die Welt bald noch tiefgreifender verändern. Denn auch sie kann autonom und mit Überschuss betrieben werden. Betrachten wir zuerst den ganz normalen hydraulischen Widder, wie er beispielsweise in der Alpenregion, aber für die landwirtschaftliche Bewässerung auch in Australien, in den USA und in Südostasien eingesetzt wird (Abb. 4). Das aus einer Quelle oder aus einem Fluss stammende Wasser fließt durch die sogenannte Treibleitung (1) in das Ventilgehäuse (2) und von dort wieder hinaus in den Abfluss (3). Wenn nun aber dieser Abfluss durch ein Stoßventil (4) plötzlich unterbrochen wird, schlägt das abgebremste Wasser wie ein Hammer auf Klappe und Rohrwände, wird reflektiert und schießt dabei in den benachbarten Windkessel (5). Dort federt das Wasser gegen ein Luftpolster (6), kann aber nicht mehr zurück ins Pumpengehäuse, weil ihm dorthin der Weg durch ein Rückschlagventil (7) verschlossen ist. So entlädt sich die Energie in der Steigleitung (8) nach oben. Und je nach Menge und kinetischer Energie des Wassers in der Treibleitung können dabei mehrere Hundert Meter Höhenunterschied überwunden werden.

Erprobt in der Praxis

Die Burg Hohenzollern auf der Schwäbischen Alb wird seit etwa 150 Jahren über einen solchen Pumpenwidder mit Wasser versorgt. Die Quelle befindet sich am Fuß des Berges und hat eine Schüttung sowie ein eingerichtetes Gefälle, die zusammen ausreichen, um Wasser über 200 Meter nach oben zu pumpen: ohne eine Dampfmaschine, ohne einen Tropfen Diesel, ohne stromgetriebene Motorpumpe. Nachhaltiger geht es nicht. Ob der grüne Bürgermeister im benachbarten Tübingen oder der grüne Ministerpräsident, der ebenfalls von der Alb kommt, davon wohl wissen? Man möchte es bezweifeln. Einen Nachteil hat die klassische Widderpumpe allerdings. Wenn man 20 Liter in die Höhe pumpen will, muss man 80 Liter Wasser durch die Pumpe hindurch und mit dem Ge fälle wieder auslaufen lassen. Einem deutschen Erfinder ist es aber gelungen, dieses Verhältnis fast umzukehren. Er kann wesentlich mehr Wasser heben, als für den Durchlauf benötigt werden. Und er kann seinen dermaßen modifizierten Widder außerdem flexibel handhaben: entweder große Wassermengen auf moderate Höhe heben – oder kleine Wassermengen mit gewaltigen Drücken durch die Steigleitung jagen. Und jetzt kann man daran denken, mit dem Widder eine Kraftmaschine zu betreiben.
Es gibt viele Patente, die einen Widder vorschlagen, der erst das Wasser in die Höhe pumpt, um es von dort durch ein Fallrohr auf eine Turbine zu leiten – ganz wie bei der konventionellen Wasserkraft. Aber es ist vor diesem deutschen Erfinder noch niemand auf den eigentlich naheliegenden Gedanken gekommen, das Druckwasser direkt auf die Turbine schlagen zu lassen. Der Grund: Ein Widder arbeitet eigentlich im Pulsbetrieb, mit etwa einem Wasserschlag pro Sekunde, und das ist nicht ausreichend, um eine Turbine effektiv in Rotation zu halten. Also musste der deutsche Erfinder den Wasserstrahl verstetigen, seine Frequenz etwas erhöhen und die Turbine den Wassermengen sowie der Form des Wasserstrahls anpassen. Er hat hierfür in langen Versuchsreihen eine hochspezielle Turbine entwickelt, die ausreichend Schwungmasse besitzt, keine Dichtungsprobleme hat und deren Bohrungen exakt auf die Arbeitsweise und den Wasserstrahl des Widders abgestimmt sind.

Der Doppel-Widder

In dieser Kombination von Widder und Turbine mit Stromgenerator wirkt der Widder ähnlich wie die Wasser-Luft-Turbine als Kraftverstärker. Er vervielfacht die geringe Fließkraft beziehungsweise den geringen Staudruck einer Wassermasse (das heißt deren potentielle Energie bezogen auf das Schwerkraftfeld der Erde), um damit effizient eine Turbine mit Generator betreiben zu können. Darüber hinaus ist es dem Erfinder gelungen, eine Kombination zweier Widder zu entwerfen, die von einem Flusslauf oder einer Quelle unabhängig ist (Abb. 5). Das Wasser im Hochbehälter treibt über die Treibleitung (1) einen ersten Widder (Turbinenwidder), der auf hohe Kraftentfaltung ausgelegt ist und eine Turbine mit Generator hochtourig am Laufen hält. Das Restwasser des Widders und das Abwasser der Turbine wird in einem Becken gesammelt und über Treibleitung (2) einem zweiten Widder (Pumpenwidder) zugeführt, der auf hohe Förderleistung ausgelegt ist und das Wasser über eine Steigleitung in den Hochbehälter zurückpumpt. Von dort aus es kann es erneut den Turbinenwidder antreiben – und so fort. Das Restwasser des Pumpenwidders kann dann mit einer Elektropumpe, für die man ein wenig Energie vom Generator abzweigt, in das mittlere Becken zurückgepumpt werden.

Abb. 6a, b: Alle Bauteile sind extrem verkleinert und werden in einem Hochdruckbehälter untergebracht. Der Widder ist komplett unter Wasser. Die Druckschwingungen der Wassersäule werden von piezoelektrischen Materialien aufgenommen (7,8,9) und über ein Stromkabel (14) nach außen geführt. Der Widder wird mit einer chemischen Explosion gestartet. Das mannsgroße Gerät in dieser Version liefert genug Energie, um ein Haus damit zu versorgen.


Der große Hochbehälter mag sich in einem Silo befinden oder auf einem tragfähigem Hang beziehungsweise auf der Erhöhung eines geeigneten Grundstücks. Die technischen Installationen und die beiden Wasserbecken lassen sich in einem Widderhaus von etwa Garagengröße unterbringen (bezogen auf ein 100 kW-Kraftwerk). Da offenes Wasser verdunstet, muss immer mal wieder Wasser ersetzt werden. Die Niederschlagsmengen in unseren Breiten reichen hierfür aber aus, und auf die öffentliche Wasserversorgung oder auf Gewässer muss nicht zurückgegriffen werden. Nachhaltiger geht es nicht, mehr Autonomie gibt es nicht. Und beide hiermit vorgestellten Wasserkraftmaschinen haben aufgrund der Einfachheit und Robustheit ihrer Bauweise eine Betriebsdauer, die in Jahrzehnten gerechnet werden kann: eine Maschine für Generationen. Wie zu Großvaters Zeiten das Mühlrad.

Die russische Variante

An einer Modifikation des hydraulischen Widder hat etwa gleichzeitig mit dem deutschen Erfinder eine zweite Entwicklergruppe gearbeitet und zwar in Russland. Die Voraussetzungen dort waren sogar besser, weil vor 80 Jahren schon das Widder-Prinzip an der Universität Moskau wissenschaftlich untersucht worden ist. Es gibt sozusagen eine „russische Theorie des hydraulischen Widders“ mit umfangreicher Formelsammlung, während andernorts die Widderbauer vielfach mit Erfahrungswerten arbeiten. Aber auch in Russland war der Widder zunächst in Vergessenheit geraten, als sich die moderne Energietechnik mit billigen fossilen Brennstoffen durchsetzte.


Die Oszillationen werden durch einen piezoelektrischen Kristall direkt in Strom umgewandelt.


Die russischen Entwickler haben die alten Erkenntnisse ausgegraben und nun einen ganz anderen Entwicklungspfad eingeschlagen. Auch sie hatten einen geschlossenen Kreislauf im Auge und haben dafür alle Geräteteile aufs Äußerste verkleinert. Um aus der Anlage so viel Kraft wie nur möglich herauszuholen, sind sie außerdem auf den genialen Gedanken gekommen, die Anlage unter hohen Wasser- und Luftdrucken zu betreiben. Der herkömmliche Widder benötigt außer einem Wasserdruck ja auch einen konstanten Luftdruck, insofern die Wassersäule im Reservoir wie auch im Windkessel immer gegen die Luft in der Atmosphäre schwingt.

Die Leistung des Widders lässt sich mithin auch dadurch steigern, dass sein Betriebsdruck erhöht wird, man muss dann aber die gesamte Anlage in einen geschlossenen Behälter einbauen. Die russischen Widder arbeiten mit Luft-Drücken von bis zu 2000 bar (entspricht 20000 Meter Wassertiefe!) und mit Pulsfrequenzen von 2000 Hertz. Für die Umwandlung dieser Wasserschwingungen (es handelt sich genau genommen um Wasserschall) hatte die russische Entwicklergruppe einen weiteren genialen Einfall: Die Oszillationen werden durch einen piezoelektrischen Kristall direkt in Strom umgewandelt. Piezoelektrische Materialien besitzen ein Kristallgefüge, das bei Verformung oder äußerem Druck eine starke Ladungsverschiebung der Elektronen zeigt, die sich für eine technisch nutzbare Spannungserhöhung eignet.
Für Schlagzeilen hat beispielsweise eine Diskothek in den Niederlanden gesorgt, unter deren Boden piezoelektrische Elemente angeordnet sind, die die Tanzbewegungen der Besucher in Strom verwandeln. 2 Oder es gibt derartige Piezoelemente in Jogging-Schuhwerk, sodass man nebenher die Smartphone-Batterie laden kann. 3 Gleichermaßen nutzt also die russische Widdertechnologie die ungedämpften und durch den Widdereffekt ständig erneuerten Oszillationen einer Wassersäule, um auf elegante Weise Strom zu erzeugen (Abb. 6a, b).

Ganz ohne Rummel

Wo kann ich das alles kaufen, was kostet die Welt? Mit Absicht werden hierzu an dieser Stelle keine Auskünfte gegeben. Der Autor und die Redaktion bitten um Verständnis. Die Erfinder dieser drei neuen und sensationellen Technologien wollen nicht in einen Rummel hineingezogen werden, wie wir ihn vom Fusionsreaktor des Herrn Rossi, vom Quantenenergiegenerator (QEG) eines Hopegirl, vom Auftriebskraftwerk der Firma Rosch und Gaia e.V. oder von der „Wundertechnologie“ Mehran Keshes kennen. Hinter den drei hier vorgestellten, neuen Technologien stehen einfache, bodenständige Entwickler, die über viele Jahre hinweg intensiv und ohne äußere Unterstützung an ihren Projekten gearbeitet haben. Sie wollen unabhängig bleiben und in Ruhe sowie Sicherheit die anstehende kritische Phase der Zertifizierung und Markteinführung meistern. Ausdrücklich bittet der Autor dieses Artikels, diesen Wunsch der Erfinder zu respektieren. raum&zeit wird berichten, wann und wo die Technologien zu kaufen sind. Als erstes wird vermutlich das Wasser-Luft-Turbinenrad der Öffentlichkeit vorgestellt werden, dann vielleicht die deutsche Widdertechnologie. Aufgrund des hohen Betriebsdruckes wird die TÜV-Zulassung bei der russischen Widdertechnik wohl am längsten dauern.


Die russischen Entwickler haben die alten Erkenntnisse ausgegraben.


Die Abbildungen folgen den Webveröffentlichungen und Patentschriften der Erfinder (Stand 01.01.2016) und wurden für den Druck angepasst. Quellenangaben nach Rücksprache beim Verfasser.

Fußnoten

1 A Method of Extraction (Restitution) of Energy, V.F Markelov, Russia, New Energy Technologies, Issue 1 (16) 2004; Russian Federation patents N 2120058, N 2170364, N 2024780
2 http://mint.studieren-mit-meerwert.de /2015/03/piezo-effekt/
3 http://www.golem.de /news/energyharvesting-schuhsohle-laedt-akku-beimlaufen-auf-1306-99589.html

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