TY - THES

T1 - Theoretische Betrachtung und experimentelle Untersuchung von Aufwindkraftwerken

AU - Fallmann, Thomas

N1 - gesperrt bis 13-06-2018

PY - 2013

Y1 - 2013

N2 - Ein Aufwindkraftwerk besteht im Wesentlichen aus den Komponenten Kollektor, Turbine und Kaminturm. Die Sonnenstrahlung dringt durch das Kollektordach und erwärmt die darunterliegende Luft mittels Treibhauseffekt. Als Alternative zur Sonnenstrahlung kann eine externe Wärmequelle, oder die Restwärme von Abluft genutzt werden. Die erwärmte Luft steigt im Kaminturm aufgrund des Kamineffekts auf und treibt dabei eine oder mehrere Turbinen an. Ein Vorteil von Aufwindkraftwerken ist die einfache Bauweise des Kaminturms. Um diesen Kraftwerktyp wirtschaftlich zu betreiben sind eine große Fläche für den Kollektor und eine große Bauhöhe des Kaminturms notwendig. Ziel der Arbeit ist es mittels Simulation die Leistung eines Aufwindkraftwerkes abzuschätzen und die Diskussion einer möglichen Realisierung durchzuführen. Dazu wurde das Simulationsprogramm ANSYS FLUENT in Kombination mit experimentellen Untersuchungen verwendet. Für die Durchführung der Simulation war die Erstellung eines Modells als vereinfachte Darstellung einer realen Anlage notwendig. Es waren auch Berechnungsmethoden notwendig, die genaue Ergebnisse mit möglichst geringem Rechenaufwand ermöglichten. Besonderes Augenmerk wurde in dieser Arbeit auf den Kaminturm gelegt, da er maßgeblich für den Kamineffekt ist. Weiters ist der Kamin lange Zeit mit der aufsteigenden Luft in Kontakt. Dadurch ergibt sich eine mögliche Leistungssteigerung des Kraftwerks durch Erwärmung des Kaminturms, welcher die Wärme an die aufsteigende Luft weitergibt. In der Arbeit wurden bereits existierende Anlagenkonzepte betrachtet und Ideen für neue Konzepte erarbeitet.

AB - Ein Aufwindkraftwerk besteht im Wesentlichen aus den Komponenten Kollektor, Turbine und Kaminturm. Die Sonnenstrahlung dringt durch das Kollektordach und erwärmt die darunterliegende Luft mittels Treibhauseffekt. Als Alternative zur Sonnenstrahlung kann eine externe Wärmequelle, oder die Restwärme von Abluft genutzt werden. Die erwärmte Luft steigt im Kaminturm aufgrund des Kamineffekts auf und treibt dabei eine oder mehrere Turbinen an. Ein Vorteil von Aufwindkraftwerken ist die einfache Bauweise des Kaminturms. Um diesen Kraftwerktyp wirtschaftlich zu betreiben sind eine große Fläche für den Kollektor und eine große Bauhöhe des Kaminturms notwendig. Ziel der Arbeit ist es mittels Simulation die Leistung eines Aufwindkraftwerkes abzuschätzen und die Diskussion einer möglichen Realisierung durchzuführen. Dazu wurde das Simulationsprogramm ANSYS FLUENT in Kombination mit experimentellen Untersuchungen verwendet. Für die Durchführung der Simulation war die Erstellung eines Modells als vereinfachte Darstellung einer realen Anlage notwendig. Es waren auch Berechnungsmethoden notwendig, die genaue Ergebnisse mit möglichst geringem Rechenaufwand ermöglichten. Besonderes Augenmerk wurde in dieser Arbeit auf den Kaminturm gelegt, da er maßgeblich für den Kamineffekt ist. Weiters ist der Kamin lange Zeit mit der aufsteigenden Luft in Kontakt. Dadurch ergibt sich eine mögliche Leistungssteigerung des Kraftwerks durch Erwärmung des Kaminturms, welcher die Wärme an die aufsteigende Luft weitergibt. In der Arbeit wurden bereits existierende Anlagenkonzepte betrachtet und Ideen für neue Konzepte erarbeitet.

KW - Aufwindkraftwerk

KW - Kollektor

KW - Turbine

KW - Kamin

KW - erneuerbare Energie

KW - Solar

KW - Strömungssimulation

KW - Fluent

KW - ANSYS

KW - CFD

KW - Solar updraft power tower

KW - Solar chimney

KW - CFD

KW - Computational fluid dynamics

KW - Collector

KW - Solar energy

KW - Turbine

M3 - Diplomarbeit

ER -