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Dokumentenidentifikation DE10108265A1 19.09.2002
Titel Stromerzeugung durch Straßenverkehr mit Hilfe mechanischer Klappen
Anmelder Wolf, Elli, 85298 Scheyern, DE
Erfinder Wolf, Elli, 85298 Scheyern, DE
DE-Anmeldedatum 21.02.2001
DE-Aktenzeichen 10108265
Offenlegungstag 19.09.2002
Veröffentlichungstag im Patentblatt 19.09.2002
IPC-Hauptklasse F03G 7/08
Zusammenfassung Die bekannten Verfahren zur Energieerzeugung durch Straßenverkehr sind einerseits zu langsam und zu wenig effizient und andererseits konnte die komplexe Problematik durch ständig wechselnde Drehzahlen von Null bis Volllast nicht kraftschlüssig bewältigt werden.
Die Stromerzeugung durch Straßenverkehr mit Hilfe mechanischer Klappen (2) löst die Proleme folgendermaßen: Die Räder der Kraftfahrzeuge drücken mechanische Klappen nach unten. Dabei werden gleichzeitig Antriebsstangen niedergedrückt, die jeweils einen Lasthebel (6) bewegen, der ein mit einer Freilaufeinrichtung (4) gekoppeltes Schwungrad dreht. Sobald eine Achse des Fahrzeugs die Klappe passiert hat, wird sie von Federn wieder in die Ausgangsposition gedrückt. Durch einen Mitnehmerbügel (7) wird gleichzeitig der Lasthebel ebenfalls nach oben gezogen. Um die schwankenden Drehzahlen auf einem kraftschlüssigen Niveau zu halten, ist ein modifiziertes Automatikgetriebe (5) angeschlossen, das die Drehbewegung dann zum Generator transportiert.
Es können beliebig viele Klappen in jeder Fahrbahn aufgereiht werden, die einen profitablen Betrieb gewährleisten.

Beschreibung[de]

Die Erfindung beinhaltet die Stromerzeugung durch das auf mechanische Klappen einwirkende Gewicht und die Passiergeschwindigkeit der auf verkehrsreichen Straßen wie Autobahnen und autobahnähnlichen Bundesstraßen vorhandenen Fahrzeuge. Diese Nutzungsmöglichkeit ist Stand der Technik (siehe nicht verlängertes Gebrauchsmuster Nr. G 92 10 700.1). Dass diese umweltfreundliche Energieerzeugung bisher nicht zur Nutzung kam, liegt m. E. darin, dass die bisherigen Lösungen entweder zu langsam arbeiten, nicht effizient sind oder der komplexen Problematik einer solchen Anlage nicht gerecht werden, die sich folgendermaßen darstellt:

  • a) Die Fahrzeuge passieren die Anlage in unterschiedlich großen Abständen, so dass jegliche Technik ständig Drehzahlen von Null bis Volllast sowohl ansteigend als auch reduzierend kraftschlüssig bewältigen muss;
  • b) Die Fahrzeuge haben ein unterschiedliches Gewicht;
  • c) Sie fahren unterschiedliche Geschwindigkeiten, die (bei Stau) bis Null gehen können;
  • d) Die Anlage muss regelwidrige Aktionen der Autofahrer tolerieren, d. h. auch ein an sich verbotener Spurwechsel (Überholverbot) und die damit schräg verlaufende Fahrtrichtung oder eine überhöhte Geschwindigkeit dürfen weder an der Anlage noch an den Kraftfahrzeugen Schäden verursachen;
  • e) Die Anlage muss effizient sein und einen profitablen Betrieb gewährleisten;
Die Erfindung bewältigt diese Probleme auf folgende Weise:

Technik

Die Räder der Kraftfahrzeuge drücken eine mechanische Klappe so weit nach unten bis der Klappenkopf eine (lärm)-gedämmte Auflagefläche erreicht. Dabei werden gleichzeitig Antriebsstangen niedergedrückt, die jeweils einen Lasthebel bewegen, der ein mit einer Freilaufeinrichtung gekoppeltes Schwungrad dreht. Die Oberfläche des Lasthebels soll an der Unterfläche der Antriebsstange ohne feste Verbindung anliegen. Sobald die Vorderachse des Fahrzeugs die Klappe passiert hat, wird sie von den Federn (1) wieder in die Ausgangsposition gedrückt. Gleichzeitig wird auch der Lasthebel (6) durch einen Mitnehmerbügel (7) mit nach oben gezogen. Durch die Räder der Hinterachse, bzw. durch jedes weitere Fahrzeug, werden dieselben Schritte wiederholt.

Um die durch die Abstände der Fahrzeuge erzeugten unterschiedlichen Drehzahlen auf einem Niveau zu haften, das jederzeit den Kraftschluss gewährleistet, ist ein modifiziertes (vereinfachtes) Automatikgetriebe (5) (Stand der Technik in Kraftfahrzeugen) anzuschließen, das die Drehbewegung zum Generator (G) transportiert.

Durch die freie Verbindung des Antriebsgestänges zum Lasthebel wird gewährleistet, dass auch ein unvollständiger Arbeitsgang (bedingt etwa durch eine Schrägfahrt bei einem an sich unzulässigen Überholvorgang) weder den Weg der Antriebsstange behindert, noch den Lasthebel blockiert. Beides kann praktisch in jeder Position sowohl nach oben als auch nach unten geführt werden und anschließend kann dann das nächste Fahrzeug den fehlerhaften oder unvollständigen Arbeitsgang beenden.

Die Abmessungen der Klappen, sowie ihre Scheitelhöhe sind unterschiedlich und hängen ab von der jeweiligen Fahrspur bzw. der untersten Gewichtsklasse der entsprechenden Fahrzeuge. Schwere Lkws können eine größere Leistung erbringen als Klein-Pkws, verkraften also eine höhere Klappe. Die Klappenmaße orientieren sich außerdem an der Spurbreite der jeweils für den Fahrstreifen vorgesehenen Fahrzeuge mit ausreichender Toleranz. Die Wiederholung der Klappen kann beliebig oft erfolgen. Der Abstand von Klappe zu Klappe muss aber einen stabilen Fahrbahnunterbau gewährleisten, der durch die jeweilige Untertunnelung (Platz für Drehmechanik und Wartungspersonal) nicht beeinträchtigt werden darf.

Sollte ein Stau auftreten (eventuell bedingt durch einen Verkehrsunfall), so nimmt deshalb weder die Anlage noch die Fahrzeuge Schaden, da die Klappen seitlich und nach vorne abgerundet sind und alle Kanten auch in geöffnetem Zustand innerhalb der Fahrbahn verschwinden. Bei Stop-and-Go-Betrieb sinkt lediglich die Energieleistung der Kraftwerksanlage.

Alle Abmessungen sind im praktischen Versuch zu ermitteln und zu optimieren.

Problemlösungen

Die geschilderten Aufgabenstellungen einer Straßenverkehrskraftwerksanlage werden erfindungsgemäß folgendermaßen gelöst:

Problem a) wird gelöst durch ein angepasstes Automatikgetriebe, das, wie beim Auto, die Drehzahlen von Null bis Volllast auf einem kraftschlüssigen Niveau hält.

Problem b) kann durch das Einordnen der Fahrzeuge in bestimmte Fahrstreifen gelöst werden, wobei allerdings das Leistungsniveau auf höchstens 2/3 des jeweils niedrigsten anzunehmenden Fahrzeuggewichtes ausgelegt werden sollte, um eine ausreichende Toleranz anzubieten. Motorräder und PkW mit leeren Kleinanhängern fahren auf der verbreiterten Standspur ohne Klappen.

Problem c) wird auch hier gelöst durch das Automatikgetriebe, das Drehzahlen von Null bis Volllast auf einem kraftschlüssigen Niveau hält. Die Geschwindigkeitsbegrenzungen (80 km/h für PKW, 60 km/h für LKW) sind hilfreich für einen sicheren Betrieb der Anlage.

Problem d) wird gelöst durch das frei bewegliche Antriebsgestänge, das den Lasthebel in jeder Position sowohl nach oben als auch nach unten bewegen kann ohne dass es Schaden nimmt oder versagt. Die Freilaufeinrichtung sorgt in jedem Fall für einen problemlosen Antrieb des Schwungrades.

Problem e) ist durch den direkten mechanischen Antrieb gelöst, der ohne Umwege die Ausgangsdrehkraft unmittelbar umsetzt. Lediglich das Automatikgetriebe schluckt einen Teil der Energie. Der erzielbare Wirkungsgrad wird dennoch auf etwa 50% geschätzt. Durch die beliebige Wiederholbarkeit der Klappenanordnung kann der Betrieb der Anlage profitabel gestaltet werden, d. h. jedes Fahrzeug kann z. B. 30 oder mehr Klappen überfahren. Eine Autobahn mit gutem Verkehrsaufkommen zählt zwischen 3000 und maximal 5000 Fahrzeuge pro Tag.

Vorzüge dieser Engergiegewinnungsart

Die Vorzüge der Stromerzeugung durch Straßenverkehr stellen sich wie folgt dar:

  • a) Sie ist umweltfreundlich, da keine Rohstoffe verbrannt oder verwertet werden müssen und daher auch weder Abgase noch Rückstände anfallen, die entsorgt oder entgiftet werden müssen;
  • b) Sie beeinträchtigt nicht das Landschaftsbild, da sie im wesentlichen unterirdisch betrieben wird und dort errichtet werden kann, wo sie nicht negativ auffällt;
  • c) Sie ist billig, da keine Rohstoffe beschafft und aufbereitet werden müssen;
  • d) Sie ist weiträumig nutzbar, da praktisch überall verkehrsreiche Straßen vorhanden sind;
  • e) Sie ist zukunftsweisend, da es allein auf Gewicht und Geschwindigkeit der bewegten Fahrzeuge ankommt und nicht auf die Art oder Menge des verwendeten Kraftstoffes. Auch das mit Brennstoffzelle, solar- oder wasserstoffbetriebene Auto wird Kraft durch Gewicht und Geschwindigkeit erzeugen.
  • f) Sie ermöglicht einen preisgünstigen Anlagenbau, da mit Hilfe einer Baugrube ebenerdig gebaut werden kann.

3. Sicherheitseinrichtungen 3.1 Für die Autofahrer
  • - Um für Motorräder und Kleinfahrzeuge eine problemlose Durchfahrt zu gewährleisten, ist ein eigener Fahrstreifen ohne Klappen, am besten durch Verbreiterung der Standspur, einzurichten. Sonderfahrzeuge (z. B. mit tiefgezogenen Schürzen oder Spoilern, etc.) können wegen der geringen Klappenhöhe (ca. 3 cm) ohne weiteres auf der PKW-Spur fahren.
  • - Es sind stufenweise reduzierte Geschwindigkeitsbegrenzungen (120 km/h, 100 km/h, 80 km/h) radarüberwacht anzuzeigen.
  • - Unter den Antriebsklappen sorgt eine gut verankerte Abdeckung des Antriebsschachtes, die lediglich eine Öffnung für das Antriebsgestänge aufweist, für weitere Sicherheit.
  • - Durch die unterirdische Generatorensituierung ist auch bei schwersten Verkehrsunfällen keine Gefahr ersichtlich. Als weitere überwachte Sicherheitsvorkehrung, die die Anlage z. B. bei großen Brandunfällen außer Betrieb setzt, ist eine Vorrichtung anzubringen, die die Klappen (z. B. durch Elektromagneten) in die geschlossene Position bringt und arretiert.
3. 2 Für die Anlage
  • - Eine Autobahn-Kraftanlage sollte in strategisch günstiger Lage errichtet werden, d. h. in Bereichen, die erfahrungsgemäß selten durch Staus beeinträchtigt sind und dennoch ein gutes Verkehrsaufkommen aufweisen.
  • - Die Geschwindigkeit im Kraftwerksbereich sollte auf 60 km/h für LKW und auf 80 km/h für PKW begrenzt werden.
  • - Für die Wintermonate ist die Anlage wie ein Fussballfeld zu beheizen.
  • - Die Autofahrer sind durch entsprechende Schilder ("Einordnen") auf die jeweils zu benutzenden Fahrspuren hinzuweisen.

    Zwischen den einzelnen Fahrspuren sind reflektierende Fahrspurtrennköpfe aufzubringen, um (zusätzlich zum Verkehrsschild "Uberholverbot") ein Wechseln der Spuren innerhalb der Anlage zu vermeiden.
  • - Die vorhandenen Fahrspuren sind innerhalb der Anlage geringfügig zu verengen, d. h. sie müssen mit ausreichender Toleranz an die Spurweiten der entsprechenden Fahrzeuge angepasst werden, um eine möglichst klappenmittige Fahrweise anzustreben. Die Geschwindigkeitsbegrenzung trägt dieser Regelung Rechnung.
Liste der beiliegenden Zeichnungen

1 Detailansicht Klappe von oben

2 Detailansicht Klappe von vorne mit Schnitt A-B

3 Seitenansicht Klappe Stufe I

4 Seitenansicht Klappe Stufe II

5 Vorderansicht eines Fahrstreifens

6 Detail eines Fahrstreifens von oben

7 Seitenansicht Gesamtanlage

8 Draufsicht Gesamtanlage

Bezugsziffern in den Zeichnungen 1 Federn

2 Klappe

3 Lärmdämmschicht

4 Freilaufeinrichtung

5 Automatikgetriebe

6 Lasthebel

7 Mitnehmerbügel

8 Welle mit entsprechenden Lagern

9 Schacht für Drehmechanismus und Wartung

10 Schachtabdeckung mit Öffnungen für Antriebsgestänge

G Generator

a Klappenfreie Spur für Motorräder und leere Kleinanhänger

b LKW-Spur

c PKW und Klein-PKW-Spur

d PKW-Spur


Anspruch[de]
  1. Gegenstand der Erfindung ist die Stromerzeugung durch Straßenverkehr, gekennzeichnet durch

    mechanische Klappen, die durch die darüber hinweg fahrenden Kraftfahrzeuge ein Antriebsgestänge oder einen Antriebsbügel bewegen. Eingebaute Federn bringen die Klappen jeweils nach dem Überfahren wieder in die Ausgangsposition zurück.

    Das Antriebsgestänge ist

    gekennzeichnet durch

    seine offene Beweglichkeit. Es drückt ohne feste Verbindung einen Lasthebel nach unten, der mit einer Freilaufeinrichtung gekoppelt ist und ein Schwungrad bewegt. Beim Aufrichten der Klappe zieht ein Bügel den Lasthebel mit nach oben und bringt ihn damit wieder in die Ausgangsposition. Dabei ist es unerheblich ob ein Arbeitsgang vollständig oder, etwa bei regelwidrigem Fahren, nur teilweise ausgeführt wurde.

    Durch die Unregelmäßigkeit des Straßenverkehrs müssen die Schwungräder ständig unterschiedliche Drehzahlen von Null bis Volllast bewältigen. Die Erfindung ist

    gekennzeichnet durch

    ein modifiziertes Automatikgetriebe (Stand der Technik in Kraftfahrzeugen), das die durch Klappe, Antriebsgestänge, Lasthebel und Schwungrad erzeugte Drehbewegung stets auf einem kraftschlüssigen Niveau hält und zum Generator transportiert.






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