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RES - Giga Wheel - In Concert


Film 1

Diese beiden gigantischen Windräder drehen sich an einem Tag in der Zukunft im Flachwasser der Nordsee, um für ein neues Industriezeitalter Strom CO2-frei zu erzeugen. Jedes Rad hat einen Durchmesser von 250 Metern und wandelt die kinetische Energie des Windes mit Rotorblättern, die als zwei Endlosspiralen ausgebildet und durch zwei ringförmige Flügel jeweils an den Scheitelpunkten eines Torus untereinander verbunden sind, in eine Drehbewegung um. Der Rotor der Windturbine hat eine stabile Gitterschalenstruktur, die auf der virtuellen Oberfläche des zylindrischen Torus ausgebildet ist. Die Gitterschale selbst bildet die Felge eines Speichenrads, das mittels von kaum sichtbaren Stahlseilen mit einer Nabe verspannt wird. Die Radachse wird von einer riesigen Gabel getragen, die über ein Azimuthlager mit einem im Meeresgrund verankerten Fuß verbunden ist. Mehrere in einer Reihe angeordnete Motorgeneratoren, jeweils als synchronerregte Drehstrommaschinen ausgebildet, sind innerhalb der Nabe untergebracht. Die kinetische Energie des Windes wird von den Rotorblättern in eine Drehbewegung konvertiert, wobei die Strömung abgebremst wird. Nach dem Satz von Bernoulli erhöht sich dadurch der Druck in der Strömungsröhre, sodass diese sich erweitert. Von dem anströmenden Wind wird die rotierende Gitterschale als ein Hindernis wahrgenommen, das es zu umgehen gilt. Deshalb wird ein Teil der Strömung zur Außenseite des Rotors gelenkt, während ein zweiter Teil der Strömung zur Rotationsachse hin gelenkt wird und den Rotor von innen durchströmt. Deshalb weist die Anströmung sowohl an der äußeren als auch an der der Rotationsachse zugewandten Oberfläche einen Konuswinkel auf, der für die Erzeugung eines Drehmoments an der Rotationsachse entscheidend ist. Aus der von den Rotorblättern bewirkten Auftriebskraft leitet sich eine in Drehrichtung wirkende tangentiale Antriebskraft und eine nach Lee wirkende Schubkraft ab. Während die tangentiale Antriebskraft die Rotation des Torus bewirkt, muss die resultierende Schubkraft von der Tragkonstruktion des RES Giga Wheel aufgenommen werden. Die Saugseite der Rotorblätter in der luvseitigen Hälfte der Gitterschale ist zur Innenseite der Umlaufbahn orientiert und wechselt die Orientierung an dem äußeren und inneren Scheitel des Torus in der leeseitigen Hälfte der Gitterschale auf die Außenseite der Umlaufbahn. Die frei durchströmbare Mitte des Res Giga Wheel muss so kalibriert werden, dass ein fluiddynamisches Gleichgewicht zwischen dem dort auftretenden Venturi-Effekt und der durch den Bernoulli-Effekt verursachten Erweiterung der Strömungsröhre hergestellt wird. Gleichsam wie eine Linse, die einfallendes Licht entweder konvergiert oder divergiert, bewirkt die Torusform aufgrund des Venturi-Effekts eine konvergente Anströmung der der Rotationsachse zugewandten Rotorblätter, während der Bernoulli-Effekt eine divergente Anströmung der Rotorblätter an der Außenseite des Torus bewirkt. Dies bedeutet, dass die durch den Torus beeinflussten fluiddynamisch wirksamen Bereiche wesentlich größer sind als die konstruktiven Abmessungen der Gitterschale selbst. In dieser Hinsicht folgt das Res-Giga-Wheel genau der Philosophie von R. Buckminster Fuller, der einmal gesagt hat: Nutze die Kräfte - bekämpfe sie nicht!


Film 2

Weltuntergangsstimmung in einer Landschaft, die von Kohlekraftwerken und Schwerindustrie geprägt ist, während eine leichte Brise neblige Schwaden wegdrückt, die von Kühltürmen und Kaminen erschöpft sind. Eine neue Morgendämmerung wird durch zwei Riesenräder angekündigt, die sich langsam und leise drehen, um in einem neuen Industriezeitalter CO2-frei Strom zu erzeugen. Jedes Rad hat einen Durchmesser von 250 Metern und wandelt die kinetische Energie des Windes mit zwei endlosen Spiralen von Rotorblättern um, die durch zwei ringförmige Flügel miteinander verbunden sind, um eine stabile Gitterschalenstruktur auf der virtuellen Oberfläche eines zylindrischen Torus zu bilden. Die Gitterschalenstruktur selbst dient als Felge für ein Speichenrad, das von kaum sichtbaren Stahlseilen gespannt wird, die die Felge mit einer riesigen Nabe in der Mitte verbinden. Die Achse des Rades wird von einer riesigen Gabel getragen, die mit Azimutlagern verbunden ist. Mehrere in einer Reihe angeordnete Motorgeneratoren sind in der Nabe untergebracht. Die kinetische Energie des Windes wird von den Rotorblättern extrahiert, während die Strömung gleichzeitig durch die rotierende Gitterschalenstruktur in einer Kombination von zwei dynamischen Effekten behindert wird: Erstens verlangsamt das Extrahieren von Energie aus der ankommenden Strömung die Strömungsgeschwindigkeit und Erhöhen Sie gleichzeitig den Druck in der Strömungssäule und zweitens verursacht die Verstopfung des Strömungskanals eine Abweichung der ankommenden Strömung. Wenn also ein konischer Engel an der Außenseite des Torus vorhanden ist, wird die Strömung von der Rotationsachse weggeführt und an der Innenseite des Torus wird sie zur Rotationsachse geführt, wobei die gegenüberliegenden Rotorblätter an der äußeren Hälfte und angegriffen werden die innere Hälfte des Torus. Daher zeigen die Auftriebskräfte an jedem Segment der Rotorblätter in Drehrichtung und können in eine tangentiale Drehkraft und einen Schub unterteilt werden, der vom tragenden Turm aufgenommen werden muss. Im Querschnitt betrachtet sind der äußere und der innere Teil des zylindrischen Torus ein Wendepunkt, an dem sich die Ausrichtung der Rotorblätter von außen nach innen ändert. Der zentrale Hohlraum des Res Giga Wheel muss so kalibriert werden, dass ein fluiddynamisches Gleichgewicht zwischen dem Venturi-Effekt und der durch den Bernoulli-Effekt verursachten Verbreiterung des Fluidrohrs hergestellt werden kann. So wie eine Linse in der Lage ist, einfallendes Licht entweder zu konvergieren oder zu divergieren, kann der Torus des Res-Giga-Rads durch den Venturi-Effekt den einströmenden Fluss auf seiner Innenfläche konvergieren und durch den Bernoulli-Effekt den einfallenden Fluss auf seiner Außenfläche divergieren. Dies bedeutet, dass die fluiddynamischen Abmessungen des Torus seine strukturellen Abmessungen übertreffen. In dieser Hinsicht folgt die Res-Giga-Röhre genau der Philosophie von R. Buckminster Fuller, der einmal sagte: Wende Kräfte an, bekämpfe sie nicht!


Film 3

Rund zehn riesige Windkraftanlagen mit einer Leistung von 50 MW sind erforderlich, um die Energie eines Braunkohlekraftwerks zu ersetzen, das die Atmosphäre mit klimaschädlichem Gas belastet. Das Repowering von Windenergie mit neuen Arten von Windkraftanlagen ist an der Tagesordnung.


Film 4

Als eine majestätische Erscheinung präsentieren sich diese beiden RES - Giga Wheels in der norddeutschen Tiefebene und produzieren Strom in bisher unbekannter Menge mit einer langsamen und harmonischen Drehbewegung.

GigaWheel_7

Zeichnung 1 - Beeinflussung der Anströmung

Die Zeichnung links zeigt den Einfluss des Rotors auf den einströmenden Durchfluss. Die Verbreiterung der Strömungssäule sowie der Venturi-Effekt am zentralen Hohlraum verursachen einen konischen Aufprallwinkel sowohl auf die äußere als auch auf die innere Hälfte des Torus. Der konische Winkel ist entscheidend, um ein Drehmoment auf der Rotationsachse des RES Giga Wheel zu erzeugen. Die Grafik auf der rechten Seite zeigt umgedrehte Rotorblätter, die ihre Ausrichtung zur Umlaufbahn bei der inneren und äußeren Drehung des Torus ändern.