<Desc/Clms Page number 1>
Anlage von Schmelzwasserkraftwerken im ewigen Eis
Die Erfindung betrifft die Anlage von Schmelzwasserkraftwerken im ewigen Eis zur Erzeugung von Energie, vorzugsweise elektrische Energie, mittels der potentiellen Energie von Schmelzwasser, das aufgefangen und Turbinen zugeführt wird.
Die bisherige Erzeugung elektrischer Energie aus Wasserkraft wird in Klimabereichen durchgeführt, die es gestatten, das anfallende Schmelzwasser in künstlichen Stauseen zu sammeln und dann unter Ausnutzung des Höhenunterschiedes mit Hilfe von Wasserkraftturbinen in elektrische Energie umzuwandeln.
Dem Stauwasserbecken wird dabei das am Gletschertor in einem natürlichen Bachbettgesammelte Schmelzwasser zugeleitet.
Für die Anlage eines Schmelzwasserkraftwerkes im ewigen Eis selbst ist schon eine Einrichtung zum Abschmelzen von Gletschereis mit Hilfe von Wärme thermischer Kraftwerke, zwecks Gewinnung von Schmelzwasser für den Betrieb hydraulischer Kraftwerke bekanntgeworden.
Gemäss dieser bekannten Einrichtung soll das für den Betrieb hydraulischer Kraftwerke im ewigen Eis erforderliche Wasser dadurch gewonnen werden, dass von dem in eine Felsrippe verlegten thermoelektrischen Kraftwerk aus Warmluftstollen bis zu den Talwegen unter den Gletscher vorgetrieben sind, welche Warmluftstollen in Heizkörper ausmünden, die in das Gletschereis eingelassen sind, wobei die Talwege des Gletschers unterhalb der Heizkörper durch Sperrmauern abgeschlossen sind, so dass an diesen Stellen Stauräume gebildet werden, die durch Schmelzwasserstollen mit einem Sammelbassin verbunden sind.
Mit dieser bekannten Einrichtung wird also die Anregung gegeben, die in die natürlichen Täler des Festlandsockels hineinreichenden Füsse des Inlandeises durch Zufuhr von Warmluft künstlich aufzuschmelzen. Zu diesem Zweck soll in dem anstehenden Gebirge ein ganzes Netz von Warmluftstrecken bzw. -stol- len aufgefahren werden, um auf diese Weise die Füsse des Gletschereises für die Zufuhr der Warmluft aufzuschliessen.
Abgesehen davon, dass allein die Vorrichtung derartiger Wassereinzugsgruben Unsummen an Geld verschlingt, liegt auch der Wirkungsgrad eines mit einer solchen Schmelzwassereinzugsgrube zusammenarbeitenden hydraulischen Kraftwerkes unter der Wirtschaftlichkeitsgrenze. Weiterhin ist die Anlage der bekannten Schmelzwassereinzugsgrube an der Basis des ewigen Eises, also einige hundert Meter unter der Eis-Gletscher-Oberfläche auch deswegen technisch ungünstig, weil dadurch die gesamte Höhe des übergelagerten Gletschers als Nutzhöhe für den Betrieb des hydraulischen Kraftwerkes verloren geht.
Wie bei mehreren Forschungsreisen festgestellt werden konnte, liegen oftmals an Gletscherrändern eine ganze Reihe kleiner eisabgedämmter Seen, die sich vorwiegend im Semptember nach einer Periode mit starkem Niederschlag selbsttätig entwässern. Solche verhältnismässig kleine Mulden werden bei heftigen Niederschlägen rasch gefüllt, so dass der natürliche Eisdamm zu schwimmen beginnt und das Wasser unter dem Eis wegströmt.
Die Erfindung hat es sich ausgehend von der vorstehenden Beobachtung zur Aufgabe gestellt, die ausserordentlich grossen Energiemengen, die während der Wärmeperioden im Sommer auch im ewigen Eis frei werden, zu nutzen und mit geringem technischem Aufwand die erforderlichen Schmelzwasser-
<Desc/Clms Page number 2>
kanäle an die geeignete Stelle zu legen und Sammelbecken zu schaffen, aus denen die Wasserkraftwerke für die Erzeugung elektrischer Energie gespeist werden können.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass im Einzugsgebiet eines im ewigen Eis teilweise künstlich angelegten bzw. natürlich gewachsenen, in einen Druckstollen mündenden Beckens durch Auslegen bzw. Ausstreuen dunkler, die Wärmestrahlung der Sonne absorbierender Gegenstände ein Schmelzwasserkanalsystem auf der Eis-Gletscher - Oberfläche vorgezeichnet wird, welches sich ebenso wie das Becken während der Wärmeperioden auf Grund der Sonneneinstrahlung und bzw. oder der Erosion durch den Schmelzwasserstrom und des Wärmeüberganges aus dem Schmelzwasser selbsttätig vertieft und erweitert.
Beim Anlegen des künstlichen Beckens wird zweckmässig von einem im ewigen Eis an der Eis-Gletscher-Oberfläche und auf der Eisseite eines als Staumauer dienenden Gebirgszuges bzw. Berges liegenden naturlichen Beckens ausgegangen, welches dann etappenweise bis zu der gewünschten Grösse ausgeschmolzen werden kann. Dabei ist besonders bei der erstmaligen Herstellung des künstlichen Beckens die durch Kernspaltung oder andere Brennstoffe erzeugte Wärme anwendbar, während später nach dem Bestehen eines ersten Kraftwerkes ein Teil der erzeugten elektrischen Energie verwendet werden kann.
Bei diesen Massnahmen geht die Erfindung von der Erkenntnis aus, dass das einmalige Ausschmelzen des kunstlich anzulegenden Beckens ausreicht, um es auch weiterhin über die folgenden Frostperioden hinweg zu erhalten. Es hat sich nämlich gezeigt, dass im ewigen Eis die Eistemperaturen in beträchtlicher Tiefe kaum unter Minus 200C liegen, und dass sie in einem künstlich geschaffenen, durch Ausschmelzen des ewigen Eises angesammelten Wassermassen während derFrostperioden nicht vollständig gefrieren, weil sich an der Oberfläche des künstlichen Beckens eine Eisschicht von etwa 1 bis 2 m Mächtigkeit bildet, die einen vorzüglichen Isolationsschutz auch bei extrem tiefen Aussentemperaturen darstellt.
Wie sich ausserdem gezeigt hat, dringt das Eis vom Boden her nur unwesentlich in das künstlich angelegte Becken vor, weil die verhältnismässig grossen Schmelzwassermengen sich nur sehr langsam abkühlen.
Um nun dem künstlich anzulegenden Becken während der Wärmeperiode genügend Schmelzwasser zuzufuhren, muss ein Einzugsgebiet geschaffen werden, in dem das während der Wärmeperiode anfallende Schmelzwasser gesammelt und dem Becken zugeleitet werden kann. Das wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass das Schmelzwasserkanalsystem durch schwarze Schläuche bzw. durch dunkle Matten aus Kunststoff, ausgestreuten Russbrocken und bzw. oder aus dem anstehenden Gebirge gebrochenen Schotter und Splitt vorgezeichnet wird.
Durch das beispielsweise Auslegen von Kunststoffschläuchen, die als schwarz eingefärbte Schläuche ausgebildet sein können, bilden sich zunächst während des Sommers durch die Wärmeeinstrahlung nur wenig tiefe Schmelzwasserkanäle, die infolge der Erosion des Schmelzwasserstromes und des Wärmeübergan- ges aus dem fliessenden Schmelzwasser sich selbsttätig vertiefen und erweitern. Während des nachfolgenden Winters wird das vorgezeichnete Schmelzwasserkanalsystem lediglich mit Niederschlägen in Form von lockerem Schnee gefüllt, der bei der nächsten Wärmeperiode schnell wieder schmilzt, so dass die weitere Vertiefung und Verbreiterung des vorgezeichneten Schmelzwasserkanalsystems fortschreiten kann.
Eine wesentliche Vermehrung der Schmelzwassermenge lässt sich erzielen, wenn gemäss der Erfindung das gesamte, durch das künstliche Schmelzwasserkanalsystem erschlossene Einzugsgebiet mit den dunklen, die Wärmestrahlen der Sonne absorbierenden Gegenständen bestreut bzw. belegt wird. Dabei bietet sich insbesondere das Bestreuen des gesamten Einzugsgebietes des künstlich angelegten Beckens mit aus dem anstehenden Gebirge gebrochenem Splitt an, sofern das anstehende Gebirge eine dunkle Farbe besitzt.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnungen. In den Zeichnungen zeigen die Fig. 1 eine Übersicht von Südgrönland mit zwei Quer- und einem Längsprofilschnitt mit Fjordgebieten und Inlandeis, Fig. 2 eine schematische Darstellung der Erläuterung der Inlandeistheorie, Fig. 3a, 3b, 3c die Inland- eisakumulation und -ablation, Fig. 4 ein schematisiertes Beispiel für ein Kraftwerk gemäss der Erfindung, Fig. 5 schematische Darstellung zur Anlage von Schmelzwasserstaubecken und Schmelzwasserkanal, Fig. 6 Abtauwirkung durch Aufstreuen von wärmeabsorbierenden Gegenständen.
Fig. l gibt eine Übersicht von Südgrönland mit zwei Querprofilen A-A ; C-C und einem Längsprofil B-B mit Fjordgebieten und Inlandeis. Am Beispiel der Eismassen von Südgrönland, die sich besonders für die Verwirklichung des erfindungsgemässen Schmelzwasserkraftwerkes im ewigen Eis eignen, soll der Erfindungsgedanke im einzelnen dargestellt werden. Jedoch ist die Erfindung natürlich nicht auf die Erstellung von Schmelzwasserkraftwerken in Südgrönland beschränkt. Hier aber herrschen, wie Forschun-
<Desc/Clms Page number 3>
gen ergeben haben, besonders günstige Bedingungen für die Anlage der erfindungsgemässen Schmelzwasserkraftwerksanlage. Diese besonders günstigen Bedingungen ergeben sich insbesondere aus der Tatsache, dass in Südgrönland ausserordentlich grosse und mächtige Inlandeismassen vorhanden sind.
Weitere günstige Bedingungen ergeben sich durch die relativ grosse Höhenlage des Inlandeises gegenüber dem Meeresspiegel und die ausgedehnten Eisflächen, die ein grosses Einzugsgebiet der Schmelzwassermengen ermöglichen. Ausserdem bietet das Gebiet von Südgrönland klimatische Vorzüge, weil es im niederschlagreichsten Gebiet von Grönland liegt und ausserdem südlich des Polarkreises mit verhält- nismässig hohen Sommertemperatuten, durch die die Schmelzwasserbildung natürlich begünstigt wird.
Im übrigen bietet Südgrönland dank seiner geographischen Lage eine ausgezeichnete Möglichkeit, die an den verschiedenen Küstenpunkten etwa zu erstellenden Kraftwerke auf dem Inlandeis miteinander zu verbinden und die erzeugte Energie zur Südspitze der Insel zu leiten, von wo auch der Überseetransport zu den Abnehmerländern in Europa und Amerika verhältnismässig billig durchgeführt werden kann.
Wie aus Fig. l ersichtlich, erstreckt sich das Gebirge bis zu Höhen von im Mittel 1000 m, an einzel nen Stellen bis zu 2 000 m Höhe. Die darüberliegende Inlandeismasse erreicht maximale Höhen bis zu 3 000 m über NN. Darüber ist ein ausreichend hohes Gefälle für das gesamte Schmelzwasser gegeben zur Verwertung in etwa in Meeresspiegelhöhe gelegenen Kraftwerken. Der eingezeichnete Längsschnitt B-B und die beiden eingezeichneten Querschnitte A-A ; C-C gegen Aufschluss über die Mächtigkeit des Gebirges und des darüber lagernden Inlandeises.
Aus den Profilen ist weiterhin ersichtlich, dass im Inneren von Südgrönland eine sehr ausgedehnte und praktisch in Ruhe befindliche Inlandeismasse vorhanden ist, die nur an den Küstenrandgebieten zur Bildung von zahlreichen Fjorden führt. Die geeignetesten Stellen für die Sammlung des sich während der Sommermonate bildenden und durch die erfindungsgemäss künstlich zu erstellenden Schmelzwasserkanäle ist die Randzone zwischen dem praktisch ruhenden Inlandeis und dem Eisabbruch zu den zerklüfteten Fjorden des Küstenrandgebietes hin.
Aus den Breitengradangaben 600 Nord bis 720 Nord ergibt sich ausserdem die ausserordentliche Ausdehnung des Inlandeisgebietes. Darüber hinaus zeigen die eingezeichneten Höhenlinien die verhältnismässig flache Neigung des Inlandeises, welche das Auffangen und Sammeln des sich bildenden Schmelzwassers und die Ableitung zu den Kraftwerken in Meereshöhe ausserordentlich begünstigt. Weiter ist besonders dem Querprofil A-A zu entnehmen, dass die Inlandeismasse an einem Teil ihrer der Küste zugekehrten Seiten von natürlichem Felsgebirge abgegrenzt wird. Derartige Stellen eignen sich besonders zur Anlage von Schmelzwasserstaubecken, da hier eine natürliche Staumauer vorhanden ist, und unter Umständen nur eine bereits im Eis entstandene Mulde durch Zufuhr künstlicher Wärme ausgeschmolzen werden muss.
Fig. 2 zeigt in schematischen Querschnitten durch Südgrönland die in der Zwischenzeit durch Gletscherforschungen gesicherten Erkenntnisse über die Akkumulationszone und die Ablationszone. Dabei ist das Ablationsgebiet mit b bezeichnet, während das Gebiet des Firnzuwachses, d. h. der Akkumulationszone, mit a gekennzeichnet ist. Mit be ist das Mass für das jährliche Abschmelzen der Eismassen bezeichnet, während a den jährlichen mittleren Firnzuwachs ebenfalls in Metern angibt.
Wie aus der schematischen Darstellung der Fig. 2 weiterhin ersichtlich ist, liegt die Schmelzgrenze etwa in einer Höhe von 2 000 m NN oberhalb der Spaltenzone Z. An diesem im Querschnitt mit f gekennzeichneten Punkt ist etwa die Stelle bzw. die Höhe die sich am besten für die Anlage der Schmelzwassersammelkanäle eignet, die gemäss der Erfindung lediglich vorgezeichnet werden. Die von dem Punkt B rechts und links gezeichneten gestrichelten Linien stellen den Verlauf der Bewegungsrichtung der Eismassen von der Bewegungsscheide B aus dar.
Diese angedeuteten Eisströme, die durch die Hypothese über die Bewegung des Inlandeises als sich verformende hochviskose Flüssigkeit aufgefasst werden können, deren scheinbare Zähigkeit sich von Punkt zu Punkt ändert, werden durch ständige Forschungen geprüft, so dass auch bei der Suche nach einem günstigen Platz zur Anlage eines Schmelzwasserkraftwerkes auf die bestehenden Forschungsberichte zurückgegriffen werden kann.
Fig. 3a, 3b, 3c zeigen eine schematische Darstellung der hier interessierenden Grenzzone zwischen Akkumulation und Ablation des Inlandeises während den verschiedensten Jahreszeiten, wie sich dies aus den Ergebnissen der Gletscherforschung ergeben hat. Fig. a zeigt das feste Gletschereis 1, den in der Akkumulationszone vorhandenen Firn 2 und darüber die Schneedecke 3, die sich während des Winters bis zur Meereshöhe heruntererstreckt. Ein lediglich durch wärmeabsorbierende Gegenstände vorgezeichneter Kanal 4 wird während der Wintermonate nur von der lockeren Schneedecke 3 ausgefüllt und überdeckt.
Fig. b zeigt den gleichen Querschnitt durch die Randzone des Inlandeises während der eigentlichen
<Desc/Clms Page number 4>
Wärmeperiode im Juni bis August. Die aufliegende Schneedecke 3 schmilzt sehr schnell weg, und auch die dem festen Inlandeis 1 aufliegende Firndecke 2 erhält innerhalb der Randzone zwischen Akkumulation und Ablation Schmelzinseln, aus denen das Schmelzwasser ebenfalls aufgefangen und in vom Menschen gewünschte Bahnen geleitet wird.
Dazu sind in den schematischen Darstellungen zwei senkrecht zur Zeichnungsebene stehende Schmelzwasserauffangkanäle 4 ; 5 eingezeichnet, die das Schmelzwasser auffangen und den Kraftwerken zuleiten.
Erfindungsgemäss genügt es, diese Schmelzwasserauffangkanäle 4 ; 5 nur einmal durch wärmeabsorbierende Gegenstände andeutungsweise vorzuzeichnen. Das in diesen Schmelzwasserauffangkanälen 4 ; 5 ent- langfliessende Wasser verbreitert und vertieft diese Kanäle im Verlauf der Wärmeperiode von selbst, bis sich ein Gleichgewichtszustand zwischen dem zufliessenden Wasser und der Querschnittsgrösse dieser Schmelzwasserkanäle 4 ; 5 herausgebildet hat.
Fig. c zeigt das Ende der Ablationsperiode und stellt die Entwässerungswirkung des oberen Schmelzwasserauffangkanales 4 dar, der dafür sorgt, dass die im Firn 2 und in der aufliegenden Schneedecke 3 entstandenen Schmelzwasserinseln tatsächlich entwässert und ihrem bestimmungsgemässen Zweck zugeführt werden. Der untere Schmelzwasserauffangkanal 5 soll das Versickern von Schmelzwasser in Gletscherspalten od. dgl. nach Möglichkeit verhindern, so dass nahezu sämtliches Schmelzwasser ausgenutzt werden kann.
In Fig. 4 ist ein schematisiertes Beispiel eines Kraftwerkes gezeigt, wobei wieder das Inlandgletscher- eis mit 1, die Firnauflage mit 2 und die daraufliegende Schneedecke mit 3 bezeichnetist. Etwa in der Höhe von 2 200 m NN ist der zunächst vorgezeichnete und sich anschliessend selbsttätig erweiternde Schmelzwasserauffangkanal 4 ersichtlich. Etwas tiefer ist innerhalb des Inlandeises 1 ein künstliches Staubecken 6 angelegt, von dem aus über ein übliches Wasserschloss und Druckleitungen das dort gesammelte Schmelzwasser gegebenenfalls, wie weiter links in der Fig. 4 ersichtlich ist, einem weiteren Staubecken 7 etwa in 1 300 m Höhe zugeleitet wird, das durch eine natürliche aus Fels be- stehende Staumauer 8 begrenzt wird.
Von diesem Stauwasserbecken 7 wird dann das Schmelzwasser wieder über das Wasserschloss und Druckleitungen dem eigentlichen Kraftwerk etwa in Meereshöhe zuflie- ssen. Zwischen dem oberen Stausee 6, der sich im Inlandeis 1 befindet, z. B. natürlich gewachsen und künstlich erweitert ist, kann selbstverständlich in an sich bekannter Weise ein Zwischenkraftwerk angeordnet sein.
Der im Inlandeis 1 künstlich anzulegende Stausee 6 lässt sich mit verhältnismässig einfachen technischen Mitteln erstellen. Es ist dazu nur notwendig, ein einziges Mal eine Mulde in das Inlandeis 1 einzuschmelzen, indem das Schmelzwasser während des Sommers gesammelt wird. Auchhier stellt sich zwischen dem Fassungsvermögen dieses im Inlandeis 1 befindlichen Stausee 6 unter dem Einfluss des ständig zufliessenden Schmelzwassers und des gleichzeitig abgeführten Schmelzwassers durch den Druckstollen zu einem tiefer gelegenen Felsstausee 7 oder direkt zum Kraftwerk ein Gleichgewichtszustand ein, der mit geringem Energieaufwand künstlich reguliert werden kann, so dass der Stausee 6 eine günstige Grösse erhält.
Ein Problem ergibt sich bei solchen Schmelzwasserkraftwerken noch bezüglich der Ableitung und Weiterleitung der erzeugten elektrischen Energie. Man kann, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist, ein in einem Schacht 9 eingelegtes Stromkabel so tief unter der Meeresoberfläche münden lassen und es dann in Form eines Ozeankabels weiterführen, dass eine Gefährdung durch die in diesen Gebieten vorhandenen Eisberge 10 nicht mehr zu befürchten ist.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Druckwasserstollen dazu zu benutzen, in ihnen das stromführende Kabel entgegen der Wasserlaufrichtung aufwärts bis zum Inlandeis 1 zu führen und dort das Stromkabel über das Inlandeis 1 frei aufliegend bis zu einer günstigen Abführstelle an der Küste zu führen. Eine dritte Möglichkeit besteht darin, die ohnehin notwendigen Masten für die Lastseilbahnen zugleich als Masten für die Kabel zur Fortleitung des erzeugten Stromes zu verwenden und damit das Stromkabel ebenfalls auf die Höhe des Inlandeises 1 zu führen, von wo aus es ohne Masten freiliegend auf dem Inlandeis 1 bis zu einer günstigen Stelle an der Küste geführt werden kann.
Die Führung des Stromkabels auf das Inlandeis 1 hinaus und von dort erst zu einem geeigneten Punkt an der Küste hat zugleich den Vorteil, dass die frei auf der Eisoberfläche verlegten Stromkabel bei schwarzer Einfärbung der Schutzisolierung neue Schmelzwassersammelrinnen vorbereiten können, die dann sich durch nachfolgendes Schmelzwasser weiter auswaschen.
Zur Lösung des Transportproblems wird vorgeschlagen, von einem Hafen aus eine Schwerlast-, Luftoder Schlittenseilbahn zu erstellen, mit der das Material auf die Höhe des Inlandeises 1 gebracht werden kann, von wo aus dann Transportschlitten zur Weiterbeförderung benutzbar sind. Gegebenenfalls kann
<Desc/Clms Page number 5>
auch eine kombinierte Luft-Schlitten-Seilbahn gebaut werden, wobei dann der mit Kufen ausgerüstete Transportkorb bei mässigen Steigungen auf dem Inlandeis hochziehbar ist, so dass der Mastenabstand in diesem Streckenabschnitt wesentlich grösser bemessen sein kann.
In Fig. 5 ist auf der rechten Seite das Entstehen eines Schmelzwasserkanals 21, z. B. an der Grenzzone zwischen Akkumulations-und Ablationsgebiet gezeigt. Es genügt, an der gewünschten Stelle wärme -
EMI5.1
Gegenstandechen 11 geschehen kann. Dadurch wird ein zunächst im Querschnitt recht kleiner Schmelzwassersam- melkanal durch die Wärmeeinstrahlung gebildet, und das in diesem Kanal durchfliessende Schmelzwasser höhlt durch die Erosion sowie durch den Wärmeübergang aus dem Schmelzwasser diese so vorgezeichneten
Schmelzwasserkanäle der Breite und der Tiefe nach aus.
Durch Verlegen mehrerer nebeneinander liegender Schläuche oder auch Matten kann die Bildung des Schmelzwassersammelkanals 21 erheblich be- sch1eunigt werden, bis sich dann ein Gleichgewichtszustand zwischen Schmelzwasserkanalquerschnitt und
Einzugsgebiet bzw. Schmelzwassermenge, auf natürliche Weise erreicht. Dann können die wärmeabsorbierenden Gegenstände wie z. B. Kunststoffschläuche 11 wieder entfernt und an anderer Stelle verwendet werden. Durch eine überwachte Ausschmelzung des Schmelzwasserkanals 21 kann z. B. ein als Hö- henstrasse dienender Damm 20 herausgebildet werden, der als Fahrbahn für Schlitten und Rampenfahrzeuge geeignet ist.
In Fig. 6 ist im einzelnengezeigt, wie z. B. durch Aufstreuen von Russbrocken 12 od. dgl. die durch Sonneneinstrahlung aufgewärmt werden, ein jährliches Abschmelzen der Eisdecke 13 um etwa1-2 m zu erreichen ist. Besonders durch das Aufstreuen von Russbrocken 12 und/oder Schotter und Splitt aus dem anstehenden Gebirge lässt sich ein grossflächiger Abschmelzvorgang erreichen und damit eine wesentliche Vermehrung der Schmelzwasser menge.
Zur Anlage eines Stauwasserbeckens 14 im Inlandeis 1 wird man zweckmässigerweise eine bereits vorhandene Gletschermulde heranziehen, soweit dies die natürlichen Gegebenheiten zulassen. Durch die Verlegung von Heizsonden 15 im Inlandeis 1 kann das Fassungsvermögen des Stausees 14 dem Einzugsgebiet jeweils angepasst werden. Selbstverständlich kann für die benötigte Schmelzleistung zur Ver- grösserung des Stausees 14 und vor allem zu seiner erstmaligen Herstellung Atomwärme benutzt werden.
Während des Winterhalbjahres bildet sich auf der Wasseroberfläche des Stausees 14 je nach geogra - phischer Lage eine bis zu 2 m dicke Eisschicht 16, die einen vorzüglichen Wärmepanzer darstellt, so dass auch während der Kälteperiode grosse Schmelzwassermengen flüssig bleiben und verarbeitet werden können. Es ist dabei durchaus möglich, dass durch den ständigen Wasserabfluss das Staubecken 14 während der Kälteperiode völlig entleert wird. Während dieser Zeit kann sich durch die natürlichen Niederschläge das einmal künstlich geschaffene Staubecken 14 nicht wieder auffüllen, weil die Wintereisdecke 16 eine Abschirmung darstellt.
Ein Zuwachsen des Staubeckens 14 vom Eisgrund her geht nur sehr langsam vor sich, da die gestauten Wassermengen durch die als Wärmeschutz dienende Eisschicht 16 vor den niedrigen Aussentemperaturen geschützt werden. Nach dem völligen Entleeren des Stauwasserbeckens 14 ist es dann auch möglich, eventuell zur Vergrösserung dienende Heizsonden zu verlegen, oder erforderliche Reparaturen durchzuführen. Selbst wenn nach der Entleerung des Stauwasserbeckens 14 die Eisdecke 16 in sich zusammenfällt, bleibt das einmal künstlich geschaffene Becken dennoch erhalten, da das bei Beginn der Wärmeperiode durch die Schmelzwasserkanäle zugeführte Schmelzwasser wieder seinen natürlichen Auswaschvorgang beginnt.
Das gleiche gilt auch für die vorgezeichneten Schmelzwasserkanäle, die während der kalten Jahreszeit erhalten bleiben und lediglich durch die Niederschläge lose gefüllt werden.
Von der natürlichen oder mit Hilfe von Heizsonden geschaffenen tiefsten Stelle des Stauwasserbekkens 14 im Inlandeis 1 wird zweckmässigerweise zunächst eine senkrecht nach unten führende Bohrung 17 niedergebracht, durch die das Schmelzwasser des Stausees in einen mässig geneigten Eisstollen 18 abgeleitet wird. Wie schon bereits erwähnt, kann einem solchen Stauwasserbecken 14 im Inlandeis 1 selbstverständlich ein übliches Felsstauseebecken 7 nachgeordnet sein, von dem aus dann die eigentliche Druckleitung zum Wasserkraftwerk etwa in Meereshöhe führt. Selbstverständlich müssen die Bohrlochdurchmesser, die Eisstollenableitungsdurchmesser und ihre Anlage den jeweiligen gegebenen örtlichen Verhältnissen genauestens angepasst werden und sind notfalls mit bergmännischem Ausbau zu erstellen.
Man kann bei dem dargestellten Projekt der Energieerzeugung an der Südspitze von Grönland selbstverständlich eine ganze Reihe von Werken längs der Ost- und Westküste verteilen und auf dem Hochlandeis eine Ringsammelleitung für den erzeugten elektrischen Strom verlegen, der beispielsweise von der
<Desc/Clms Page number 6>
Südspitze Grönlands über Ozeankabel nach Europaoder Amerika abgeführt wird. Ebenfalls kann man natürlich daran denken, die Schmelzwassersammelkanäle entlang der Ost- und Westküste von Südgrönland auf der Eishochfläche bis zur Südspitze zu führen und nur an der Südspitze von Grönland ein einziges grosses Wasserkraftwerk zu erstellen.
Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die Anlage eines Schmelzwasserkraftwerkes auf Grönland beschränkt, sondern ist überall dort möglich, wo ewiges Eis vorhanden ist und die klimatischen Bedingungen so sind, dass während einer gewissen Zeit im Verlauf des Sommers Schmelzwasser in grösseren Mengen gebildet wird und ausserdem ausreichend grosse Höhenunterschiede vorhanden sind, um das so durch die erfindungsgemässen Schmelzwassersammelkanäle und gegebenenfalls im Eisstausee gesammelte Schmelzwasser wirtschaftlich nutzbar machen zu können.
Der Wesenskern der Erfindung besteht jedenfalls darin, dass die wissenschaftliche Erkenntnis ausgenutzt wird, dass ein nur mit geringem technischem Aufwand vorgezeichneter Schmelzwasserführungskanal sich durch die natürlichen Wasserführungsverhältnisse ständig bis zu einem Gleichgewichtszustand vergrössert und über Jahre hin erhalten bleibt, und dass auch der einmal angelegte, in das Inlandeis eingeschmolzene Stausee über Jahre hinweg erhalten bleibt, ohne dass sich die Kanäle und der Stausee wieder mit Eismassen füllen. Ausserdem bietet die künstliche Beheizung der Schmelzwassersammelkanäle und des Staubeckens die Möglichkeit, das Einzugsgebiet der Querschnittsgrösse der Sammelkanäle und das Fassungsvermögen des Eisstausees den jeweiligen Verhältnissen optimal anzupassen.
Versuche haben gezeigt, dass die dafür erforderlichen Heizleistungen im Verhältnis zur gewinnbaren Energie ausserordentlich gering sind. Hierin beruht die wirtschaftliche Bedeutung der erfindungsgemässen An- lage von Schmelzwassersammelkanälen im Inlandeis und von Stauseen an der Grenze zwischen Akkumulations-und Ablationsgebiet im ewigen Eis.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Anlage von Schmelzwasserkraftwerken im ewigen Eis zur Erzeugung von Energie, vorzugsweise elektrischer Energie, mittels der potentiellen Energie von Schmelzwasser, das aufgefangen und Turbinen zugeführt wird, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass im Einzugsgebiet eines im ewigen Eis (1) teilwei- se künstlich angelegten bzw. natürlich gewachsenen, in einen Druckstollen mündenden Beckens (6, 7, 14) durch Auslegen bzw.
Ausstreuen dunkler, die Wärmestrahlung der Sonne absorbierender Gegenstände ein Schmelzwasscrkanalsystem (4,5) auf der Eis-Gtetscher-Oberfläche vorgezeichnet wird, welches sich ebenso wie das Becken (6, 7, 14) während der Wärmeperioden auf Grund der Sonneneinstrahlung und bzw. oder der Erosion durch den Schmelzwasserstrom und des Wärmeüberganges aus dem Schmelzwasser selbsttätig vertieft und erweitert.