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Jun 18, 2023

Hat ein Erfinder aus San Antonio ein kleines Problem gelöst?

Wenn Sie bei Dan Marshs Haus im King William Historic District von San Antonio ankommen, fällt Ihnen als Erstes der seltsam umgebaute Lastwagen in der Einfahrt auf. Auf der Vorderseite befindet sich eine maßgefertigte Holzplattform

Wenn Sie bei Dan Marshs Haus im King William Historic District von San Antonio ankommen, fällt Ihnen als Erstes der seltsam umgebaute Lastwagen in der Einfahrt auf. Auf der Vorderseite seines 2013er Ford F-150 befindet sich eine speziell angefertigte Holzplattform, auf der Marsh verschiedene kleine Windturbinen – Miniatur-Windmühlen, die Strom erzeugen – anbringen kann, um eine Runde auf den Hauptstraßen Interstate 35 und 410 zu drehen.

Mit Hilfe seiner Frau und eines jugendlichen Nachbarn, der sich als Anfänger für Ingenieurswesen interessiert, hat Marsh mehrere solcher Testläufe durchgeführt und dabei die von jeder Turbine erzeugte Spannung aufgezeichnet, während Winde mit Autobahngeschwindigkeit die Rotorblätter drehen. Der 64-jährige pensionierte Heizungs-, Lüftungs- und Klimatechnikprofi und Amateurerfinder will beweisen, dass er ein Schlüsselproblem gelöst hat, indem er die Stromerzeugung aus Windkraft auf die Verbraucherebene herunterskaliert – klein genug, um eines Tages ein Haus effizient von einem Dach oder einem Hinterhof aus mit Strom zu versorgen.

Basierend auf diesen höchst inoffiziellen Feldtests des Prototyps, den er auf seiner Veranda gebaut hat, und kommerziellen Modellen, die bei Amazon erhältlich sind, sowie Labortests, die über den EPIcenter Energy Incubator and Accelerator in San Antonio durchgeführt wurden, behauptet Marsh, dass seine proprietäre Technologie Pirate Wind Turbinen werden eines Tages 30 Prozent mehr Leistung zu 40 Prozent geringeren Kosten produzieren als derzeit verfügbare Modelle und gleichzeitig Lärm und Vibrationen drastisch reduzieren. Sein größtes Hindernis sei die Finanzierung weiterer Langzeittests und des Prototypenbaus, sagt er. Er sucht Investoren.

„Das Militär liebte meine Halterung an der Vorderseite des Lastwagens“, sagt Marsh, der sich im Rahmen eines Mentoring-Programms an der Texas State University mit Vertretern der US Air Force getroffen hat. „Sie sagten: ‚Das sagt mir genau, wer du bist, dass du nicht auf Geld warten wirst, dass du auf nichts warten wirst, du hast eine Idee und verdammt noch mal, du wirst sie bekommen.‘ geprüft.' ”

Tatsächlich ist der ziegenbärtige, gesellige Marsh so ziemlich alles, was man sich von einem Wissenschaftler im Elfenbeinturm vorstellen kann. Er ist ein lebenslanger Handwerker, der 23 Jahre lang kommerzielle Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlagen auf heißen Dächern in Texas gewartet hat, bevor er in der Branche aufstieg und Projektmanager wurde. Er beaufsichtigte die Installation von HLK-Anlagen in High-Tech-Fabriken für Unternehmen wie Intel, Micron Technology und Motorola.

Seine Neigung zum Getriebe geht auf die vierte Klasse zurück, als er in Austin aufwuchs, als sein Vater ihm vorschlug, den Rasenmäher der Familie auseinanderzunehmen und wieder zusammenzubauen. Bald war Marsh begeistert von der Arbeit an allem, was Räder hatte. Er baute Fahrräder im BMX-Stil und modifizierte schließlich Motorräder, Autos und Lastwagen. Während er sich für ein HVAC-Programm am Texas State Technical Institute in Waco einschrieb, begann Marsh für ein Taschengeld mit dem Straßenrennen. Sein Fahrzeug war ein aufgemotzter Toyota Hilux von 1972 – ein kastenförmiger Lastwagen, keine typische Rennmaschine.

„Mein Truck war so knallhart, man konnte tatsächlich spüren, wie der Boden bebte“, sagt er. „Ich hatte Leute in Corvettes, Camaros und Trans-Ams, die ihre Fenster öffneten und sich umsahen, um herauszufinden, woher der Lärm kam. Dann schaute ich rüber und es gab ein besonderes Nicken, wissen Sie, wir zeigten auf das Licht: „Mm-hmm.“ 'Ja.' Und dann, als die Ampel grün wurde. . . Das waren die guten alten Zeiten.“

Als Marsh älter wurde, verlagerte sich seine Basteltätigkeit von schnellen Fahrzeugen auf erneuerbare Energien. In einem früheren Haus in Canyon Lake, das 2009 in einer Folge der Discovery Channel-Sendung „Renovation Nation“ wegen seiner maßgeschneiderten grünen Technologien zu sehen war, war er einer der ersten Anwender von Solarenergie und geothermischen Wärmepumpen. Marsh versuchte auch, an diesem Haus eine Windkraftanlage zu montieren, in der Hoffnung, mit der von ihm erzeugten Energie seine Poolpumpe anzutreiben, musste diese jedoch aufgrund übermäßiger Geräusche und Vibrationen entfernen.

„Obwohl in der Anleitung stand: ‚Schließen Sie das wegen der Vibrationen nicht am Haus an‘, dachte ich mir: ‚Na, wie schlimm kann das sein?‘ “, sagt Marsh. „Und es war schrecklich. Es ließ alle Zwei-mal-Vier-Möbel im Haus vibrieren.“

Er erfuhr, dass die Technologie kleiner Windkraftanlagen seit langem durch das Problem der Erzeugung von Überspannung bei starkem Wind eingeschränkt ist. Wenn zu viel Spannung an der Ladereglerbox ankommt, können teure Bauteile schmelzen und sogar einen Brand verursachen. Bei Stürmen und anderen Starkwindereignissen kann es schwierig sein, eine Kernschmelze zu vermeiden. Herkömmliche Methoden, um zu verhindern, dass eine Windkraftanlage Überspannung erzeugt, bestehen darin, die Rotorblätter so zu gestalten, dass sie sich einrollen – das heißt, dass sie sich von starkem Wind abwenden –, was zu lauten Vibrationen führt, oder eine Art physikalische oder elektronische Bremse zu betätigen. E-Bremsen können jedoch recht teuer sein und fast so viel kosten wie der Rest der Turbine zusammen.

Marsh glaubt, dass er einen Ausweg aus diesem Dilemma mit einer zum Patent angemeldeten „Geheimsoße“ gefunden hat, auf die er nicht im Detail eingehen möchte und die seiner Meinung nach die erzeugte Spannungsmenge so begrenzen kann, dass sie niemals die Grenze überschreitet, mit der ein Laderegler umgehen kann Bei starkem Wind drehen sich die Rotorblätter der Turbine schnell. Marsh hat seine auf Lastwagen montierten Turbinen mit bis zu 75 Meilen pro Stunde gefahren, eine Geschwindigkeit, die mehr als doppelt so hoch sein sollte wie nötig, um einen Laderegler zu beschädigen, der nicht durch eine E-Bremse geschützt ist – aber er behauptet, seine Komponenten hätten kein Feuer gefangen oder dank seiner proprietären Technologie zum Schmelzen bringen.

Da Marshs Technologie so neu ist, hatten nur wenige Ingenieure die Möglichkeit, ihr Potenzial unabhängig einzuschätzen. Mark McHenry, Marketingmanager der Morningstar Corporation, einem führenden Hersteller von Ladereglern, der mit Marsh über seine Pläne und Experimente gesprochen hat, sagt: „Ich habe seine Turbine nicht in meinem Labor, aber was er versucht, klar, das klingt sehr gut. Das ist wichtig, keine Frage.“ McHenry bestätigt, dass Morningstar-Controller wie alle anderen auf dem Markt dazu neigen, zu schmelzen, wenn ihnen zu viel Spannung zugeführt wird.

Eine Persönlichkeit aus der Branche, die Marshs Tests etwas häufiger beobachtet hat, ist Hauke ​​Roeschmann, ein am MIT ausgebildeter Ingenieur mit einem Hintergrund bei Dell und in der Unternehmensberatung. Roeschmann ist Entrepreneur-in-Residence an der Texas State University und berät die Gewinner des New Ventures-Pitch-Wettbewerbs der Universität. Als solcher hat er im vergangenen Jahr größtenteils mit Marsh an Piraten-Windturbinen gearbeitet, ihm Kontakte in Regierung und Industrie vermittelt und dabei geholfen, einen von Studenten geleiteten Langzeittest der Marsh-Turbinen auf dem Dach des Campus-Technikgebäudes zu organisieren diesen Herbst. „Was die ersten Tests zu beweisen scheinen, muss langfristig und in einem größeren Test bestätigt werden, aber bisher ist es so gut“, sagt Roeschmann über die Turbinen von Marsh. „Er ist ein schlauer kleiner Kerl.“

Roeschmann vermutet, dass das Militär an kleinen Turbinen interessiert sein könnte, um abgelegene geheime Stellungen mit Strom zu versorgen. „Was wäre, wenn Sie beispielsweise an einem abgelegenen Beobachtungspunkt landen würden, an dem Sie keine große Solaranlage aufstellen können, weil Sie sonst verraten werden könnten?“ sagt Roeschmann. „Eine Windkraftanlage hat von oben gesehen einen sehr, sehr kleinen optischen Fußabdruck. Es könnte stattdessen sinnvoll sein, dies zu tun.“

Marsh seinerseits glaubt, dass seine ersten Kunden Strandbesucher sein könnten, die auf der Suche nach etwas Strom sind, um ihre Zeit in einer Umgebung mit starkem Wind zu verbringen. „Meine Frau sagte: ‚Kann damit ein Mixer betrieben werden?‘ Damit wir am Strand eine Margarita essen können?‘ " er sagt. „Ich sage ‚Ja!‘ „Sein selbstgebauter 1000-Watt-Turbinen-Prototyp – ein 20 x 20 x 16 Zoll großer Aluminiumkasten – lässt sich problemlos in den Kofferraum eines Autos oder auf die Ladefläche eines Lastwagens laden. Natürlich müssten Sie auch eine Flügelbaugruppe schleppen und aufstellen, um das Gerät an einer langen Stange zu befestigen, an der die Lüfterflügel befestigt sind, um die Margarita genießen zu können. (Bei der Version, die Marsh getestet hat, muss er ein kleines Loch fast einen Meter tief in den Sand graben, in das er eine mehr als drei Meter hohe Stange pflanzt, an deren Spitze sich ein Ventilator mit einem Durchmesser zwischen vier und sechs Fuß befindet.) Der 1000-Watt-Prototyp hingegen ist mehr als fünfmal so groß und für eine einzelne Person viel schwieriger zu heben.

Viele der anderen Verwendungszwecke, die sich Marsh für seine Turbinen vorstellt, sind archetypisch texanisch – sie versorgen LKW-Beleuchtungen für Nachtfischer an der Golfküste mit Strom, sorgen für Unterhaltung für Fußballfans und erwecken sogar verlassene Brunnenpumpen in ländlichen Gebieten des Staates wieder zum Leben. „Da mein Generator selbstregulierend ist, könnte ich irgendwann die altmodischen Ventilatoren dort oben verwenden, sie an meinen Generator anschließen und ihn eine Pumpe betreiben lassen“, sagt Marsh über die klassischen Aermotor-Windmühlen, die bei vielen nicht mehr verwendet werden Texas-Ranches. „Und es würde immer noch so aussehen, als wäre es alt, bis auf den weißen oder Aluminium-Generatorbehälter dort oben.“

Der größte potenzielle Markt für kleine Turbinen ist natürlich die Windenergieerzeugung, die an das Stromnetz angeschlossen werden könnte – indem Sie Turbinen auf Ihrem Dach oder in Ihrem Garten aufstellen, um Ihre Stromrechnung zu senken. Das National Renewable Energy Laboratory schätzte letztes Jahr, dass die Vereinigten Staaten mit kleinen Windkraftanlagen eine Kapazität von 1.400 Gigawatt profitabel bauen könnten, was mehr als der Hälfte des jährlichen Stromverbrauchs des Landes entspricht.

Um alles in Ihrem Zuhause mit Strom zu versorgen (zumindest wenn der Wind weht), bräuchten Sie etwa fünftausend Watt, mehr als jeder der vorhandenen Prototypen von Marsh erzeugen kann. Er sagt, es sei für ihn sicherlich machbar, irgendwann auf diese Größe zu skalieren, aber er schätzt, dass die aktuelle Kapitalrendite für die Heimwindenergieerzeugung zwischen zehn und fünfzehn Jahren liegt. Außerdem muss man bei Starkwindereignissen immer noch viel Lärm und Vibrationen in Kauf nehmen. (Und je mehr Wattleistung Sie erzeugen möchten, desto höher und größer muss normalerweise Ihre Rotorblattbaugruppe sein.) Er sagt, dass seine Piraten-Windkraftanlagen deutlich wirtschaftlicher sein werden, er ist jedoch nicht bereit, konkrete Vorhersagen darüber zu machen, wie lange das dauern wird Nehmen Sie sich Zeit, um Ihre Investition durch Energieeinsparungen im Haus wieder hereinzuholen.

Marshs angestrebter Verbraucherpreis für eine in den USA gebaute 1.000-Watt-Turbine liegt bei 1.800 US-Dollar. Er weist darauf hin, dass eine in China hergestellte 1.000-Watt-Turbine bei Amazon derzeit 1.300 US-Dollar kostet. Er argumentiert jedoch, dass sein Preis immer noch ein besseres Geschäft sei, da viele Käufer der vorhandenen Technologie irgendwann erkennen würden, dass sie für 800 bis 1.000 US-Dollar zusätzlich eine elektronische Bremse kaufen müssten.

Selbst wenn nur die Art von Kunden, die er als „Prepper“ bezeichnet, seine Windturbinen für die Stromerzeugung zu Hause übernehmen, sieht Marsh immer noch einen inneren Wert darin, die Technologie voranzutreiben. „Ich tue, was ich tue, weil ich etwas möchte, das funktioniert, und ich möchte, dass es leise ist, und ich möchte keine Vibrationen“, sagt er. „In der Branche wimmelt es nur so von Schrott, also unternehme ich etwas dagegen.“

Was Marshs Augen wirklich zum Leuchten bringt, ist letztlich nicht die Idee, Millionen von Dollar zu verdienen oder die Strände von Padre Island mit seinen Maschinen zu bestücken. Stattdessen ist Marsh sichtlich begeistert, wenn er seine nächste Idee für einen Turbinentestaufbau bespricht – ein Kauf, von dem er hofft, dass er eines Tages seinen umgebauten Lastwagen ersetzen wird.

„Meine einfache Windkanal-Idee – ich habe sie mir bereits angeschaut – besteht darin, ein Luftgebläseboot zu kaufen, wie man es in den Sümpfen des Mississippi sieht, mit großem Motor und Propeller“, sagt er und lächelt breit. „Ich würde gerne eines dieser Sumpfboote besitzen, nur damit ich meine Turbine mit einem Wind von 160 Meilen pro Stunde treffen kann. Ich würde gerne einen selbstgebauten Windkanal aus einem alten Sumpfbuggy bauen.“