-
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Windflügel für eine Windkraftanlage, die Windkraftanlage mit dem erfindungsgemäßen Windflügel sowie einen Schiffsantrieb mit der Windkraftanlage.
-
Konventionell gestaltete Windflügel sind bei vertikalen Masten üblicherweise meistens propellerartige vertikale Flügel.
-
Herkömmlich gestaltete Windflügel können in der Regel nur frontalen Wind aufnehmen. Aufwinde und schnell wechselnde Winde sind in der Regel nicht nutzbar.
-
Bei herkömmlichen Windflügeln beziehungsweise Windkraftanlagen bleibt der Wind nur kurz auf dem Flügel und gleitet dann ohne weitere Krafteinwirkung ab. Die Flügel durchreiben nur kurz die Windfläche.
-
Herkömmliche Windflügel beziehungsweise Windkraftanlagen müssen in den Wind gedreht werden. Dies erfolgt entweder mit Hilfsmotoren oder an den Flügeln installierten mechanischen Hilfen.
-
Die Funktionsweise herkömmlicher Windflügel beziehungsweise Windkraftanlagen liegt in einem Rahmen von ca. 3,5 bis 14 m/s. Bei höherer Windgeschwindigkeit werden die Flügel aus dem Wind gedreht, um den Bruch der Flügel wegen zu hoher statischer Belastungen zu verhindern.
-
Herkömmliche Windflügel erzeugen Schattenwurf (Diskoeffekt) und Geräusche. Aus diesen Gründen sind diese Windkraftanlagen in der Regel nur in speziellen Windparks möglich.
-
Beim bereits seit 1925 bekannten Savonius-Rotor sind 2 halbkreisförmig gebogene Windschaufeln an einer vertikalen Achse angebracht.
-
Beim Darrieus-Rotor werden ebenfalls 2 Windschaufeln, jeweils oben und unten an einer Vertikalen Achse bogenförmig nach außen angebracht. Die Weiterentwicklung, der H-Darrieus-Rotor hat die Flügel mit gerader Längsachse in Verbindung mit dem quer liegenden Tragarm in einer H-Form.
-
Insbesondere die ungünstige Flügelform der Savonius- und Darrieus-Rotoren hatte jedoch zur Folge, dass eine um 40% geringere Windausbeute gegenüber herkömmlichen Windkraftanlagen erzielt wurde.
-
-
Alle bekannten Flügel für Windkraftanlagen mit horizontal drehendem Windrotor sind in der Regel nur für Kleinwindkraftanlagen geeignet, da sie durch ihre Masse bei größeren Anlagen zu viel Trägheit besitzen und schwer anlaufen oder aufwendige Hilfskonstruktionen zum Anlauf benötigen. Durch beides verringert sich der Wirkungsgrad deutlich.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, sowohl die Nachteile konventioneller Windflügel, als auch der bekannten Flügel für Windkraftanlagen mit vertikaler Achse zu beseitigen und somit einen höheren Wirkungsgrad für die Windkraftanlagen zu erreichen.
-
Durch die Merkmale der in den Ansprüchen beschriebenen Erfindung werden diese Nachteile beseitigt.
-
Die Aufgabe wird gelöst durch einen Windflügel für einen im Wesentlichen horizontal drehenden Windrotor einer Windkraftanlage mit vertikaler Achse, wobei der Windflügel eine speziell ausgeführte gewölbte Form aufweist.
-
Bevorzugt ist am äußeren Ende des Windflügels eine Biegung so gestaltet, dass dadurch der Drehimpuls des Windflügels besser aufgenommen werden kann.
-
Bevorzugt weist der Windflügel an seiner windzugewandten Seite eine durchgehende Oberfläche mit einer Wölbung auf. Durch diese spezielle Wölbung des Flügels erfolgt eine maximale Windlastaufnahme.
-
Bevorzugt sind ein oder mehrere Windflügel an einem Rotor für eine Windkraftanlage befestigbar, vorzugsweise 3 Windflügel. Es können aber auch mehr oder weniger Windflügel an einer Rotoranlage angeordnet sein, insbesondere 2 oder 4–7 Windflügel.
-
Vorzugsweise weisen die Windflügel eine durchgängig flache aber gewölbte Form auf. Ebenfalls bevorzugt sind sie mehrere Meter lang, vorzugsweise 3–10 Meter, besonders bevorzugt etwa 7 Meter. Die Höhe der Windflügel beträgt bevorzugt etwa 3,5 m. Weiterhin bevorzugt sind sowohl die Länge als auch die Höhe der Windflügel an die Erfordernisse anpassbar.
-
Mehrere aus den Windflügeln hergestellte Rotoren sind, auch nachträglich, insbesondere in vertikaler Richtung, übereinander anordbar, so dass sie zu einer großen Gesamtflächezusammengebaut werden können.
-
Die Windflügel sind bevorzugt aus Metall, Metalllegierung, Kunststoff, Faserstoff, Verbundwerkstoff, Holz, Schichtenmaterial und/oder Stoffkombinationen gefertigt.
-
Vorzugsweise weisen die Windflügel einen Innenraum auf, in dem innen liegende Materialien und Füllkörper angeordnet sind, zur Aussteifung und Stabilisierung des Windflügels.
-
Die besondere Form des Windflügels erlaubt eine bessere In-Wind-Stellung und somit bessere Ausnutzung des vorhandenen Windes. Diese hat zur Folge, dass höhere Laufzeiten der Windkraftanlagen möglich sind.
-
Der Wirkungsgrad wird auch erhöht durch die bessere Ausnutzung des anstehenden Windes, da der Wind durch die einzigartige Gestaltung der Flügel länger auf diesen Flügel einwirken kann. Die Windwirkungskraft wird dadurch besser ausgenutzt.
-
Die Erfindung zeichnet sich weiterhin dadurch aus, dass durch die spezielle Formung am Anfang des Flügels, nämlich eine Biegung an dem von einer Rotorachse abgewandten Ende des Windflügles, ein leichteres Anlaufen des Windflügels erfolgt und auf zusätzliche Hilfskonstruktionen zur Unterstützung des Anlaufens bei geringem Wind verzichtet werden kann.
-
Durch die spezielle Form der Flügel können Vertikalrotoren gebaut werden, die windrichtungsunabhängig sind.
-
Die spezielle Flügelform verhindert störende Geräusche üblicher Windkraftanlagen und ist somit sowohl in Industrie- als auch Mischgebieten möglich.
-
Die spezielle Flügelform erlaubt die Gestaltung von Windrotoren ohne Schattenwurf, so dass auch hierbei keine Beeinträchtigung in Wohn- und Mischgebieten besteht.
-
Die spezielle Wölbung des Flügels der Erfindung bringt einen maximal möglichen Kraftschub des einwirkenden Windes auf den Flügel, wodurch der Wirkungsgrad gegenüber herkömmlichen Windflügeln deutlich gesteigert werden kann.
-
Die spezielle Form des Flügels der Erfindung erhält in Verbindung mit den im Flügel eingebauten Füllkörpern bzw.
-
Aussteifungen eine sehr hohe Stabilität bei gleichzeitig immer noch schlanker und leichter Bauweise. Dadurch werden größere Flügellängen möglich und leichtere Gesamtkonstruktionen. Beides führt zu höheren Wirkungsgraden und kostengünstigeren Bauweisen.
-
Konventionell gestaltete Windkraftanlagen werden mit vertikalen Masten und meist propellerartigen vertikal angebauten Flügeln hergestellt.
-
Alle Großwindkraftwerke bestehen in der Regel aus einer Vielzahl von Einzelwindkraftanlagen.
-
Herkömmliche Großwindkraftanlagen benötigen einen deutlichen Abstand von bis zu 400 m untereinander, um gegenseitige Windschattenwirkung und somit einen deutlichen Leistungsabfall zu verhindern. Dieses führt zu einem großem Platzbedarf und teilweiser Einschränkung in der Anzahl der zu errichtenden Windkraftanlagen.
-
Konventionelle Windkraftanlagen sind auf Grund ihrer massigen Bauweise und insbesondere wegen des großen Platzbedarfes nicht geeignet, in direkter Verbindung mit Wohn- und Gewerbeobjekten gebaut zu werden.
-
Bei konventionellen Windkraftanlagen besteht eine deutliche Geräuschwirkung, weshalb ein Mindestabstand von Wohngebäuden in der Regel vorgeschrieben wird.
-
Bei konventionellen Windkraftanlagen gibt es Schattenwurf (Discoeffekt), so dass diese in Wohngebieten nur begrenzt eingesetzt werden können.
-
Bei konventionellen Windkraftanlagen besteht entweder das Problem, dass bei vertikalen Masten mit vertikal angebauten Flügeln der Rotor nur durch die Stellung in den frontalen Wind die Energie ausnutzen kann und bei Windkraftanlagen mit vertikaler Achse und daran angebrachten, üblichen Windflügeln nur ein geringer Wirkungsgrad erzielt wird.
-
Bei herkömmlichen Windkraftanlagen bleibt der Wind nur kurz auf dem Flügel und gleitet dann ohne weitere Krafteinwirkung ab. Die Flügel durchreiben nur kurz die Windfläche.
-
Herkömmliche Windkraftanlagen müssen in den Wind gedreht werden. Dies erfolgt entweder mit Hilfsmotoren oder an den Flügeln installierten mechanischen Hilfen.
-
Die Funktionsweise herkömmlicher Windkraftanlagen liegt in einem Rahmen von ca. 3,5 bis 14 m/s. Bei höherer Windgeschwindigkeit werden die Flügel der Windkraftanlagen aus dem Wind gedreht, um den Bruch der Flügel wegen zu hoher statischer Belastungen zu verhindern.
-
Alle bekannten konventionellen Windkraftanlagen müssen bei einer geplanten Erweiterung neu aufgebaut werden.
-
Aufgabe der Erfindung ist weiterhin, die Nachteile konventioneller Windkraftanlagen sowohl in Ausführung mit vertikalen Masten und daran vertikal angebauten Flügeln, als auch von Windkraftanlagen mit vertikaler Achse und daran angebrachten senkrecht stehenden Flügeln zu beseitigen, und somit einen höheren Wirkungsgrad für die Windkraftanlagen zu erreichen, die Einsatzmöglichkeiten für die Windkraftanlagen zu verbreitern und eine höhere Wirtschaftlichkeit zu erreichen.
-
Durch die Merkmale der in den Ansprüchen beschriebenen Erfindung werden die Nachteile beseitigt.
-
Die Aufgabe wird gelöst mit einer Windkraftanlage mit vertikaler Achse und daran angebrachten Windflügeln an einer Rotoranlage, wobei bevorzugt mehrere sich horizontal ausdehnende Rotorenlagen an einer Achse übereinander angeordnet sind und gemeinsam über die vertikale Achse einen Generator antreiben, sowie der Möglichkeit, mehrere Windkraftanlagen dieser Bauweise zu einem größeren System zusammen zu fügen.
-
Bevorzugt werden mehrere, vorzugsweise 3–7 Stück, Rotorenlagen übereinander zu einer Kompakteinheit einer Windkraftanlage an einer gemeinsamen vertikalen Achse zusammengefügt.
-
Vorzugsweise werden mehrere Kompakteinheiten zu einem größeren Windpark zusammengebaut. Hierbei ist eine Anordnung sowohl unmittelbar nebeneinander, übereinander und seitlich versetzt möglich.
-
Bevorzugt sind die Rotorenanlagen entsprechend statischen Vorgaben auch nachträglich je nach Bedarf unbegrenzt erweiterbar und zu größeren Systemen zusammenfügbar.
-
Vorzugsweise sind die Kompakteinheiten durch Rahmen stabilisierbar, die dem Wind in allen Richtungen Zugang lassen.
-
Bevorzugt erfolgt die Stabilisierung der Achse im Rahmen jeweils oben und unten. Weiterhin bevorzugt erlaubt eine Außermittestellung der oberen Achsenbefestigung eine Drehung der Windkraftanlage in eine gewünschte Vorzugswindrichtung.
-
Die Windkraftanlage ist unter Berücksichtigung der statischen Anforderungen bevorzugt auf Dächern von Neubauten und Bestandsobjekten installierbar.
-
Vorzugsweise liegen die Generatoren der Kompaktheit vorrangig unten, aber sie sind auch oben und unten oder nur oben anbringbar.
-
Die besondere Form der Windkraftanlagen erlaubt eine bessere In-Wind-Stellung und somit bessere Ausnutzung des vorhandenen Windes. Diese hat zur Folge, dass höhere Laufzeiten der Windkraftanlagen möglich sind.
-
Der Wirkungsgrad wird auch erhöht durch die bessere Ausnutzung des anstehenden Windes, da der Wind durch die einzigartige Gestaltung der Rotoren sowie der gestalteten Kompakteinheiten länger auf die Windflügel einwirken kann. Die Windwirkungskraft wird dadurch besser ausgenutzt.
-
Die Erfindung ist ebenfalls dadurch gekennzeichnet, dass eine variable Ausbaugröße der Windkraftanlage erreicht werden kann und auch eine nachträgliche Erweiterung ohne Ersatz der bestehenden Windkraftanlage möglich ist.
-
Die Erfindung ist ebenfalls dadurch gekennzeichnet, dass die spezielle Form erlaubt Vertikalrotoren zu bauen, die windrichtungsunabhängig sind.
-
Die entsprechend der Erfindung gebauten Windkraftanlagen haben keine störenden Geräusche wie bei üblichen Windkraftanlagen und sind somit sowohl in Industrie- als auch Mischgebieten möglich.
-
Die spezielle Gestaltungsform erlaubt die Konstruktion von Windkraftanlagen ohne Schattenwurf, so dass auch hierbei keine Beeinträchtigung in Wohn- und Mischgebieten besteht.
-
Die Modulbauweise erlaubt die Zusammensetzung von größeren Systemen von Windkraftanlagen auf engstem Raum. Hierdurch werden größere Windkraftanlagen auf kleineren Flächen möglich.
-
Die erfindungsgemäße Systembauweise mit den erfindungsgemäßen Windkraftanlagen ermöglicht den Aufbau mehrerer Windkraftanlagen in unmittelbarer Nähe zueinander, ohne die ansonsten bei konventionellen Windkraftanlagen üblichen Mindestabstände.
-
Konventionell gestaltete Schiffsantriebe erfolgen in moderner Ausführung mit Dieselmotoren. Hierzu müssen entsprechend große Lagervolumen für den Kraftstoff im Schiffskörper berücksichtigt werden.
-
Zum Antrieb werden Diesel oder Schweröl bzw. ähnliche Brennstoffe verwendet. Neben dem stetig steigenden Preis haben diese Brennstoffe den Nachteil umweltschädlich zu sein, insbesondere durch den CO2-Ausstoß.
-
Schiffe mit Antrieb durch Dieselmotoren haben den Nachteil, dass sie auch bei Hafeneinfahrten die schädlichen Abgase abgegeben.
-
Seit Beginn der Schifffahrt werden Windsegel zum Antrieb der Schiffe eingesetzt. Hierbei besteht aber eine direkte Abhängigkeit vom Wind, so dass bei wenig Wind oder Gegenwind nur wenig bis gar kein Vortrieb möglich ist. Dieses führt dazu, dass die konventionelle Schifffahrt wegen Terminzwängen diese Antriebsart nur sehr begrenzt nutzen kann.
-
Als Antriebe über Nutzung von Wind sind neben den reinen Segelschiffen noch Schiffe mit Dieselantrieb und zusätzlichem Windsegel bekannt. Hierbei werden die zumeist vollautomatisch ausfahrenden Windsegel als zusätzlicher Antrieb genutzt. Neben notwendigem Platzbedarf und vorhandenen Zwängen bezüglich Stabilisierung der Schiffe infolge Windkraft gibt es aber auch hier die Windabhängigkeit in Bezug der Windrichtung und Windstärke.
-
Ebenfalls bekannt ist eine Zugdrachenkonstruktion zum unterstützenden Antrieb für Schiffe. Auch diese vollautomatische Konstruktion hat die Nachteile der Windrichtungsabhängigkeit und des Versagens bei zu starkem Wind.
-
Für alle bekannten Windantriebe bei Schiffen gilt, dass sie bei zu starken, z. B. orkanartigem, Wind zum Eigenschutz außer Betrieb gesetzt werden müssen.
-
Generell gibt es keine Speicherungsmöglichkeit der gewonnen Windenergie aus den bisher bekannten Hilfssegeln, da nur ein direkter Vortrieb erreicht wird.
-
Nachträgliche Umbauten von Schiffen mit Dieselantrieben zu solchen mit Windantrieben sind bisher nur eingeschränkt möglich, da die Statik und Stabilität der vorhandenen Schiffe in der Regel dafür nicht ausgelegt ist.
-
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, sowohl die Nachteile konventioneller Schiffsantriebe mit Brennstoffen, als auch die der bisherig bekannten Segelantriebe bzw. die Dieselantriebe unterstützenden Windantriebe zu beseitigen und somit einen Antrieb durch aus Wind erzeugter Energie zu schaffen, der weder windrichtungsabhängig noch in dem Maße windstärkenabhängig ist, wie die bekannten Antriebsarten.
-
Die Aufgabe wird gelöst, indem ein Schiffsantrieb zumindest teilweise mittels der aus einer Windkraftanlage erzeugten Energie erfolgt. Bevorzugt weist die verwendete Windkraftanlage einen oder mehrere Vertikalrotoren, welche über eine vertikale Achse einen Generator antreiben, auf. Vorzugsweise wird diese Windkraftanlage auf dem Schiff und/oder einem zusätzlichen Anbau an dem Schiff und/oder auf mit dem Schiff verbundenen Schwimmkörpern errichtet.
-
Bevorzugt sind mehrere, insbesondere 2–3 Stück, Rotorenlagen übereinander zu einer Kompakteinheit an einer gemeinsamen vertikalen Achse zusammengefügt. Weiterhin bevorzugt treiben diese einen Generator zur Stromerzeugung an.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform werden mehrere Kompakteinheiten auf dem Schiffskörper oder Schwimmkörper zu einem größeren Windkraftanlagesystem zusammengefügt.
-
Bevorzugt ist die Windkraftanlage an einem Schiff beziehungsweise einem Schiffsantrieb nachrüstbar, so dass die Errichtung dieser Windkraftanlage sowohl auf Neubauschiffen als auch nachträglich auf einem bereits gebauten Schiff, insbesondere auf Deck, aufgebaut werden kann.
-
Bevorzugt erfolgt die Errichtung dieser Windkraftanlage sowohl auf einem separaten, dem Hauptschiff vor- oder nachgelagerten oder seitlich am Hauptschiff befestigten Schwimmkörper mit oder ohne eigenen Antrieb oder auf dem Schiff.
-
Vorzugsweise wird das Hauptschiff zur Aufnahme der Windkraftanlage bedarfsgemäß am Bug oder am Heck verlängert.
-
Bevorzugt wird die durch die Windkraftanlage erzeugte Energie zum sofortigen Antrieb eines Elektromotors zum Antrieb des Schiffes genutzt, und/oder ebenfalls bevorzugt wird sie über zusätzlich installierte technische Einrichtungen, beispielsweise in Batterien und anderen Medien, gespeichert.
-
Bevorzugt ist auch ohne Wind durch Nutzung der geladenen Energiespeicher ein Antrieb des Schiffes möglich.
-
Die Erfindung erlaubt durch den Umbau von bestehenden Schiffen die nachträgliche Errichtung eines Windkraftantriebes entweder auf dem vorhandenen Schiff, oder durch eine Verlängerung des Schiffes am Bug oder Heck wenn dieses sonst für die Aufnahme der Windkraftanlage zu kurz wäre, oder auch durch dem Hauptschiff vor- nach- oder seitlich gelagerte Schwimmkörper oder Hilfsschiffe.
-
Die spezielle Form der Windkraftanlagen führt dazu, dass diese windrichtungsunabhängig sind und somit selbst bei Gegenwind Strom erzeugen und für Antriebsenergie der Elektromotoren sorgen können.
-
Die besondere Form der Windkraftanlagen erlaubt eine bessere In-Wind-Stellung und somit bessere Ausnutzung des vorhandenen Windes gegenüber allen anderen bekannten Windantrieben bei Schiffen. Die Windwirkungskraft wird dadurch besser ausgenutzt. Dieses hat zur Folge, dass höhere Laufzeiten der Windkraftanlagen möglich sind und somit ein höherer Wirkungsgrad erzielt werden kann.
-
Die Erfindung ist ebenfalls dadurch gekennzeichnet, dass eine variable Ausbaugröße der Windkraftanlage erreicht werden kann und auch eine nachträgliche Erweiterung ohne Ersatz der bestehenden Windkraftanlage möglich ist.
-
Die Modulbauweise erlaubt die Zusammensetzung von größeren Systemen von Windkraftanlagen auf engstem Raum. Hierdurch werden größere Windkraftanlagen auf kleineren Flächen möglich. Somit kann auf den Schiffen oder den jeweiligen Zusatzschwimmkörpern eine wirtschaftliche Größe der Windkraftanlagen platziert werden, welche dann auch den hauptsächlichen Antrieb der Schiffe sicherstellen.
-
Die spezielle Bauweise der Erfindung ermöglicht die Ausnutzung der Windkraft auch bei sehr hohen Windstärken, die deutlich über Orkanstärke hinausgehen und ermöglicht hierbei sogar einen überproportional hohen Energieertrag. Somit kann der Wirkungsgrad gegenüber herkömmlichen Windantrieben bei Schiffen deutlich gesteigert werden.
-
Durch die Erfindung kann der Kraftstoffverbrauch bei Dieselgetriebenen Schiffen bis zu 65% reduziert werden, ohne dass wesentliche Einschränkungen in der Beweglichkeit oder Reisezeit entstehen.
-
Durch separate Speichermedien, wie Batterien, ist es möglich, überschüssige Energie zu speichern und bei Bedarf später wieder an die Schiffsantriebe abzugeben. Hierdurch wird auch die Einfahrt der Schiffe in Häfen ohne Nutzung der umweltschädlichen Dieselantriebe möglich.
-
Die in den Speichermedien angesammelte Elektroenergie kann auch in Häfen separat abgegeben werden, wodurch zusätzliche Einnahmen entstehen.
-
Die durch die Windkraftanlage erzeugte Energie ist vollkommen umweltfreundlich, so dass hierbei eine CO2-Einsparung in bedeutender Größe entsteht, welche ebenfalls wirtschaftlich verwertet werden kann.
-
Durch die zusätzlichen Windantriebe kann das ansonsten notwendige Speichervolumen für den Kraftstoff verringert und zusätzlicher Laderaum geschaffen werden.
-
Ausführungsbeispiele werden in den folgenden Figuren dargestellt:
-
1 und 1a zeigen einen erfindungsgemäßen Windflügel in einer Draufsicht,
-
2 zeigt eine Rotoranlage mit drei erfindungsgemäßen Windflügeln in einer Draufsicht,
-
3 zeigt eine Windkraftanlage mit einer Vielzahl entlang einer Rotorachse angeordneten Rotoranlagen, und zwar in der 3a) in einer Draufsicht und in der 3b) in einer Seitenansicht,
-
4 zeigt ein Windkraftanlagesystem mit mehreren Windkraftanlagen, und zwar in der 4a) in einer Draufsicht und in der 4b) in einer Seitenansicht
-
5 zeigt ein weiteres Windkraftanlagesystem mit mehreren Windkraftanlagen, und zwar in der 5a) in einer Draufsicht und in der 5b) in einer Seitenansicht,
-
6 zeigt einen Schwimmkörper, hier einen Schiffsanbau, mit einem Windkraftanlagesystem aus mehreren Windkraftanlagen, und zwar in der 6a) in einer Seitenansicht und in der 6b) in einer Draufsicht,
-
7 zeigt einen weiteren Schwimmkörper, hier ein Schiff, mit einem Windkraftanlagesystem aus mehreren Windkraftanlagen, und zwar in der 7a) in einer Seitenansicht und in der 7b) in einer Draufsicht,
-
8 zeigt zwei weitere Schwimmkörper 500, die hier seitlich an einem Schiff angeordnet sind, jeweils mit einem Windkraftanlagesystem 400 aus mehreren Windkaftanlagen 300 in einer Draufsicht,
-
9 zeigt einen weiteren Schwimmkörper, hier einen an ein Schiff gekoppelten Schwimmkörper in einer Draufsicht.
-
1 und 1a zeigen einen erfindungsgemäßen Windflügel 100 in einer Draufsicht. Der Windflügel 100 erstreckt sich im Wesentlichen entlang einer Längsachse 7. Er ist durch eine Ebene 8, die durch die Längsachse 7 sowie eine quer zur Langsachse 7 angeordnete Linie (hier nicht sichtbar), aufgespannt ist, teilbar, so dass die eine Seite der Ebene 8 die windabgewandte Seite 9 des Windflügels 100, und die andere Seite der Ebene die windzugewandte Seite 10 des Windflügels 100 ist. Der Windflügel weist ein einer Rotorachse 13 (s. 2, 3) zugewandtes Ende 11 und ein der Rotorachse 13 abgewandtes Ende 12 auf. An dem der Rotorachse 13 abgewandten Ende 12 weist er eine in die windabgewandte Seite 9 gerichtete Biegung 1 auf, die die Windangriffsstelle für den Anschub des Windflügels 100 bildet.
-
Auf der windzugewandten Seite 10 des Windflügels 100 ist eine Hauptwindangriffsfläche 2 angeordnet. Die Hauptwindangriffsfläche 2 ist zur Weiterleitung des Windes auf eine angrenzende Wölbung 40 vorgesehen. Die Wölbung 40 ist eine abgerundete Fläche, die einen Scheitelpunkt 4 aufweist. Sie ist auf der windzugewandten Seite 10 in einem Bereich nahe dem der Rotorachse 13 zugewandten Ende 11 des Windflügels 100 vorgesehen. Auf der von der Rotorachse 13 abgewandten Seite der Wölbung 40 befindet sich die Fläche 3 mit der höchsten Windkraftaufnahmefähigkeit. Der Scheitelpunkt 4 bezeichnet, den Punkt, an dem der Windflügel 100 keine Windkraftaufnahmefähigkeit mehr aufweist. An die Wölbung 40 angrenzend weist der Windflügel 100 eine Verlängerung 5 zur Befestigung des Windflügels 100 an eine Rotoranlage 200 (s. 2) auf.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform erstreckt sich auf der windabgewandten Seite 9 die windabgewandte Fläche 6 des Windflügels 100 im Wesentlichen eben. Die windabgewandte Fläche 6 des Windflügels 100 kann auch gewölbt sein.
-
Aus einer Richtung, die quer zu der den Windflügel 100 teilenden Ebene 8 (s. 1a) zeigt, weist dieser einen Querschnitt mit im Wesentlichen rechteckiger Kontur auf.
-
2 zeigt eine Rotoranlage 200 mit drei erfindungsgemäßen Windflügeln 100 in einer Draufsicht. Die Windflügel 100 sind um eine Rotorachse 13 drehbar und drehfest an einer Rotorwelle angeordnet.
-
3 zeigt eine Windkraftanlage 300 mit einer Vielzahl entlang einer Rotorachse 13 angeordneten Rotoranlagen 200, und zwar in der 3a) in einer Draufsicht und in der 3b) in einer Seitenansicht. Die Rotorachse 13 erstreckt sich im Wesentlichen in vertikaler Richtung. Die Rotoranlagen 200 sind entlang der Rotorachse 13 übereinander angeordnet. In dieser Ausführungsform ist ein Generator 14 unten an der Rotorachse 13 angeordnet. Die Rotorachse ist zur Anpassung an die Windverhältnisse bevorzugt kippbar, so dass sie in einem Winkel von bis zu ca. 10° zur Vertikalen angeordnet ist.
-
Eine Windkraftanlage 300 mit erfindungsgemäßen Windflügeln 100 weist beispielswesie bei sieben übereinander liegenden Rotoranlagen 200 eine Länge und Breite von jeweils ca. 15 Metern sowie eine Höhe von ca. 30 Metern auf, gegebenenfalls zuzüglich der Höhe einer zusätzlichen Hilfskonstruktion, die den jeweiligen Bedürfnissen anpassbar ist. Es sind aber auch kleinere Windkraftanlagen 300 mit erfindungsgemäßen Windflügeln 100, insbesondere zur Nutzung für Häuser, die insbesondere auf Hausdächern befestigbar sind, sowie größere Windkraftanlagen 300 möglich.
-
4 zeigt ein Windkraftanlagesystem 400 mit mehreren Windkraftanlagen 300, und zwar in der 4a) in einer Draufsicht und in der 4b) in einer Seitenansicht. Die Windkraftanlagen sind hier zumindest teilweise unmittelbar aneinander angrenzend vorgesehen, und zumindest teilweise in vertikaler Richtung übereinander angeordnet. Zum Teil sind sie aber seitlich und höhenmäßig zueinander versetzt.
-
5 zeigt ein weiteres Windkraftanlagesystem 400 mit mehreren Windkraftanlagen 300, und zwar in der 5a) in einer Draufsicht und in der 5b) in einer Seitenansicht. Die Windkraftanlagen 300 sind hier unmittelbar aneinander angrenzend und in vertikaler Richtung übereinander angeordnet. Dadurch können Teile insbesondere der Rahmenkonstruktion 70, 71 (s. auch 6), einer der Windkraftanlagen 300 auch für eine oder mehrere der anderen Windkraftanlagen 300 genutzt werden.
-
6 zeigt einen Schwimmkörper 500, hier einen Schiffsanbau 500, mit einem Windkraftanlagesystem 400 aus mehreren Windkraftanlagen 300, und zwar in der 6a) in einer Seitenansicht und in der 6b) in einer Draufsicht. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Vorschiff eines Schiffes 700 verlängert und das Windkraftanlagensystem 400 auf dem verlängerten Schiffsanbau 500 angeordnet.
-
Die Draufsicht zeigt, dass das Windkraftanlagesystem 400 aus drei Windkraftanlagen 300 aufgebaut ist. Hier ist sichtbar, dass Teile der Rahmenkonstruktion 70 der Windkraftanlagen 300, hier zumindest die in vertikaler Richtung angeordneten Streben 71, zumindest teilweise gemeinsam genutzt werden.
-
Der Schiffsanbau 500 ist vorzugsweise entweder fest mit dem Schiff 700 verbunden, oder er ist vom Schiff 700 trennbar vorgesehen.
-
7 zeigt einen weiteren Schwimmkörper 700, hier ein Schiff 700, mit einem Windkraftanlagesystem 400 aus mehreren Windkraftanlagen 300, und zwar in der 7a) in einer Seitenansicht und in der 7b) in einer Draufsicht. Das Windkraftanlagensystem 400 ist auf dem Vordeck des Schiffes 700 angeordnet.
-
8 zeigt zwei weitere Schwimmkörper 500, hier ebenfalls Schiffsanbauten 500, die hier seitlich an einem Schiff 700 angeordnet sind, jeweils mit einem Windkraftanlagesystem 400 aus mehreren Windkaftanlagen 300 in einer Draufsicht. Die Schiffsanbauten 500 sind bevorzugt entweder fest oder trennbar am Schiff 700 angeordnet.
-
Schiffsanbauten 500 sind bevorzugt mittels eines Schiffsrumpfelementes eines Schiffes 700 nachtäglich an dieses angebaut, um Platz für die Aufnahme der Windkraftanlage 300 beziehungsweise des Windkraftanlagesystems 400 und der zugeordneten Technik zu schaffen. Im Falle der 6 handelt es sich bei dem Schiffsrumpfelement um ein Verlängerungselement an den bestehenden Bug des Schiffes 700, im Falle der 8 um Seitenelemente.
-
9 zeigt einen weiteren Schwimmkörper 600, hier einen an ein Schiff 700 gekoppelten Schwimmkörper 600, mit einem Windkraftanlagesystem 400 aus mehreren Windkraftanlagen 300 in einer Draufsicht. Der Schwimmkörper 600 ist dem Schiff 700 vorgehängt.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Windangriffsstelle für Anschub Flügel
- 2
- Hauptwindangriffsfläche mit Wölbung zur Weiterleitung Wind auf Fläche 3
- 3
- Fläche mit höchster Aufnahme Windkraft
- 4
- Scheitelpunkt, keine Aufnahme der Windkraft mehr
- 5
- Verlängerung Windflügel für Befestigung am Rotor
- 6
- Windabgewandte Flügelseite
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102008036307 A1 [0011, 0011]
- DE 202008003560 U1 [0011]
- DE 202009000558 U1 [0011]
- DE 102008027241 A1 [0011]
- WO 2009093696 A1 [0011]
- US 2009191057 A1 [0011]
- WO 2009094602 A1 [0011]
- US 2009191059 A1 [0011]
