DE102011121316A1 - Rotor für eine Windkraftanlage und Windkraftanlage - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Rotor 100 eine eine Windkraftanlage, eine Lagerungseinheit für eine Windkraftanlage, eine Windkraftanlage und ein Verfahren zur Herstellung eines Rotors 100 für eine Windkraftanlage und eine Windkraftanlagenanordnung. Der Rotor 100 weist ein Grundelement 101 und Rotorblattelemente 108, 109 auf. Hierbei ist vorgesehen, dass die Rotorblattelemente 108, 109 auf dem Grundelement 101 aufgesetzt sind und mit dem Grundelement 101 verbunden sind. Ferner weist das Grundelement 101 eine Aufnahmevorrichtung 105 zur Aufnahme eines ersten Endes einer Rotorwelle 202 auf, wobei der Rotor 100 mit einer Lagerungseinheit 200 einseitig lagerbar ist, und die Lagerungseinheit 200 innerhalb des Rotors 100 anordnenbar ist.

Description

• Die Erfindung betrifft einen Rotor für eine Windkraftanlage, eine Lagerungseinheit für eine Windkraftanlage, eine Windkraftanlage, ein Verfahren zur Herstellung eines Rotors für eine Windkraftanlage und eine Windkraftanlagenanordnung.
• Windkraftanlagen werden eingesetzt, um Windenergie in eine andere Energieform umzuwandeln, beispielsweise in elektrische Energie. Es sind verschiedene Bauarten von Windkraftanlagen bekannt, die sich in ihrer Geometrie des Rotors und der Rotoranordnung unterscheiden. Es wird hierbei zwischen Rotoranordnungen unterschieden, die sich in der Stellung der Rotorachse unterscheiden, wobei der Rotor horizontal oder vertikal gelagert sein kann. Ein Savonius-Rotor weist beispielsweise eine vertikal gelagerte Rotorachse auf, während Rotoren in Form eines Propellers oftmals als Horizontalachsenkonverter eingesetzt werden.
• DE 20 2005 013 658 U1 beschreibt eine Windkraftanlage mit einem an einer vertikal verlaufenden Antriebswelle befestigten Windrotor. Der Windrotor weist drei Rotorblätter auf, wobei an einer Oberseite und an einer Unterseite des Windrotors die Rotorblätter mit Hilfe von kreisförmigen Montagescheiben mit einer Antriebswelle verschraubt sind.
• Ferner sind Rotoren von Windkraftanlagen bekannt, die über Rahmenkonstruktionen oder Spannkonstruktionen abgestützt und stabilisiert werden. Eine Spannkonstruktion ist beispielsweise aus DE 198 47 965 C1 bekannt.
• Von Nachteil bei bekannten Windkraftanlagen ist, dass sie komplizierte Konstruktionen aufweisen, um eine Lagerung eines Rotors aufzunehmen.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, Teile einer Windkraftanlage und eine Windkraftanlage bereitzustellen, die eine vereinfachte Konstruktion ermöglichen.
• Diese Aufgabe wird mit einem Rotor für eine Windkraftanlage gelöst. Der erfindungsgemäße Rotor weist ein Grundelement und Rotorblattelemente auf. Hierbei ist vorgesehen, dass die Rotorblattelemente auf dem Grundelement aufgesetzt sind und mit dem Grundelement verbunden sind. Ferner weist das Grundelement eine Aufnahmevorrichtung auf zur Aufnahme eines ersten Endes einer Rotorwelle, wobei der Rotor mit einer Lagerungseinheit einseitig lagerbar ist, und die Lagerungseinheit innerhalb des Rotors anordnenbar ist.
• Es kann ein Rotor vorgesehen sein mit einem an einer vertikalen Rotorachse angebrachten waagrechten Grundelement, an dem die Rotorblattelemente senkrecht aufgesetzt sind. Hierbei können die Rotorblattelemente als gebogene oder gekrümmte Schaufeln ausgebildet sein, die gleichmäßig verteilt am Umfang des Grundelementes angeordnet sind und in einen zentralen Bereich des Grundelementes führen. Hierbei kann ein erstes Ende eines Grundelementes so auf dem Grundelement aufgesetzt sein, dass es entlang eines Teils des Umfangs des Grundelementes verlauft und ein zweites Ende des Grundelements in einem Innenbereich des Grundelementes endet. Hierbei können beispielsweise das erste Ende des Rotorblattelementes und das zweite Ende des Rotorblattelementes einen Winkel von etwa 90 Grad zueinander ausbilden.
• Der erfindungsgemäße Rotor ist durch seine Bauweise robust und kann bei hohen Windstärken bis zu Orkanstärken eingesetzt werden. So ergeben sich beispielsweise Drehzahlen des Rotors von etwa 40 Umdrehungen pro Minute bei etwa fünf Meter pro Sekunde Windgeschwindigkeit. Eine Drehzahl des Rotors von etwa 80 Umdrehungen pro Minute ergibt sich bei etwa zehn Meter pro Sekunde Windgeschwindigkeit.
• Das Grundelement kann eine beliebige Geometrie aufweisen, beispielsweise eine Scheibe, ein Stern, ein Quadrat oder ein Dreieck. Das Grundelement kann als rotationssymmetrischer Körper ausgebildet sein, beispielsweise in Form einer Scheibe oder sichelförmiger Geometrie. Außerdem kann das Grundelement aus mehreren Teilen gefertigt werden, beispielsweise aus Teilscheiben oder aus sichelförmigen Elementen, die zu einem Grundelement zusammengefügt werden, beispielsweise durch Schweißverbindungen.
• Ferner kann das Grundelement als Vollprofil oder Hohlkammerprofil ausgebildet sein. Das Grundelement als Hohlkammerprofil ausgebildet, kann beispielsweise in Form von zwei scheibenförmigen Elementen ausgebildet sein, die über Verstärkungselemente miteinander verbunden sind, so dass Hohlkammern oder Hohlräume zwischen den beiden scheibenförmigen Elementen entstehen. Durch ein Hohlkammerprofil wird die Verdrehstabilität erhöht, ohne dass das Gewicht des Grundelementes erheblich erhöht wird.
• Das Grundelement weist beispielsweise eine Befestigungsvorrichtung auf, an der eine Rotorwelle befestigt werden kann, wobei die Rotorwelle gleichzeitig die Rotationsachse des Grundelementes darstellt. Das Grundelement weist beispielsweise eine rotationssymmetrische Geometrie bezüglich seiner Rotationsachse auf. Die Rotationsachse ist beispielsweise senkrecht in Bezug auf die Oberfläche des Grundelements angeordnet, so dass die Oberfläche des Grundelementes und die Rotationsachse einen rechten Winkel zueinander bilden.
• Die Rotorblattelemente können über Schweißverbindungen mit dem Grundelement verbunden sein. Der Rotor kann beispielsweise drei Rotorblätter aufweisen, die jeweils um einen Winkel von 120 Grad voneinander versetzt auf dem Grundelement angeordnet sind, so dass die Grundelemente rotatorisch gleichmäßig auf dem Grundelement verteilt angeordnet sind.
• Das Aufsetzen der Rotorblattelemente auf das Grundelement ist vorteilhaft, da beim Verbinden eines Rotorblattelementes mit dem Grundelement genügend Fläche des Grundelementes vorhanden ist, um Befestigungskonstruktionen anzubringen. Eine Befestigung eines Rotorblattelementes auf dem Grundelement kann beispielsweise erfolgen, indem jeweils eine Schweißnaht an der Vorseite des Rotorblattelementes, beispielsweise an der dem Wind zugewandten Seite, und der Rückseite des Rotorblattelementes, beispielsweise an der dem Wind abgewandten Seite, angeordnet wird. Die Schweißnaht kann teilweise oder durchgängig an einer Grenzlinie zwischen dem Rotorblattelement und dem Grundelement angeordnet werden, so dass die Schweißnaht nicht an einer Umfangslinie des Grundelementes seitlich angebracht werden braucht. Auf diese Weise ist die Schweißnaht kein hervortretendes Element am Umfang des Grundelementes.
• Die Größe des Rotors sowie Größe der Rotorblattelemente kann in Abhängigkeit des Einsatzgebietes und Aufstellungsortes der Windkraftanlage gewählt werden. Da die Rotorblattelemente mit größeren Flächen mehr Angriffsfläche für den Wind bieten und das Drehmoment des Rotors erhöhen, kann mehr elektrische Energie erzeugt werden. Die Rotorblattelemente des Rotors können eine Gesamtfläche von etwa zwölf Quadratmeter oder größer aufweisen. Bei größeren Rotoren, beispielsweise mit einem Rotordurchmesser größer etwa 2,5 Meter kann vorgesehen werden, dass der Rotor teilbar ausgeführt ist. Hierbei kann vorgesehen sein, dass der Rotor aus mehreren Teilen am Aufstellungsort zusammengebaut wird, indem beispielsweise Rotorteile miteinander verschraubt werden. Schraubverbindungen, Steckverbindungen, Klemmverbindungen, Schweißverbindungen und Kombinationen hieraus können verwendet werden, um einzelne Teile des Rotors zusammenhalten. Es kann somit ein modulares Bausystem bereitgestellt werden. Auch können weitere Befestigungselemente verwendet werden, wie beispielsweise Flacheisen, montiert auf dem Grundkörper, um Rotorblattelemente daran zu befestigen.
• Der Rotor ist beispielsweise ein nach Savonius-Prinzip konstruierter Rotor, bei dem eine auf ein Rotorblattelement auftreffende Luftströmung auch zur Beaufschlagung eines weiteren Rotorblattelementes genutzt wird, indem die Luftströmung zumindest teilweise auf das weitere Rotorblattelement gelenkt wird. Dies kann erreicht werden, indem die Rotorblattelemente Krümmungen aufweisen zum Leiten der auftreffenden Luftströmung in einen inneren Bereich des Rotors, wo sie auf mindestens ein weiteres Rotorblattelement treffen und dieses in Richtung seiner Rotationsbewegung weiter antreiben. Die Wirkungsweise eines Savonius-Rotors beruht sowohl auf aerodynamischem Auftrieb als auch auf widerstandsbedingtem Vortrieb. Der erfindungsgemäße Rotor ist beispielsweise ein Savonius-Rotor mit einer vertikal gelagerten Rotorwelle.
• Bei der Herstellung des Rotors kann durch Anordnung der Rotorblattelemente die Laufrichtung in einen rechtslaufenden oder linkslaufenden Rotor festgelegt werden. Bei gekrümmten Rotorblattelementen, die konkav oder konvex in Bezug auf eine Drehrichtung ausgebildet sein können, können Luftströmungen in einem inneren Bereich des Grundelementes so geleitet werden, dass sie sich aufteilen und somit auf benachbarte Rotorblattelemente wirken.
• Der erfindungsgemäße Rotor weist ein gelagertes Grundelement auf. Es kann vorgesehen sein, dass ein erstes Wellenende der Rotorwelle am Grundelement anordnenbar ist und dort endet, so dass die Rotorwelle gleichzeitig als Stützelement oder Halteelement für den Rotor dienen kann. Am rotierbar gelagerten Grundelement kann somit das erste Wellenende der Rotorwelle befestigt sein.
• Die Rotorwelle kann in vertikaler Richtung angeordnet sein und ein horizontal ausgerichtetes Grundelement an der Rotorwelle befestigt sein. Das Grundelement kann Rotorblattelemente aufweisen, die unterhalb des horizontal ausgerichteten Grundelementes befestigt sind, so dass eine Lagerungseinheit, die unterhalb des Grundelementes an der Rotorwelle befestigt ist, innerhalb des Rotors angeordnet werden kann. Die Lagerungseinheit kann hierbei von Rotorblattelementen mindestens teilweise umschlossen sein, so dass die Lagerungseinheit innerhalb des Rotors angeordnet ist. Auf diese Weise wird Raum eingespart, da die Lagerungseinheit des Rotors vollständig innerhalb der Abmessungen des Rotors angeordnet werden kann. Somit kann der Rotor einseitig gelagert werden, indem das Grundelement gelagert wird, ohne dass es einer weiteren Lagerung am Rotor bedarf.
• Ein Rotor mit vertikaler Rotationsachse hat den Vorteil, dass die Rotorblattelemente während ihrer Rotation auf dem Grundelement durch die Gravitationskraft gleichmäßig belastet werden. Durch die vertikale Anordnung der Rotorachse werden Biegespannungen in einem Lagergehäuse und an einer Rotorwelle reduziert oder gegenseitig aufgehoben.
• Es kann vorgesehen werden, dass die Rotorblattelemente über eine Schweißverbindung mit dem Grundelement verbunden sind. Eine Schweißverbindung kann einfach hergestellt werden und bei beliebiger Geometrie eine Verbindung zwischen zwei Elementen herstellen, wie bei einem Rotorblattelement und dem Grundelement.
• Die einzelnen Elemente des Rotors, wie die Rotorblattelemente und das Grundelement, können aus dem gleichen Werkstoff hergestellt sein, beispielsweise jeweils aus Stahl, Aluminium oder Kunststoff, wobei eine Beschichtung Korrosionsbeständigkeit des Rotors bewirken kann. Auch können unterschiedliche Werkstoffe für einen Rotor verwendet werden, wobei in diesem Fall die unterschiedlichen Materialeigenschaften zu unterschiedlichen Ausdehnungen bei Temperaturschwankungen führen können, was bei dem Zusammenfügen der einzelnen Teile zu berücksichtigen ist, beispielsweise durch Ausgleichselemente.
• Bei der Herstellung eines Rotorblattelementes kann ein Grundblech in einem Normformat verwendet werden, beispielsweise mit einer Standardgröße von etwa einem Meter mal etwa zwei Meter oder auch größere Normformate. Dadurch wird die Arbeitszeit zur Herstellung reduziert, da keine Zuschnittarbeiten oder Sägearbeiten anfallen.
• Das Verbinden der Rotorblattelemente mit dem Grundelement über jeweils eine oder mehrere Schweißnähte ist von Vorteil, da dies eine stabile Verbindung herstellt, so dass die Rotorblattelemente großen Kräften von etwa über 5000 Newton standhalten können. Vorzugsweise ist die Schweißnaht eine Kehlnaht, beispielsweise ausgebildet in Form einer Doppelkehlnaht, die jeweils beidseitig zwischen einem Rotorblattelement und dem Grundelement angeordnet ist. Unter einer Doppelkehlnaht versteht man somit eine Kehlnaht die beidseitig an einem Element angeordnet ist.
• Gemäß einer Ausführungsform weist das Grundelement eine sichelförmige Geometrie auf, auf der die Rotorblattelemente aufsetzbar sind.
• Das Grundelement kann sichelförmig ausgestaltet sein, so dass es gewichtssparend ist und somit insgesamt der Rotor leichter wird. Die sichelförmige Geometrie kann sichelförmige Elemente aufweisen, die beispielsweise miteinander verbunden sind über ein Zentralelement des Grundelementes. Das Grundelement kann somit mehrstückig ausgebildet sein, indem die sichelförmigen Elemente über ein gemeinsames Zentralelement verbunden sind.
• In einer anderen Ausführung kann das Grundelement einstückig ausgebildet sein, indem es miteinander in Verbindung stehende sichelförmige Elemente aufweist, die aus einem Materialstück gefertigt sind.
• Somit können die sichelförmigen Elemente direkt miteinander oder über ein mittig platziertes Zentralelement des Grundelementes verbunden sein. Diese Verbindungen können beispielsweise jeweils über eine Schweißnaht hergestellt werden, wenn schweißbare Materialien, wie Stahl oder Kunststoff, verwendet werden. Bei der mehrstückigen Variante ist weniger Werkstoffmaterial notwendig, so dass die Materialkosten gering gehalten werden können.
• Unter einer sichelförmigen Geometrie wird verstanden, dass ein oder mehrere sichelförmige Elemente eine erste Krümmungslinie und eine zweite Krümmungslinie aufweisen, wobei sich die erste Krümmungslinie und die zweite Krümmungslinie in einem Punkt schneiden, dem Sichelpunkt oder Sichelspitze. Ein Sichelpunkt entsteht, wenn die beiden Krümmungslinien eine unterschiedliche Krümmung aufweisen.
• Es ist auch denkbar, dass von einer sichelförmigen Geometrie abgewichen wird, so dass kein Sichelpunkt entsteht. Hierbei weist die erste Krümmungslinie eine gleichgroße Krümmung auf wie die zweite Krümmungslinie oder Krümmungslinien so dass die erste Krümmungslinie keinen Schnittpunkt mit der zweiten Krümmungslinie bilden kann. In diesem Fall können die beiden Krümmungslinien mit einem Übergang verbunden werden, beispielsweise in Form einer Geraden.
• Der größte Abstand zwischen der ersten Krümmungslinie und der zweiten Krümmungslinie eines sichelförmigen Elementes stellt die Sichelbreite dar und wird beispielsweise so gewählt, dass die sichelförmigen Elemente der Gewichtskraft durch die Rotorblattelemente und der bei Betrieb des Rotors wirkenden Kräfte standhalten. Im Vergleich zu einer Scheibe als Grundelement, weist ein sichelförmiges Element ein geringeres Gewicht auf.
• Beispielsweise kann der Rotor drei sichelförmige Elemente aufweisen, auf dem jeweils ein oder mehrere Rotorblattelemente aufgesetzt werden. Diese drei sichelförmigen Elemente sind als Grundelement direkt oder indirekt über ein Zentralelement des Grundelementes, miteinander verbunden und dienen jeweils als Auflageflächen für ein oder mehrere Rotorblattelemente.
• Eine Anordnung mit drei sichelförmigen Elementen erhöht den Gleichlauf im Vergleich zu einem Rotor, der zwei sichelförmige Elemente aufweist und einen Ungleichlauf erzeugt, der beim Einwirken der Windenergie auf die Rotorblattelemente auftreten kann.
• Die Rotorblattelemente können entlang der sichelförmigen Geometrie des Grundelementes gekrümmt aufgesetzt werden. Hierbei kann sowohl die erste Krümmungslinie wie auch die zweite Krümmungslinie des sichelförmigen Elementes gewählt werden. Die Wahl einer geringeren Krümmungslinie für das Aufsetzen des Rotorblattelementes entlang dieser Krümmungslinie hat den Vorteil, dass am Rotorblattelement mehr Angriffsfläche für Wind zur Verfügung steht als bei einem Rotorblattelement, das auf einer Krümmungslinie mit größerer Krümmung. Auch für die Herstellung des Rotors hat eine geringere Krümmung des Rotorblattelementes Vorteile, da Rotorblattelemente beispielsweise aus Stahlblechen, weniger gebogen werden müssen und somit weniger Kräfte bei dem Biegevorgang entgegensetzen.
• Es kann vorgesehen sein, dass jeweils ein Rotorblattelement auf einer Oberfläche des sichelförmigen Elementes über eine Schweißnaht oder zwei Schweißnähte verbunden wird.
• Um eine Verbindung zwischen dem Zentralelement oder dem Grundelement mit der Rotorwelle herzustellen, kann ein mit der Rotorwelle verbundener Flansch vorgesehen sein. Es kann ein Zentralelement als Verbindungsstück zwischen den sichelförmigen Elementen angebracht sein, wobei das Zentralelement mit mindestens drei Befestigungselementen mit einer Rotorwelle verbunden sein kann. Zwischen den sichelförmigen Elementen kann ein Zentralelement als Verbindungsstück angebracht sein, um die sichelförmigen Elemente zu einer geometrischen Form zu verbinden. Um die Verbindung zwischen dem Grundelement und der Rotorwelle zu fixieren können beispielsweise acht oder zwölf Befestigungselemente vorgesehen sein. Diese Befestigungselemente können beispielsweise Schrauben, Nagel oder Nieten sein.
• Gemäß einer Ausführungsform weist das Grundelement eine erste Seite und eine zweite Seite auf, wobei erste Rotorblattelemente auf der ersten Seite des Grundelementes aufgesetzt sind und zweite Rotorblattelemente auf der zweiten Seite des Grundelementes aufgesetzt sind.
• Die erste Seite des Grundelementes kann eine Unterseite des Grundelementes sein und die die zweite Seite des Grundelementes kann eine Oberseite des Grundelementes sein. Somit liegen sich die erste Seite und die zweite Seite gegenüber.
• Die Rotorblattelemente können oberhalb und/oder unterhalb eines waagrecht angeordneten Grundelementes aufgesetzt sein. Durch ein beidseitiges Anbringen von Rotorblattelementen auf einem waagrecht gelagerten Grundelement kann der Schwerpunkt des Rotors in die Mitte des Grundelements auf die Drehachse gebracht werden. Das Grundelement kann ein nahezu mittig angeordnetes Element im Rotor bilden und kann auf diese Weise Kräfte aufnehmen und für mechanische Stabilität des Rotors sorgen.
• Die Rotorblattelemente der ersten Seite und der zweiten Seite stoßen nicht aneinander, da sie durch das Aufsetzen mit dem Grundelement jeweils mit dem Grundelement in Verbindung stehen. Somit ist jedes Rotorblattelement einzeln am Grundelement aufgesetzt und befestigt. Wird ein vertikal rotierender Rotor vorgesehen, so wird bei einem horizontal ausgerichteten Grundelement ein erstes Rotorblattelement beispielsweise oberhalb des Grundelements angeordnet und ein zweites Rotorblattelement beispielsweise unterhalb des Grundelementes angeordnet. Somit ist bezüglich des Grundelementes beidseitig jeweils mindestens ein Rotorblattelement angeordnet. Hierbei stoßen das erste Rotorblattelement und das zweite Rotorblattelement nicht aneinander, da sie jeweils auf dem Grundelement aufgesetzt sind. Dies ist vorteilhaft, da die Befestigung der Rotorblattelemente voneinander entkoppelt ist. Im Falle eines Defekts an einem Rotorblattelement wird ein weiteres Rotorblattelement nicht beeinflusst, da jedes Rotorblattelement am Grundelement befestigt ist und die Rotorblattelemente keine gemeinsame Befestigung haben.
• Das Grundelement kann eine Symmetrieebene zu den Rotorblattelementen bilden, so dass Rotorblattelemente beidseitig in Bezug auf das Grundelement angeordnet sind. Es ist auch möglich, dass die ersten Rotorblattelemente eine unterschiedliche Höhe im Vergleich zu den zweiten Rotorblattelementen aufweisen.
• In einer Ausführungsform können an beiden Seiten der sichelförmigen Elemente Rotorblattelemente angebracht und so ausgerichtet, dass das Grundelement eine Symmetrieebene zwischen den ersten Rotorblattelementen und den zweiten Rotorblattelementen bildet. Durch die Befestigung der ersten Rotorblattelemente und der zweiten Rotorblattelemente an den sichelförmigen Elementen über eine Schweißnaht ist sichergestellt, dass sich Schweißspannungen auf beiden Seiten der sichelförmigen Elemente gegenseitig aufheben.
• Gemäß einer Ausführungsform sind die zweiten Rotorblattelemente versetzt zu den ersten Rotorblattelementen auf dem Grundelement aufgesetzt.
• Es kann vorgesehen werden, dass die ersten Rotorblattelemente auf der ersten Seite oder ersten Oberfläche eines sichelförmigen Elements angeordnet und die zweiten Rotorblattelemente auf der zweiten Seite oder einer zweiten Oberfläche eines sichelförmigen Elements angeordnet sind, wobei die ersten Rotorblattelemente in Rotationsrichtung versetzt zu den zweiten Rotorblattelementen angeordnet sind.
• In einer vorteilhaften Ausführungsform werden drei Rotorblattelemente oberhalb des Grundelementes angeordnet und drei Rotorblattelemente unterhalb des Grundelementes angeordnet. Die Rotorblattelemente werden gleichmäßig über den Umfang auf dem Grundelement angeordnet, so dass sie zueinander einen rotatorischen Abstand von 120 Grad haben. Die ersten Rotorblattelemente bilden somit eine erste Gruppe und die zweiten Rotorblattelemente bilden eine zweite Gruppe, wobei die erste Gruppe zu der zweiten Gruppe um 60 Grad versetzt angeordnet ist. Somit ist im Abstand von 60 Grad jeweils ein Rotorblattelement angeordnet abwechselnd oberhalb und unterhalb des Grundelements. Auf diese Weise wird eine Anordnung mit einer Versetzung von 60 Grad bewirkt. Analog ist diese Versetzung auch auf die Verwendung von mehr oder weniger Rotorblattelemente als drei anwendbar, so dass eine Symmetrie herstellbar ist und erste Gruppe der Rotorblattelemente zu der zweiten Gruppe der Rotorblattelemente versetzt zueinander angeordnet ist. Vorzugsweise beginnt die Platzierung der zweiten Gruppe der Rotorblattelemente mit einem Anfangswinkel, der die Hälfte des Winkels ist, der zwischen zwei Rotorblattelementen der ersten Gruppe vorhanden ist.
• Eine Versetzung der ersten Rotorblattelemente zu den zweiten Rotorblattelementen verbessert den Gleichlauf des Rotors, da hierdurch Windkräfte am Rotor gleichmäßiger angreifen können.
• Durch zueinander versetzte Rotorblattelemente auf zwei gegenüberliegenden Seiten des Grundelementes kann ein verbesserter Gleichlauf des Rotors bewirkt werden. Es kann vorgesehen werden, dass die ersten Rotorblattelemente auf einer ersten Oberfläche eines sichelförmigen Elementes angeordnet sind und zweite Rotorblattelemente auf einer zweiten Oberfläche eines sichelförmigen Elementes angeordnet sind, wobei die ersten Rotorblattelemente beispielsweise bei drei ersten Rotorblattelementen und drei zweiten Rotorblattelementen, um 60 Grad versetzt zu den zweiten Rotorblattelementen angeordnet sind. Bei einer solchen Ausführungsform weist das Grundelement sechs sichelförmige Elemente auf, die geometrisch in einer Ebene liegen und das Grundelement bilden.
• Gemäß einer Ausführungsform weist der Rotor eine erste Abdeckung auf, die mit Rotorblattelementen verbunden ist, wobei die erste Abdeckung Teil einer Bremseinheit ist und der Rotor mit der Bremseinheit bremsbar ist.
• Der erfindungsgemäße Rotor ist einseitig gelagert und kann beispielsweise Kräften von bis zu etwa 5000 Newton standhalten. Sollten Kräfte am Rotor auftreten, die eine Zerstörung des Rotors hervorrufen könnten, beispielsweise, indem ein Rotorblattelement durch eine von außen einwirkende Kraft beschädigt ist, beispielsweise durch einen herabstürzenden Ast eines Baumes, so kann die Bremseinheit verwendet werden. In einem Fehlerfall kann die Bremseinheit beispielsweise am Aufstellungsort des Rotors durch eine Person oder automatisiert am Aufstellungsort oder aus der Ferne bedient werden.
• Mit einer Bremseinheit kann auf die Rotationsgeschwindigkeit oder Winkelgeschwindigkeit des Rotors eingegriffen werden. Die Bremseinheit kann Reibungskräfte nutzen, um den Rotor abzubremsen oder zum Stillstand zu bringen.
• Die ersten Rotorblattelemente und/oder die zweiten Rotorblattelemente können jeweils miteinander mit einer Abdeckung verbunden sein. Dies verringert das Eindringen von Schmutz in den Rotorbereich, hält eventuelle Windverwirbelungen gering und erhöht die Stabilität des Rotors. Bei Verwendung von Abdeckungen, können eine Abdeckung am oberen Ende des Rotors und eine Abdeckung am unteren Ende des Rotors vorhanden sein, beispielsweise scheibenförmige Abdeckungen. Hierbei ist die obere scheibenförmige Abdeckung, d. h. die der Rotorwelle gegenüberliegende, eine ganzflächige Abdeckung und die untere scheibenförmige Abdeckung mit einer zentral angeordneten Bohrung versehen, durch die das Lagergehäuse des Rotors durchgeführt werden kann.
• Die untere Abdeckung mit zentral angeordneter Bohrung kann auch als Bremsscheibe genutzt werden, beispielsweise bei Anbau einer Scheibenbremse an den Rotor. Eine Scheibenbremse kann Bremselemente, wie Bremsblöcke aufweisen, die betätigbar sind, beispielsweise mit einem Seilzug oder mit einer hydraulischen Einrichtung. Es kann somit vorgesehen werden, dass ein Bremsen von einer Person oder automatisiert über eine Regeleinrichtung eingeleitet wird. Ein Abbremsen des Rotors kann notwendig sein, wenn die Windkraftanlage repariert werden soll oder einer Revision unterzogen werden soll. Ferner kann ein Abbremsen des Rotors notwendig werden, wenn die Drehzahl des Rotors zu hoch für einen angeschlossenen Generator ist. Der Generator kann beispielsweise ein Gleichstromgenerator sein, der mit einem Umrichter einen Wechselstrom beliebiger Frequenz bereitstellen kann.
• Bei einem Rotor mit vertikal angeordneter Rotorachse ist beispielsweise die erste Abdeckung an einer unteren Begrenzung der Rotorblattelemente befestigt, die unterhalb des Grundelementes angeordnet sind. Diese erste Abdeckung, die im Betrieb mit der Drehgeschwindigkeit des Rotors rotiert, kann als Bremsscheibe oder Bremsfläche verwendet werden, um den Rotor abzubremsen oder zum Stillstand zu bringen.
• Die Anordnung einer Bremseinheit an einer rotierenden Scheibe des Rotors ist vorteilhaft, da durch das Rotieren des Rotors während des Bremsvorgangs ein Kühleffekt genutzt werden kann. Durch Reibung während des Bremsvorgangs entsteht Wärme, die durch die Rotation des Rotors abgeführt wird. Auch sind Bremsblöcke leicht austauschbar, wenn sie im Randbereich der unteren Abdeckung angeordnet sind.
• Die Bremseinheit kann eine abzubremsende Bremsfläche in Form der ersten Abdeckung, Bremsmittel und eine Bedieneinheit aufweisen. Die Bremsmittel können beispielsweise als Bremsblöcke ausgebildet sein. Die Bedieneinheit kann beispielsweise eine Regeleinheit aufweisen, die die tatsächliche Drehgeschwindigkeit des Rotors misst und mit einem Sollwert vergleicht und den Rotor veranlasst abzubremsen, falls die tatsächliche Drehgeschwindigkeit als Istwert mit dem Sollwert nicht übereinstimmt.
• Die erste Abdeckung kann im unteren Bereich des Rotors angeordnet werden, so dass geringe Abstände von Bedieneinheiten der Bremseinheit zur Bremseinheit am Rotor entstehen. Dies kann Wartungskosten der Bremseinheit gering halten.
• Die Bremseinheit kann mit einem oder mit mehreren Sensoren ausgestattet sein, die äußere Bedingungen am Installationsort des Rotors feststellen. Hierbei werden beispielsweise Sensortypen eingesetzt, wie Windgeschwindigkeitsmesser, Luftfeuchtesensor, Temperatursensor, Luftdrucksensor und Sensoren zum Messen der Sonneneinstrahlung.
• Ferner kann die Bremseinheit mit Funksensoren ausgestattet sein zum Empfangen und Senden von Daten, die beispielsweise über eine Funkverbindung, Satellitenverbindung, GPS-Verbindung oder über eine Internetverbindung, beispielsweise funkbasiert oder kabelbasierte, einschließlich Glasfaserkabelbasierte Internetverbindung, hergestellt werden. Auf diese Weise kann der Rotor ferngesteuert werden und überwacht werden. In einem Fehlerfall kann die Bremseinheit manuell oder automatisiert betätigt werden. Beispielsweise kann bei einer manuellen Betätigung eine Person am Aufstellungsort des Rotors einen Knopf oder einen Seilzug bedienen. Beispielsweise kann bei einer automatisierten Betätigung die Bremseinheit am Aufstellungsort oder aus der Ferne über elektrische oder hydraulische Hilfsmittel gesteuert oder geregelt werden.
• Die Aufgabe der Erfindung wird durch eine Lagerungseinheit zur Lagerung eines Rotors einer Windkraftanlage gelöst. Hierbei weist die Lagerungseinheit ein erstes Lager zur Lagerung einer Rotorwelle des Rotors auf. Es ist ferner vorgesehen, dass das erste Lager innerhalb eines Lagergehäuses der Windkraftanlage angeordnet ist und das Lagergehäuse mindestes einen Teil der Rotorwelle aufnimmt, wobei das erste Lager am Lagergehäuse fixiert gehalten wird und wobei die Lagerungseinheit innerhalb des Rotors anordnenbar ist.
• Durch die erfindungsgemäße Lagerungseinheit des Rotors wird eine einfache und robuste Bauweise bereitgestellt, die es ohne weitere konstruktive Maßnahmen erlaubt, den Rotor bei hohen Windstärken zu betreiben. Ein Rahmen zur Lagerung des Rotors ist somit nicht notwendig, da die Lagerungseinheit diese Funktion übernimmt. Auch werden durch den Wegfall von Trag- und Stützelementen am Rotor Windverwirbelungen vermieden, die den Betrieb der Rotoranordnung einschränken könnten. Ferner ergibt sich durch die einseitige Lagerung des Rotors eine optisch ansprechende Form, die sich in der freien Landschaft und auch zwischen Gebäuden harmonisch einfügt. Auch ist durch die Lagerungseinheit eine Installation der Windkraftanlage an beliebigen Stellen einfach möglich, da keine weiteren Konstruktionen zur Befestigung benötigt werden. So können beispielsweise Düseneffekte zwischen Häusern oder an Hochhäusern genutzt werden, um den Rotor mit besonders hohen Windgeschwindigkeiten zu beaufschlagen.
• Es kann vorgesehen sein, dass die Lagerungseinheit der Windkraftanlage mindestens ein Wälzlager aufweist. Das Wälzlager kann hierbei als Kugellager, Nadellager oder Zylinderrollenlager ausgebildet sein. Wälzlager sind kostengünstig, halten die Herstellungskosten des Rotors gering und haben einen geringen Reibungskoeffizient. Auch kann vorgesehen sein, dass die Lagerungseinheit ein Drehkranzlager aufweist. Ein Drehkranzlager ist vorteilhaft, da es hohe Kräfte aufnehmen kann. Auch kann ein oder mehrere Gleitlager vorgesehen werden. Gleitlager sind geräusch- und schwingungsdämpfend.
• Das Lagergehäuse kann einen Teil der Rotorwelle umschließen, wobei das Lagergehäuse und die Rotorwelle eine gemeinsame axiale Achse haben. Die Lagerungseinheit kann eine Geometrie aufweisen, die die Rotorwelle aufnimmt und die zur Lagerung der Rotorwelle dient, wobei die Lagerungseinheit als Haltevorrichtung zum Halten des Rotors vorgesehen ist. Des Weiteren ist durch die Sicherheitsvorrichtung ein ungewolltes Lösen der Rotorwelle von der Lagerungseinheit verhinderbar. Eine Konstruktion eines geeigneten separaten Gerüsts zum Halten des Rotors ist in einer Ausführungsform nicht erforderlich. Die erfindungsgemäße Lagerungseinheit hat somit mehrere Funktionen und spart Gewicht, Herstellungszeit, Herstellungs- und Instandhaltungskosten, da für eine Windkraftanlage notwendige Bauteile zu einem Bauteil zusammengefasst sind. Um eine Lagerungseinheit bereitzustellen, in dem eine Rotorwelle untergebracht ist, eignet sich eine geometrische Form, die der Rotorwelle entspricht, beispielsweise eine zylinderförmige oder rotationssymmetrische Geometrie, die an jeder axialen Höhe denselben Abstand zur Rotorwelle aufweist. Dies schließt die Verwendung einer anderen Geometrie keineswegs aus.
• In einer Ausführungsform weist die Lagerungseinheit zusätzlich zu dem ersten Lager ein zweites Lager auf, wobei das zweite Lager axial verschiebbar innerhalb des Lagergehäuses gelagert ist. Hierbei ist vorgesehen, dass das erste Lager und das zweite Lager über eine Distanzhülse voneinander beabstandet angeordnet sind, wobei eine Wellenmutter mit Sicherungsscheibe eine Presskraft auf das erste Lager, die Distanzhülse und das zweite Lager ausübt und ein Absatz der Rotorwelle die Presskraft aufnimmt.
• Die beiden Lager dienen zur Lagerung der Rotorwelle. Hierbei ist beispielsweise das erste Lager näher an dem Grundelement des Rotors angeordnet als das zweite Lager und die Wellenmutter mit Sicherungsscheibe ist in der Nähe des zweiten Lagers angeordnet, beispielsweise direkt am zweiten Lager, vorzugsweise unterhalb des zweiten Lagers. Die Wellenmutter drückt das zweite Lager, die Distanzhülse und das erste Lager gegen einen Absatz der Rotorwelle. Hierbei kann sich der Absatz oberhalb des ersten Lagers befinden, so dass das erste Lager direkt an den Absatz durch die Presskraft der Wellenmutter gedrückt wird. Insgesamt presst die Wellenmutter das erste Lager, die Distanzhülse und das zweite Lager gegen den Absatz der Rotorwelle, wobei sich der Absatz beispielsweise zwischen dem ersten Lager und dem Grundelement befindet, beispielsweise an einem Kragarm.
• In einer Ausführungsform weist die Lagerungseinheit eine Sicherheitsvorrichtung mit einem ersten Konusring und einem zweiten Konusring auf. Hierbei kann mit der Sicherheitsvorrichtung ein ungewolltes Lösen der Rotorwelle von der Lagerungseinheit verhindert werden, indem bei Bewegung der Rotorwelle in axiale Richtung eine Reibwirkung zwischen dem ersten Konusring und dem zweiten Konusring eintritt.
• Eine Sicherheitseinrichtung kann Schäden an dem Rotor verhindern. Die beiden Konusringe werden als Sicherheitselemente verwendet, die im Falle eines Lagerschadens der Rotorwelle eine Bremswirkung hervorrufen können. Der erste Konusring kann hierbei am Umfang der Rotorwelle angeordnet sein während der zweite Konusring am Umfang des Lagergehäuses befestigt ist. Der erste Konusring ist beispielsweise ein innerer Konusring und der zweite Konusring ist beispielsweise ein äußerer Konusring. Während der Rotation des Rotors kommen die beiden zueinander radial angeordneten Konusringe nicht in Kontakt. Im Störungsfall bei axialer Bewegung der Rotorwelle innerhalb des Lagergehäuses kommen die Konusringe miteinander in Kontakt und reiben aufeinander, so dass eine Bremswirkung entsteht und der Rotor abgebremst wird.
• Eine weitere Ausführungsform der Sicherheitseinrichtung weist beispielsweise einen ersten inneren Konusring, einen zweiten inneren Konusring und einen dritten äußeren Konusring auf, die jeweils ein ungewolltes Lösen der Rotorwelle vom Lagergehäuse im Falle eines Lagerschadens verhindern. Bei in orthogonal zur axialen Richtung auftretenden Kräften, verschiebt sich die Rotorwelle in dem Lagergehäuse in axialer Richtung. Die auf der Rotorwelle angeordneten inneren Konusringe reiben in verschobenem Zustand am äußeren Konusring. Es kann vorgesehen sein, dass die beiden inneren Konusringe eine Engstelle aufweisen und auf diese weise eine gemeinsame Mulde bilden, in die der äußere Konusring eingreift, im Falle einer axialen Bewegung der Rotorwelle. Auf diese Weise ist eine axiale Verschiebung der Rotorwelle in beide Richtungen, beispielsweise nach oben und unten abgesichert, da mindestens ein innerer Konusring als Bremsmittel anspricht.
• Es entsteht eine Rückhaltewirkung gegen ein Herausschieben der Rotorwelle durch eine Verschiebung in axialer Richtung und eine Bremswirkung der Rotation der Rotorwelle durch die Reibung zwischen den Konusringen. Mit der erfindungsgemäßen Sicherheitsvorrichtung können axiale Positionsänderungen der Rotorwelle in einem Bereich über null bis zehn Millimeter gestoppt werden. Je größer die Kraft in axialer Richtung, desto stärker ist die Reibung zwischen den Konusringen und desto höher ist die damit verbundene Bremswirkung.
• Es kann vorgesehen sein, dass die Sicherheitseinrichtung axial zwischen der Distanzhülse und dem zweiten Lager angeordnet ist. Auch ist es möglich, dass die Sicherheitseinrichtung axial zwischen dem ersten Lager und der Distanzhülse angeordnet ist. Mit einer Wellenmutter und einer Sicherungsscheibe kann das erste Lager, die Distanzhülse, die Sicherheitseinrichtung und das zweite Lager fixiert werden. Hierzu kann die Wellenmutter unterhalb des zweiten Lagers angeordnet sein und gegen einen Absatz der Rotorwelle drücken, der oberhalb des ersten Lagers vorhanden ist. Die Wellenmutter ist hierbei weiter entfernt vom ersten Lager angeordnet und näher zum zweiten Lager angeordnet, wobei das erste Lager axial näher am Grundelement angeordnet ist als das zweite Lager.
• Die Aufgabe der Erfindung wird mit einer Windkraftanlage gelöst. Die Windkraftanlage weist einen erfindungsgemäßen Rotor und eine erfindungsgemäße Lagerungseinheit auf, wobei der Rotor durch die Lagerungseinheit gelagert ist.
• Die erfindungsgemäße Windkraftanlage kann bei hohen Windstärken, beispielsweise bei Windgeschwindigkeiten größer als 25 Meter pro Sekunde betrieben werden. Der Einsatz bei hohen Windstärken ist besonders vorteilhaft, da bei hohen Windstärken mehr Windenergie zur Verfügung steht als bei geringeren Windstärken. Somit kann in einer kürzeren Zeit mehr Energie aus Windkraft gewonnen werden. Die Windkraftanlage kann eingesetzt werden, um beispielsweise Windenergie in elektrische Energie, Druckluftenergie, Wärmeenergie umzuwandeln. Auch ist es möglich, dass die Windkraftanlage eingesetzt wird zum Betreiben einer Energiespeicherung, beispielsweise in Form von Pumpspeichern, die beispielsweise mit Wasserpumpen betrieben werden.
• In einer Ausführungsform weist die Rotorwelle ein erstes Wellenende und ein zweites Wellenende aufweist, wobei das erste Wellenende mit dem Rotor verbunden ist und wobei das zweite Wellenende mit einer Abtriebseinheit verbunden ist.
• Das erste Wellende kann hierbei mit dem Grundelement des Rotors verbunden sein und am Grundelement enden, indem die Rotorwelle beispielsweise ein Schmiedeteil aufweist, das in Form eines Flansches an das Grundelement geschraubt ist.
• Die Abtriebseinheit kann mit der Rotorwelle verbunden sein und kann eine Kupplungsvorrichtung aufweisen zum Kuppeln der Rotorwelle mit einer Generatoreinheit, die die Rotationsenergie des Rotors in eine andere Energieform wandelt.
• In einer Ausführungsform ist die Abtriebseinheit mit einem stufenlosen Getriebe verbunden.
• Bei einem stufenlosen Getriebe ist kann ein stufenlos einstellbares Übersetzungsverhältnis verwendet werden, um die Drehzahl des Generators der Netzfrequenz anzupassen.
• Es kann auch vorgesehen werden, dass das stufenlose Getriebe an einer Kupplungsvorrichtung der Rotorwelle direkt angeordnet ist, ohne dass eine Abtriebseinheit verwendet wird.
• Es kann vorgesehen werden, dass die Abtriebseinheit eine erste Kupplungsvorrichtung und eine zweite Kupplungsvorrichtung aufweist, wobei die erste Kupplungsvorrichtung über eine Zwischenwelle mit der zweiten Kupplungsvorrichtung verbunden ist.
• Die Länge der Zwischenwelle kann in Abhängigkeit der geometrischen Bedingungen am Aufstellungsort des Rotors gewählt werden, so dass für alle Aufstellungsorte die gleichen geometrischen Abmessungen des Rotors und einer Sicherheitsvorrichtung verwendet werden können.
• In einer Ausführungsform ist der Rotor auf einem Hohlkörper angeordnet. Hierbei weist der Hohlkörper einen Innenbereich und einen Außenbereich auf, wobei der Innenbereich mit dem Außenbereich über eine Durchgangsöffnung verbunden ist. Es kann vorgesehen sein, dass im Innenbereich des Hohlkörpers eine Abtriebseinheit mit einer Zwischenwelle angeordnet ist, wobei die Zwischenwelle durch die Durchgangsöffnung von dem Innenbereich des Hohlkörpers in den Außenbereich des Hohlkörpers gelangt und wobei der Rotor mit der Lagerungseinheit im Außenbereich des Hohlkörpers gelagert ist. Ferner ist vorgesehen, dass der Hohlkörper in dem Außenbereich mindestens ein Solarelement aufweist.
• Es können Hohlkörper, in Form von Kegelstümpfen oder Pyramidenstümpfen vorgesehen sein. Auch können quaderförmige Formen vorgesehen werden. Der Höhlkörper kann beispielsweise eine Holzkonstruktion oder Metallkonstruktion sein. Auch kann der Hohlkörper ein Gebäude sein, an dessen Außenseite das Solarmodul befestigt ist.
• Das Solarmodul kann photovoltaische Zellen aufweisen. Es kann auch vorgesehen werden, dass das Solarmodul nach der Sonne ausgerichtet werden kann. In diesem Fall kann das Solarmodul so ausgebildet sein, dass es in seiner Richtung und Neigungswinkel veränderbar ist, so dass der Sonnenstand nachgeführt werden kann. So wird beispielsweise das Solarmodul auf der Nordhalbkugel nach Süden ausgerichtet und auf der Südhalbkugel nach Norden ausgerichtet.
• In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Rotor auf einem pyramidenförmigen Körper oder pyramidenförmigen Stumpf angeordnet, wobei der pyramidenförmige Körper Solarelemente aufweist. Hierbei kann vorgesehen sein, das wenigstens an einer Außenseite des pyramidenförmigen Körpers Solarmodule angeordnet sind, um aus Sonnenenergie eine weitere Energieform zu gewinnen, beispielsweise elektrische Energie.
• Die Kombination aus einer Windkraftanlage mit Solarelementen ist besonders vorteilhaft, da oftmals bei Wind wenig Sonne scheint und bei hoher Sonneneinstrahlung wenig Wind vorhanden ist. Auf diese Weise kann bei unterschiedlichen Wetterverhältnissen Energie gewonnen werden.
• Die Aufgabe der Erfindung wird mit einem Verfahren zum Herstellen eines Rotors für eine Windkraftanlage gelöst. Hierbei ist bei dem Verfahren vorgesehen ein Bereitstellen eines Grundelementes mit einer Aufnahmevorrichtung zur Aufnahme eines ersten Endes einer Rotorwelle, ein Bereitstellen von Flachmaterialelementen zur Herstellung von Rotorblattelementen, wobei aus jeweils einem Flachmaterialelement ein Rotorblattelement herstellbar ist. Ferner ist bei dem Verfahren vorgesehen ein Herstellen von Rotorblattelementen durch Biegen jeweils eines Flachmaterialelementes mit einer vorbestimmten Krümmung der Rotorblattelemente, ein Aufsetzen der Rotorblattelemente auf das Grundelement und ein Herstellen einer Verbindung zwischen den Rotorblattelementen und dem Grundelement.
• Flachmaterialelemente können beispielsweise Bleche mit Normformat sein, beispielsweise aus Stahl oder Edelstahl, aus denen Rotorblattelemente ohne Zuschnitt hergestellt werden können, indem jeweils ein Blech für die Herstellung eines Rotorblattelementes verwendet wird.
• In einer Ausführungsform weist das Verfahren ferner ein Herstellen einer Verbindung zwischen den Rotorblattelementen und dem Grundelement durch Schweißen auf.
• Die Verbindung kann beispielsweise durch Schweißen einer Kehlnaht hergestellt werden. Eine Schweißverbindung ist leicht herstellbar und eine stabile Verbindung, die auf Dauer den Kräften am Rotor standhalten kann. Ferner können mit einer Schweißnaht Rotorblattelemente beliebiger Geometrie auf dem Grundelement befestigt werden.
• Die Aufgabe der Erfindung wird durch eine Windkraftanlagenanordnung mit einer Mehrzahl von erfindungsgemäßen Windkraftanlagen gelöst. Hierbei ist vorgesehen, dass die Windkraftanlagen auf einem gemeinsamen Stützelement so angeordnet sind, dass sie gleichzeitig betrieben werden können und die auf das Stützelement wirkenden Kräfte durch die Drehbewegungen der einzelnen Rotoren der Windkraftanlagen ausgleichen werden.
• In einer Ausführungsform ist der Rotor so angeordnet, dass seine Drehachse vertikal ausgerichtet ist und sich mit der Rotorwelle auf derselben Drehachse befindet. Die kinetische Energie des Windes wird über die Windkraftanlage in elektrische Energie konvertiert. Ist mehr elektrische Energie notwendig als eine einzelne Windkraftanlage bereitstellen kann, können mehrerer Windkraftanlagen im Parallelbetrieb eingesetzt werden.
• Bei einer Windkraftanlagenanordnung kann eine Mehrzahl von Windkraftanlagen parallel zueinander angeordnet sein. Die Windkraftanlagen sind so ausgerichtet, dass die Rotorwellen in geometrischer Betrachtung parallel zueinander angeordnet sind. Bei gleicher Drehrichtung der Rotoren der Windkraftanlagen kann der Abstand so gewählt werden, dass die sich die Windkraftanlagen nicht gegenseitig stören. Bei verschiedener Drehrichtung der Rotoren können die Windkraftanlagen in geringerem Abstand zueinander installiert werden, so dass die Rotorblattelemente berührungslos beim Rotieren ineinander greifen.
• In einer Ausführungsform der Windkraftanlagenanordnung sind mehrere Windkraftanlagen auf beiden Seiten eines horizontalen Stützelementes in vertikaler Richtung angeordnet. Eine konzentrische Anordnung der Drehachsen übereinander ist hierbei möglich. Das horizontale Stützelement kann beispielsweise ein stabiler Balken aus Holz oder ein Stahlprofil sein. Als Stahlprofil kommen beispielsweise Doppel-T-Träger in Frage. Es kann sich bei dem Stahlprofil um ein Hohlprofil handeln. Auch sind Geometrien wie ein rundes Hohlprofil, ein Vierkantrohr, ein einfacher T-Träger möglich. Auch ist ein quaderförmiges Element als Stützelement möglich, auf dem eine Mehrzahl von Windkraftanlagen angeordnet ist. In einer möglichen Ausführungsform sind auf beiden Seiten des horizontalen Stützelements jeweils zwei Windkraftanlagen angeordnet.
• Ferner kann auch vorgesehen werden, dass vier Windkraftanlagen gleichzeitig betrieben werden können, wobei ein gemeinsames Stützelement mit jeder Windkraftanlage in Verbindung steht und Kräfte jeder einzelnen Windkraftanlage aufnehmen kann.
• Ein Ausgleich von Kräften wird beispielsweise dadurch erreicht, indem zwei Windkraftanlagen vertikal übereinander angeordnet werden, wobei ein horizontal verlaufendes Stützelement mittig zu den beiden installierten Windkraftanlagen angeordnet ist. Hierbei kann auch vorgesehen sein, dass die beiden Windkraftanlagen unterschiedliche Drehrichtungen aufweisen, indem die Rotorblattelemente entsprechend der gewünschten Drehrichtung angeordnet sind.
• Im Folgenden werden Aspekte der Erfindung anhand von Figuren beschrieben. In den Figuren werden identische oder ähnliche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Hierbei sind die Figuren lediglich beispielhaft und schränken den allgemeinen Erfindungsgedanken nicht ein. Daher schließt die Erfindung Kombinationen der in den Figuren beschriebenen Ausführungsformen ein.
• Es zeigen:
• 1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Rotors für eine Windkraftanlage in perspektivischer Ansicht;
• 2 ein Ausführungsbeispiel von aufgesetzten Rotorblattelementen auf ein Grundelement eines Rotors in Schnittansicht;
• 3 ein Ausführungsbeispiel eines Rotors in Draufsicht;
• 4 ein Ausführungsbeispiel eines Rotors mit versetzt angeordneten Rotorblattelementen in Draufsicht;
• 5 ein Ausführungsbeispiel eines Rotors mit versetzt angeordneten Rotorblattelementen in perspektivischer Ansicht;
• 6 eine Gesamtansicht einer Windkraftanlage;
• 7 ein Ausführungsbeispiel einer Lagerungseinheit in einer Schnittdarstellung in Seitenansicht;
• 8 ein Ausführungsbeispiel einer Bremseinheit und einer Generatoreinheit in Schnittansicht;
• 9 ein Ausführungsbeispiel einer Windkraftanlagenanordnung mit zwei montierten Windkraftanlagen in einer Seitenansicht;
• 10 ein Ausführungsbeispiel einer Windkraftanlagenanordnung mit vier montierten Windkraftanlagen in einer Seitenansicht;
• 11 ein Ausführungsbeispiel einer Windkraftanlagenanordnung mit vier montierten Windkraftanlagen an einem U-förmigen Träger in einer Seitenansicht;
• 12 ein Ausführungsbeispiel einer Windkraftanlagenanordnung mit vier montierten Windkraftanlagen an einem H-förmigen Träger in Seitenansicht; und
• 13 ein Ausführungsbeispiel einer Windkraftanlage, die auf einem Körper mit Solarmodul montiert ist.
• 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Rotors 100 für eine Windkraftanlage 600 in perspektivischer Ansicht. Der Rotor 100 weist ein Grundelement 101 auf, mit einer ersten Oberfläche 904 und einer zweiten Oberfläche 905, wobei sich die beiden Oberflächen 904, 905 gegenüber liegen und horizontal ausgerichtet sind. Orthogonal zum Grundelement 101 sind jeweils Rotorblattelemente 108, 109 in vertikaler Richtung 903 auf das Grundelement 101 aufgesetzt.
• Eine Lagerungseinheit 200 dient als Haltevorrichtung zum Halten des Rotors 100 mit Rotorblättern 110 und dem Grundelement 101. Die Lagerungseinheit 200 weist eine vertikale Rotorachse auf, so dass die Windkraftanlage 600 beispielsweise auf einem Gebäude oder einem festen Untergrund installiert werden kann.
• In 1 weist der Rotor 100 drei Rotorblätter 110 und ein Grundelement 101 mit einer sichelförmigen Geometrie auf, wobei das Grundelement 101 drei sichelförmige Elemente 102 aufweist. Jedes Rotorblatt 110 setzt sich zusammen aus einem ersten Rotorblattelement 108 und einem zweiten Rotorblattelement 109. Die drei ersten Rotorblattelemente 108 sind jeweils unterhalb des Grundelementes 101 angeordnet und auf dieses aufgesetzt während die drei zweiten Rotorblattelemente 109 jeweils oberhalb des Grundelementes 101 angeordnet sind und auf dieses aufgesetzt sind. In 1 ist die Rotationsrichtung 901 gegen den Uhrzeigersinn, wobei die Rotationsrichtung abhängig von der Geometrie und Ausrichtung der sichelförmigen Elemente 102 und der Rotorblattelemente 108, 109 ist.
• 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel von aufgesetzten Rotorblattelementen 108, 109 auf ein Grundelement 101 eines Rotors 100 in Schnittansicht. Das untere Rotorblattelement 108 und das obere Rotorblattelement 109 sind jeweils etwa im rechten Winkel auf das Grundelement 101 aufgesetzt. Die beiden Rotorblattelemente 108, 109 sind jeweils mit Schweißnähten 111 in Form einer Doppelkehlnaht mit dem Grundelement 101 verbunden. Es werden insgesamt zwei Schweißnähte 111 verwendet, um jeweils ein Rotorblattelement 108, 109 auf der Oberfläche 904, 905 des Grundelementes 101 zu befestigen. Die beiden Schweißnähte 111 auf der ersten Oberfläche 904 des Grundelementes 101 bilden eine Doppelkehlnaht zur Befestigung des ersten Rotorblattelementes 108. Die beiden Schweißnähte 111 auf der zweiten Oberfläche 905 des Grundelementes 101 bilden eine Doppelkehlnaht zur Befestigung des zweiten Rotorblattelementes 109.
• 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Rotors 100 in Draufsicht, beispielsweise des Rotors aus 1. Das Grundelement 101 weist drei sichelförmige Elemente 102 auf, die jeweils eine erste Krümmung 106 und eine zweite Krümmung 107 aufweisen. Ferner weist das Grundelement 101 ein Zentralelement 103 auf. Das Zentralelement 103 dient als Verbindungsstück zwischen den sichelförmigen Elementen 102.
• Das Zentralelement 103, das mit den sichelförmigen Elementen 102 verbunden ist, weist eine Aufnahmevorrichtung 105 in Form einer Aufnahmeöffnung als zentrale Bohrung auf, die mit der Rotorwelle 202 des Rotors 100 zusammenwirkt. Die Anzahl der sichelförmigen Elemente 102 richtet sich nach der Anzahl der Rotorblätter 110. Zur verbesserten Stabilität ist vorgesehen, dass die Zahl der Rotorblätter 110 gleich der Zahl der sichelförmigen Elemente 102 ist. Die drei sichelförmigen Elemente 102 in 3 sind zueinander symmetrisch am Umfang der Rotationsfläche des Grundelementes 101 in einem Winkel von etwa 110 Grad zueinander zum Mittelpunkt der zentralen Bohrung 105 hin ausgerichtet.
• In 3 ist das Grundelement 101 mehrstückig ausgebildet und zusammengesetzt aus dem Zentralelement 103 und den drei sichelförmigen Elementen 102. Das Grundelement 101 wird jeweils mit einem ersten oberen Rotorblattelement 108 und einem zweiten unteren Rotorblattelement 109 verbunden. Die Verbindung kann beispielsweise durch eine Schweißverbindung 111 oder durch eine Klebeverbindung hergestellt werden.
• In 3 weisen die Rotorblattelemente 108, 109 eine identische Krümmung wie die Außenbegrenzungen eines sichelförmigen Elementes 102 auf. Die Rotorblattelemente 108, 109 verlaufen jeweils entlang der Begrenzung der sichelförmigen Elemente 102 der zweiten Krümmung 107. In einem Betriebszustand rotiert das Grundelement 101 um seine Drehachse, die orthogonal zur Fläche des Grundelementes 101 und in vertikaler Richtung durch den Mittelpunkt der zentralen Bohrung 105 verlauft.
• 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Rotors 100 mit versetzten Rotorblattelementen in einer Draufsicht. Die ersten Rotorblattelemente 108 sind um etwa 60 Grad versetzt zu den zweiten Rotorblattelementen 109 angeordnet. Die ersten Rotorblattelemente 108 sind hierbei auf der ersten Oberfläche 904 aufgesetzt und die zweiten Rotorblattelemente 109 auf der zweiten Oberfläche 905 aufgesetzt. Die Aufnahmeöffnung als zentrale Bohrung 105 ist in einem zentralen Bereich des Grundelementes 101 angeordnet.
• 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Rotors 100 mit versetzt angeordneten Rotorblattelementen in perspektivischer Ansicht, beispielsweise den Rotor 100 aus 4. Die ersten Rotorblattelemente 108 und die zweiten Rotorblattelemente 109 sind an den sichelförmigen Elementen 102 angeordnet. Hierbei sind die ersten Rotorblattelemente 108 auf der ersten Oberfläche 904 und die zweiten Rotorblattelemente 109 auf der zweiten Oberfläche 905 aufgesetzt.
• 6 zeigt eine Gesamtansicht einer Windkraftanlage 600 mit einem Rotor 100, einer Lagerungseinheit 200, einer Abtriebseinheit 300 und einer Generatoreinheit 500. Hierbei ist die Lagerungseinheit 200 innerhalb des Rotors 100 angeordnet. Die Abtriebseinheit 300 verbindet die Rotorwelle 202 über eine Zwischenwelle 303 mit der Generatoreinheit 500. In 6 wurden Teilbereiche von unteren Rotorblattelementen 108 geschnitten, um das Innere des Rotors 100 mit der Lagerungseinheit 200 darzustellen.
• 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Lagerungseinheit 200 in Seitenansicht in einer Schnittdarstellung. Die Lagerungseinheit 200 lagert die Rotorwelle 202 des Rotors 100. Das Grundelement 101 des Rotors 100 ist mit Schrauben 104 als Befestigungselemente mit einem Flansch 203 verbunden. Die Befestigungselemente 104 sind mit einer Schutzabdeckung 112 in Form einer Schutzkappe abgedeckt, um die Befestigungselemente 104 vor Verschmutzung und Feuchtigkeit zu schützen. Die Schutzabdeckung 112 sitzt auf dem Grundelement 101 auf und kann beispielsweise aus elastischem Material, wie Kunststoff herstellt sein.
• In 7 ist der Flansch 203 als Teil der Rotorwelle 202 mit der Rotorwelle 202 verschweißt, so dass eine direkte Kraftübertragung zwischen Flansch 203 und Rotorwelle 202 stattfinden kann. Es sind auch andere Verbindungen alternativ oder zusätzlich zu einer Schweißverbindung denkbar, wie beispielsweise Klebeverbindungen, Schraubverbindungen, Klemmverbindungen, Steckverbindungen oder Kombinationen hieraus. Der Flansch 203 und die Rotorwelle 202 können auch als Schmiedeteil in einem Stück gefertigt werden. Der Flansch 203 kann auch durch Stauchschmieden erzeugt werden.
• In 7 weist die Lagerungseinheit 200 ein erstes Lager 205 und ein zweites Lager 206 auf, wobei die beiden Lager 205, 206 jeweils als Wälzlager in Form eines Kugellagers ausgebildet sind. Die Rotorwelle 202 wird mit den beiden Wälzlagern 205, 206 gelagert, wobei das erste Lager 205 Axial-, Radial- und Querkräfte aufnimmt und das zweite Lager 206 Radial- und Querkräfte.
• Das erste Lager 205 ist vorzugsweise nahe an dem Grundelement 101 angeordnet zur verbesserten Aufnahme von Kräften. Der Abstand zwischen Grundelement 101 und erstem Lager 205 beträgt einige Zentimeter, beispielsweise weniger als zehn Zentimeter. Somit wird zwischen dem Grundelement 101 und dem ersten Lager 205 ein kurzer Kragarm 113 gebildet. Dies hat den Vorteil, dass wenig Material notwenig ist, da weniger Kraft aufgenommen werden muss im Vergleich zu einem weiter entfernt angeordneten Lager 206 vom Grundelement 101. Auch verringern sich durch kurze Abstände zwischen Grundelement 101 und erstem Lager 205 Biegemomente in der Rotorwelle 202. Der Kragarm 113 kann beispielsweise als Schmiedeteil hergestellt sein, der Teil der Rotorwelle 202 ist und beispielsweise in Form eines Flansches 203 am Grundelement 101 befestigt ist. Auf diese Weise endet die Rotorwelle 202 unterhalb des Grundelementes 101 und ist mit dem Grundelement 101 über Befestigungselemente 104 verbunden.
• Der Abstand zwischen dem ersten Lager 205 und dem zweiten Lager 206 ergibt sich aus der zulässigen Belastung eines einzelnen Lagers. In 7 hat das erste Lager 205 eine höhere Belastung aufzunehmen als das zweite Lager 206, die jeweils entsprechend der aufzunehmenden Kräfte dimensioniert werden.
• Die Lagerungseinheit 200 ist innerhalb des Rotors 100 angeordnet. Es kann vorgesehen werden, dass der Raum für die Lagerungseinheit 200 etwa ein Drittel bis eine Hälfte der Höhe eines ersten Rotorblattelementes 108 einnimmt. Hierbei weisen vorzugsweise alle ersten Rotorblattelemente 108 die gleiche Höhe auf und sind unterhalb des Grundelementes 101 befestigt bei vertikal verlaufender Rotorwelle 202 des Rotors 100. Auch kann vorgesehen werden, dass die Höhe der zweien Rotorblattelemente 109 oberhalb des Grundelementes 101 und die Höhe der zweiten Rotorblattelemente 109 unterhalb des Grundelementes 101 eine identische Höhe oder nahezu eine gleiche Höhe aufweisen.
• In 7 ist das erste Wälzlager 205 direkt unter dem Kragarm 113 der Rotorwelle 202 angeordnet, wobei der Kragarm 113 in einen Flansch 203 mündet. Zwischen dem Flansch 203 und dem Lagergehäuse 201 ist ein Schutzrohr 204 angeordnet zum Schutz der Lagerungseinheit 200 vor Schmutz und Feuchte. Durch einen Segerring 209 wird das erste Wälzlager 205 im Lagergehäuse 201 axial gehalten.
• In 7 ist das zweite Lager 206 unterhalb des ersten Lagers 205 in axialer Richtung in dem Lagergehäuse 201 angeordnet. Der Abstand zwischen dem ersten Lager 205 und dem zweiten Lager 206 wird über eine Distanzhülse 207 konstant gehalten. Das zweite Lager 206 ist axial frei beweglich in dem Lagergehäuse 201 gelagert.
• Eine Wellenmutter 210, die unterhalb des zweiten Lagers 206 angeordnet ist, presst das erste Lager 205, die Distanzhülse 207, eine Sicherheitsvorrichtung 220 und das zweite Lager 206 gegen einen Absatz 212 der Rotorwelle 202, so dass diese vier Elemente in ihrer Position auf der Rotorwelle 202 fixiert werden. Eine Sicherungsscheibe 211 verhindert ein Lösen der Wellenmutter 210 unabhängig von der Drehrichtung 901 des Rotors 100.
• Zum Verhindern eines ungewollten Lösens der Rotorwelle 202 von der Lagerungseinheit 200 ist zwischen den beiden Wälzlagern 205, 206 in axialer Richtung und unterhalb der Distanzhülse 207 die Sicherheitsvorrichtung 220 angeordnet. Diese Sicherheitsvorrichtung 220 weist einen ersten inneren Konusring 221, einen zweiten inneren Konusring 223 und einen äußeren Konusring 222 auf. Bei einer Verschiebung der Rotorwelle 202 in axialer Richtung nach unten zum Beispiel bei einem Lagerschaden wird der erste innere Konusring 221 gegen die obere Fläche des äußeren Konusrings 222 gepresst, so dass die Bewegung der Rotorwelle 202 in axialer Richtung gestoppt wird und die Rotation der Rotorwelle 202 durch Reibung zwischen den Flächen des inneren Konusringes 221 und des äußeren Konusringes 222 verlangsamt wird. Der innere Konusring 223 greift ein, wenn die Rotorwelle 202 in umgekehrter Richtung axial verschoben wird.
• In 7 umschließt das Lagergehäuse 201 die Lagerungseinheit 200 und die Abtriebseinheit 300, wobei die Lagerungseinheit 200 vollständig im Inneren des Rotors 100 angeordnet ist.
• Ein erster Teil 301 der Abtriebseinheit 300 ist ebenfalls im Inneren des Rotors angeordnet und ein zweiter Teil 302 der Abtriebseinheit 300 ist außerhalb des Rotors 100 angeordnet ist, wie in 6 dargestellt ist.
• Zur Übertragung der Rotationsenergie der Rotorwelle 202 an einen elektrischen Generator 501, gezeigt in 8, ist eine erste Kupplungsvorrichtung 301 am unteren Ende der Rotorwelle 202 angeordnet.
• In 7 ist die Rotorwelle 202 ist über eine erste Kupplungsvorrichtung 301 kraftschlüssig mit einer Zwischenwelle 303 verbunden, so dass die Rotation der Rotorwelle 202 auf eine Generatorwelle 502, gezeigt in 8, übertragen werden kann und mit Hilfe eines angetriebenen Generators 501 beispielsweise elektrische Energie erzeugt wird.
• 8 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Bremseinheit 400 und einer Generatoreinheit 500 in Schnittdarstellung. In 8 ist eine Konsole 504 mit einem Lagergehäuse 201 verbunden. Die Zwischenwelle 303 überbrückt den Abstand zwischen einem Getriebe 503 des Generators 501 und der Rotorwelle 202 des Rotors 100. Das Getriebe 503 kann eine Getriebekupplung aufweisen. Die Zwischenwelle 303 ist zur Kräfteübertragung über eine zweite Kupplungsvorrichtung 302 mit dem Getriebe 503 verbunden. Zur Befestigung der Konsole 504 an einem Fundament ist ein Montageflansch 505 vorgesehen, mit dem die Windkraftanlage 600 auf einer Befestigungsfläche, beispielsweise einem Fundament, befestigt werden kann. Das Getriebe 503 ist mit einem Generator 501 über eine Generatorwelle 502 verbunden, um Rotationsenergie in elektrische Energie umzuwandeln. Das Getriebe 503 ist mit einem stufenlos einstellbaren Übersetzungsverhältnis ausgeführt, um die Drehzahl des Rotors der Netzfrequenz des elektrischen Netzes anzupassen, in der der Generator 501 einspeist.
• In 8 weist die Bremseinheit 400 eine Bremsfläche 114 und zwei sich gegenüberliegende Bremselemente 401 auf. Die Bremsfläche wird durch die erste Abdeckung 114 des Rotors 100 bereitgestellt. Die erste Abdeckung 114 ist an den unteren Rändern der ersten Rotorblattelemente 108 befestigt. Eine zweite Bremsfläche kann durch eine zweite Abdeckung 115 vorgesehen sein, beispielsweise an einem oberen Rand der zweiten Rotorblattelemente 109. Diese zweite Abdeckung 115 kann gleichzeitig das Grundelement 101 vor Schutz und Feuchte schützen. Die Abdeckungen 114, 115 können gleichzeitig stabilisierend auf den Rotor 101 wirken und aus demselben Material hergestellt sein wie Teile des Rotors, beispielsweise die Rotorblattelemente 108, 109. Beide Bremsflächen als erste Abdeckung 114 und als zweite Abdeckung 115 können parallel verwendet werden oder aus Redundanzgründen beim Versagen einer Bremseinheit 400 getrennt voneinander eingesetzt werden. Auch wäre es möglich, eine Bremseinheit 400 am Zentralelement 103 des Grundelementes 101 oder an einem abgesetzten und modifizierten Flansch 203 zu installieren, um den Rotor 100 zu bremsen oder anzuhalten, beispielsweise bei dem dargestellten Rotor 100 gemäß 7.
• 9 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Windkraftanlagenanordnung 800 mit zwei montierten Windkraftanlagen 600, die übereinander in vertikaler Richtung 903 angeordnet sind. Die beiden Windkraftanlagen 600 sind jeweils mit einem in horizontaler Richtung 902 verlaufendem Stützelement 801 verbunden, das beispielsweise an einem Gebäude befestigt ist.
• 10 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung einer Windkraftanlage 800 in einer Seitenansicht. Die Windkraftanlagenanordnung 800 weist vier Windkraftanlagen 600 auf, wobei zwei erste Windkraftanlagen 600 oberhalb und zwei zweite Windkraftanlagen 600 unterhalb eines horizontalen Stützelements 801 angeordnet sind. Die ersten Windkraftanlagen 600 sind entgegensetzt zu den zweiten Windkraftanlagen ausgerichtet, so dass sie am dem Lagergehäuse 200 mit dem horizontalen Stützelement 801 verbunden werden können. Der Rotor 100 der ersten Windkraftanlage 600 ist nach oben gerichtet und der Rotor 100 der zweiten Windkraftanlage 600 ist nach unten gerichtet. Die Windkraftanlagen 600 sind parallel zueinander befestigt und dem einem Stützelement 802 mit einer vertikalen Achse ausgerichtet. Auch kann vorgesehen werden, dass die Windkraftanlagenanordnung 800 mehr als in dieser Weise angeordneten Windkraftanlagen 600 aufweist.
• 11 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Windkraftanlagenanordnung 800 mit vier montierten Windkraftanlagen 600 an einem U-förmigen Träger in einer Seitenansicht. Ein Stützelement 801 verläuft horizontal im Bereich der montierten vier Windkraftanlagen 600 und stützt sich als vertikal verlaufendes Stützelement 802 in vertikaler Richtung auf einen Untergrund, so dass eine U-förmige Geometrie der beiden miteinander verbundenen Stützelemente 801, 802 ausgebildet wird.
• 12 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Windkraftanlagenanordnung 800 mit vier montierten Windkraftanlagen 600 in einer H-Anordnung. Ein vertikales Stützelement 802 ist mit einem horizontalen Stützelement 801 verbunden. Das horizontal verlaufende Stützelement 801 weist Befestigungspunkte auf, an denen jeweils eine Windkraftanlage 600 montiert ist.
• 13 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Windkraftanlage 600, die auf einem Hohlkörper 700 mit einem Solarelement 704 montiert ist. Der Hohlkörper 700 weist einen Innenbereich 701, einen Außenbereich 702 und eine Durchgangsöffnung 703 auf. Der Hohlkörper 700 weist einen pyramidenförmigen Grundkörper auf mit einer Grundfläche, einer Deckelfläche und vier Seitenflächen. Im Innenbereich 701 des Hohlkörpers 700 ist eine Abtriebseinheit 300 mit einer Zwischenwelle 303 und eine Generatoreinheit 500 installiert, in 6 gezeigt. Die Zwischenwelle 303 wird durch die Durchgangsöffnung 703 von dem Innenbereich 701 des Hohlkörpers 700 in den Außenbereich 702 des Hohlkörpers 700 geführt. Im Außenbereich 702 des Hohlkörpers 700 ist der Rotor 100 mit der Lagerungseinheit 200 installiert. Das Solarmodul 704 weist photovoltaische Zellen und ist im Außenbereich 702 des Hohlkörpers 700 an einer Seitenfläche des Hohlkörpers 700 montiert. Es ist vorgesehen, dass das der pyramidenförmige Körper am Aufstellungsort auf die Himmelrichtungen ausgerichtet ist. Auf diese Weise ist es möglich, möglichst viel Sonneneinstrahlung einzufangen.
• Bezugszeichenliste

100

Rotor

101

Grundelement

102

sichelförmiges Element

103

Zentralelement

104

Befestigungselement

105

Aufnahmevorrichtung

106

erste Krümmung

107

zweite Krümmung

108

erstes Rotorblattelement

109

zweites Rotorblattelement

110

Rotorblatt

111

Schweißnaht

112

Schutzabdeckung

113

Kragarm

114

erste Abdeckung

115

zweite Abdeckung

200

Lagerungseinheit

201

Lagergehäuse

202

Rotorwelle

203

Flansch

204

Schutzrohr

205

erstes Lager

206

zweites Lager

207

Distanzhülse

208

Dichtungsring

209

Seegerring

210

Wellenmutter

211

Sicherungsscheibe

212

Absatz

220

Sicherheitsvorrichtung

221

erster innerer Konusring

222

äußerer Konusring

223

zweiter innerer Konusring

300

Abtriebseinheit

301

erste Kupplungsvorrichtung

302

zweite Kupplungsvorrichtung

303

Zwischenwelle

400

Bremseinheit

401

Bremselemente

500

Generatoreinheit

501

Generator

502

Generatorwelle

503

Generatorgetriebe

504

Konsole

505

Montageflansch

600

Windkraftanlage

700

Hohlkörper

701

Innenbereich

702

Außenbereich

703

Öffnung

704

Solarelement

800

Windkraftanlagenanordnung

801

horizontales Stützelement

802

vertikales Stützelement

901

Rotationsrichtung

902

horizontale Richtung

903

vertikale Richtung/axiale Richtung

904

erste Oberfläche

905

zweite Oberfläche

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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• Zitierte Patentliteratur
• DE 202005013658 U1 [0003]
• DE 19847965 C1 [0004]

Claims (15)

1. Rotor (100) für eine Windkraftanlage (600), wobei der Rotor (100) aufweist ein Grundelement (101), Rotorblattelemente (108, 109), wobei die Rotorblattelemente (108, 109) auf dem Grundelement (101) aufgesetzt sind und mit dem Grundelement (101) verbunden sind, wobei das Grundelement (101) eine Aufnahmevorrichtung (105) aufweist zur Aufnahme eines ersten Endes einer Rotorwelle (202), und wobei der Rotor (100) mit einer Lagerungseinheit (200) einseitig lagerbar ist, und die Lagerungseinheit (200) innerhalb des Rotors (100) anordnenbar ist.
2. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundelement (101) eine sichelförmige Geometrie aufweist, auf der die Rotorblattelemente (108, 109) aufsetzbar sind.
3. Rotor nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundelement (101) eine erste Seite (904) und eine zweite Seite (905) aufweist, wobei erste Rotorblattelemente (108) auf der ersten Seite (904) des Grundelementes (101) aufgesetzt sind und zweite Rotorblattelemente (109) auf der zweiten Seite (905) des Grundelementes (101) aufgesetzt sind.
4. Rotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Rotorblattelemente (109) versetzt zu den ersten Rotorblattelementen (108) auf dem Grundelement (101) aufgesetzt sind.
5. Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (100) eine erste Abdeckung (114) aufweist, die mit Rotorblattelementen (108, 109) verbunden ist, wobei die erste Abdeckung (114) Teil einer Bremseinheit (400) ist und der Rotor (100) mit der Bremseinheit (400) bremsbar ist.
6. Lagerungseinheit (200) zur Lagerung eines Rotors (100) einer Windkraftanlage (600), wobei die Lagerungseinheit (200) aufweist ein erstes Lager (205) zur Lagerung einer Rotorwelle (202) des Rotors (100), wobei das erste Lager (205) innerhalb eines Lagergehäuses (201) der Windkraftanlage (600) angeordnet ist, wobei das Lagergehäuse (201) mindestes einen Teil der Rotorwelle (202) aufnimmt, wobei das erste Lager (205) am Lagergehäuse (201) fixiert gehalten wird, und wobei die Lagerungseinheit (200) innerhalb des Rotors (100) anordenbar ist.
7. Lagerungseinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerungseinheit (200) aufweist ein zweites Lager (206), wobei das zweite Lager (206) axial verschiebbar innerhalb des Lagergehäuses (201) gelagert ist, wobei das erste Lager (205) und das zweite Lager (206) über eine Distanzhülse (207) voneinander beabstandet angeordnet sind, wobei eine Wellenmutter (210) mit Sicherungsscheibe (211) eine Presskraft auf das erste Lager (205), die Distanzhülse (207) und das zweite Lager (206) ausübt, und wobei ein Absatz (212) der Rotorwelle (202) die Presskraft aufnimmt.
8. Lagerungseinheit nach Anspruch 6 oder Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerungseinheit (200) aufweist eine Sicherheitsvorrichtung (220) mit einem ersten Konusring (221) und einem zweiten Konusring (222), wobei mit der Sicherheitsvorrichtung (220) ein ungewolltes Lösen der Rotorwelle (202) von der Lagerungseinheit (200) verhinderbar ist, indem bei Bewegung der Rotorwelle (202) in axiale Richtung (903) eine Reibwirkung zwischen dem ersten Konusring (221, 223) und dem zweiten Konusring (222) eintritt.
9. Windkraftanlage (600) aufweisend einen Rotor (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 und eine Lagerungseinheit (200) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei der Rotor (100) durch die Lagerungseinheit (200) gelagert ist.
10. Windkraftanlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorwelle (202) ein erstes Wellenende (203) und ein zweites Wellenende (204) aufweist, wobei das erste Wellenende (203) mit dem Rotor (100) verbunden ist, und wobei das zweite Wellenende (204) mit einer Abtriebseinheit (300) verbunden ist.
11. Windkraftanlage nach Anspruch 9 oder Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtriebseinheit (300) mit einem stufenlosen Getriebe (503) verbunden ist.
12. Windkraftanlage nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (101) auf einem Hohlkörper (700) angeordnet ist, wobei der Hohlkörper (700) einen Innenbereich (701) und einen Außenbereich (703) aufweist, wobei der Innenbereich (701) mit dem Außenbereich (702) über eine Durchgangsöffnung (703) verbunden ist, wobei im Innenbereich (701) des Hohlkörpers (700) eine Abtriebseinheit (300) mit einer Zwischenwelle (303) angeordnet ist, wobei die Zwischenwelle (303) durch die Durchgangsöffnung (703) von dem Innenbereich (701) des Hohlkörpers (700) in den Außenbereich (702) des Hohlkörpers (700) gelangt, wobei der Rotor (100) mit der Lagerungseinheit (200) im Außenbereich (702) des Hohlkörpers (700) gelagert ist, und wobei der Hohlkörper (700) in dem Außenbereich (702) mindestens ein Solarelement (704) aufweist.
13. Verfahren zum Herstellen eines Rotors (100) für eine Windkraftanlage (600), wobei das Verfahren aufweist Bereitstellen eines Grundelementes (101) mit einer Aufnahmevorrichtung (105) zur Aufnahme eines ersten Endes einer Rotorwelle (202), Bereitstellen von Flachmaterialelementen zur Herstellung von Rotorblattelementen (108, 109), wobei aus jeweils einem Flachmaterialelement ein Rotorblattelement (108, 109) herstellbar ist, Herstellen von Rotorblattelementen (108, 109) durch Biegen jeweils eines Flachmaterialelementes mit einer vorbestimmten Krümmung der Rotorblattelemente (108, 109), Aufsetzen der Rotorblattelemente (108, 109) auf das Grundelement (101), und Herstellen einer Verbindung zwischen den Rotorblattelementen (10, 109) und dem Grundelement (101).
14. Verfahren zum Herstellen eines Rotors (100) für eine Windkraftanlage (600) nach Anspruch 13, wobei das Verfahren ferner aufweist Herstellen einer Verbindung zwischen den Rotorblattelementen (108, 109) und dem Grundelement (101) durch Schweißen.
15. Windkraftanlagenanordnung (800) mit einer Mehrzahl von Windkraftanlagen (600) gemäß einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei die Windkraftanlagen (600) auf einem gemeinsamen Stützelement (801, 802) so angeordnet sind, dass sie gleichzeitig betrieben werden können und auf das Stützelement (801, 802) wirkenden Kräfte durch die Drehbewegungen der einzelnen Rotoren (100) der Windkraftanlagen (600) ausgleichen werden.

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