DE202010005631U1 - Wind turbine - Google Patents
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Abstract
Anlage zur Umwandlung von Windenergie in elektrische Energie mittels Vertikal-Achsen-Wind-Turbinen (1) dadurch gekennzeichnet, dass die Turbinen (1) in einer vertikal ausgerichteten Ebene verteilt sind.Plant for the conversion of wind energy into electrical energy by means of vertical-axis wind turbines (1), characterized in that the turbines (1) are distributed in a vertically oriented plane.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anlage zur Umwandlung von Windenergie in elektrische Energie.The The present invention relates to a plant for converting wind energy into electrical energy.
Aus dem Stand der Technik sind zahlreiche Systeme bekannt, welche der Umwandlung von Windenergie in elektrische Energie dienen können.Out The prior art, numerous systems are known which of Conversion of wind energy into electrical energy can serve.
Das derzeit in der Regel angewandte System zur Windenergienutzug besteht aus einem Windrad mit horizontaler Achse, in der Regel montiert auf einem Turm. Das Windrad ist drehbar auf der Spitze des Turmes montiert und kann entsprechend der aktuellen Windrichtung nachgeführt werden. Diese Nachführung der Windradstellung ist nachteilig.The currently applied generally system for wind energy utilization from a wind turbine with horizontal axis, usually mounted on a tower. The windmill is rotatable on the top of the tower mounted and can be tracked according to the current wind direction become. This tracking of the wind turbine position is disadvantageous.
Dieser
Nachteil kann durch die Anordnung in Form von Vertikal-Achsen-Wind-Turbinen
gelöst werden. Denn diese Turbinen benötigen keine
Windnachführung. Entsprechende Systeme sind inzwischen
Gegenstand zahlreicher Darstellungen und auch Schutzrechtsanmeldungen.
Beispielhaft sei hier u. a. auf die
Derartige Anordnungen haben gemeinsam, dass das zylindrische Windrad auf einer vertikalen Achse gelagert ist. Die Strömungsprofile des Windrades sind symmetrisch um die Achse angeordnet, so dass die horizontale Anströmung unabhängig von der Richtung erfolgen kann.such Arrangements have in common that the cylindrical wind turbine on a vertical axis is stored. The flow profiles of Windmills are arranged symmetrically about the axis, so that the horizontal flow regardless of direction can be done.
Für
Vertikal-Achsen-Wind-Turbinenanlagen werden in erster Linie die
Derreius-Rotoren oder Savonius-Rotoren technisch eingesetzt
Nachteilig bei den bisher bekannten Vertikal-Achsen-Wind-Turbinen ist die aufwändige Haltekonstruktion der Strömungsprofile sowie die Lagerung der zylindrischen Windturbine auf der vertikalen Achse. Die Lagerung der Vertikal-Achsen-Wind-Turbine erfolgt am niedrigsten Punkt des Turbinenkörpers, was bei Windlast zu hohen Biegemomenten im Lager führen kann. Deshalb ist die Bauhöhe der betreffenden Turbinen meist begrenzt.adversely in the previously known vertical-axis wind turbines is the time-consuming Holding construction of the airfoils as well as the storage the cylindrical wind turbine on the vertical axis. Warehousing The vertical-axis wind turbine takes place at the lowest point of the Turbine body, which in wind load to high bending moments can lead in the camp. That's why the height is The turbines usually limited.
Alternativ kann die Lagerung der Turbinen am höchsten und niedrigsten Punkt erfolgen, was jedoch einen höheren Turm erfordert. Die Höhe der Turbinenaufstellung hat signifikante Auswirkungen auf den Ertrag der Windturbine, da mit zunehmender Höhe die Wirkung der Bodenrauhigkeit abnimmt und die Windgeschwindigkeit zunimmt.alternative The storage of the turbines can be highest and lowest Point, but this requires a higher tower. The height of the turbine setup has a significant impact the yield of the wind turbine, since with increasing altitude the Effect of soil roughness decreases and wind speed increases.
Die Größenbeschränkung der Konstruktion dieses Turbinentyps bedingt gegenüber den horizontal gelagerten Windturbinen einen technischen und wirtschaftlichen Nachteil. So lässt sich eine Leistungsvervielfachung nur durch Anordnung einer entsprechenden Zahl von Turbinen erreichen. Diese müssen in Anbetracht der Größenbeschränkung nebeneinander auf dem Boden angeordnet werden. Dies führt zu einem hohen Flächenverbrauch. Außer dem vergleichbar hohen Flächenverbrauch gegenüber horizontal gelagerten Windturbinen für annähernd gleiche Leistung wird bei dieser Anordnung die Leistungsminderung aufgrund der gegenseitigen Windabschattung der Vertikal-Achsen-Wind-Turbinen offensichtlich.The Size restriction of the construction of this Turbine type conditionally compared to the horizontally mounted Wind turbines have a technical and economic disadvantage. So can be a power multiplication only by arrangement reach a corresponding number of turbines. These must considering the size limit be arranged side by side on the floor. this leads to to a high area consumption. Except the comparable high area consumption compared to horizontally stored ones Wind turbines for approximately the same power is in this arrangement, the power reduction due to the mutual Windabschattung the vertical-axis wind turbines obviously.
Nach
dem Stand der Technik ist demgemäß verschiedentlich
vorgeschlagen worden, die Vertikal-Achsen-Wind-Turbinen unter möglichst
geringem Flächenverbrauch vorzugsweise an vorhandenen Bauwerken
anzuordnen. Beispielsweise ist aus der
Aus
der
Bei der großtechnischen Umsetzung hat sich aufgrund der beschriebenen Nachteile die horizontal gelagerte Windturbine durchgesetzt. Da gleichwohl aber die Nachteile der Nachführung der Windradstellung vorhanden sind und diese möglicherweise durch Einsatz von Vertikal-Achsen-Wind-Turbinen lösbar sind, hat sich die vorliegende Erfindung nunmehr die Aufgabe gestellt, eine Konstruktion unter Verwendung von Vertikal-Achsial-Wind-Turbinen zur Verfügung zu stellen, durch welche die Nachteile der herkömmlichen horizontal gelagerten Windturbinen vermieden werden. Zugleich sollen die bisher aufgetretenen Nachteile und Probleme der Vertikal-Achsial-Wind-Turbinen-Anlagen überwunden werden.In the large-scale implementation, the horizontally mounted wind turbine has prevailed due to the disadvantages described. However, since the disadvantages of tracking the wind turbine position are nevertheless present and these may be solvable by the use of vertical-axis wind turbines, the present invention has now taken on the task of a construction using vertical axis wind turbines for To provide, by which the disadvantages of conventional horizontally mounted wind turbines are avoided. At the same time, the previously encountered disadvantages and problems of the vertical axes al-wind turbine plants are overcome.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Vertikal-Achsial-Wind-Turbinen in wenigstens einer vertikal ausgerichteten Ebene verteilt sind.These Task is solved in that the vertical axis wind turbines are distributed in at least one vertically oriented plane.
Erfindungsgemäß können die Turbinen im beliebigen Abstand bzw. beliebiger Dichte über eine vertikale Fläche verteilt sein. Pro 100 m2 werden erfindungsgemäß vorzugsweise 1 bis 6, besonders bevorzugt 2 Vertikal-Achsial-Wind-Turbinen angeordnet. Der Flächenbedarf je Windturbine orientiert sich an den derzeit auf dem Markt erhältlichen Vertikal-Achsial-Wind-Turbinen. Bei zunehmender zur Verfügung stehenden vertikaler Fläche, werden tendenziell größere Turbinen mit einem entsprechend höherem Flächenbedarf eingesetzt.According to the invention, the turbines can be distributed at any distance or density over a vertical area. Per 100 m 2 , preferably 1 to 6, particularly preferably 2 vertical axis wind turbines are arranged according to the invention. The area required per wind turbine is based on the currently available on the market vertical axis wind turbines. As the available vertical area increases, larger turbines with a correspondingly higher area requirement tend to be used.
Die mit den Turbinen belegten Flächen können eine beliebige Form haben, z. B. quadratisch rechteckig, dreieckig oder in Form von mehreckigen Gebilden oder auch kreisförmig ausgestalteten Flächengebilden. Die Größe der Flächen liegt vorzugsweise bei 100 bis 10.000 m2, besonders bevorzugt bei 500 bis 5.000 m2, insbesondere bevorzugt 1.000 m2. Die Zahl der Turbinen in den jeweiligen vertikalen Flächen beträgt vorzugsweise 6 bis 100, insbesondere 15 bis 70, ganz besonders bevorzugt 20.The areas occupied by the turbines surfaces may have any shape, for. B. square rectangular, triangular or in the form of polygonal structures or circular configured fabrics. The size of the surfaces is preferably 100 to 10,000 m 2 , particularly preferably 500 to 5,000 m 2 , particularly preferably 1,000 m 2 . The number of turbines in the respective vertical surfaces is preferably 6 to 100, in particular 15 to 70, very particularly preferably 20.
Erfindungsgemäß können eine oder mehrere Ebenen in beliebiger Lage zueinander angeordnet werden. Beispielsweise lassen sich mehrere vertikalen Ebenen parallel zueinander aufstellen. Ebenso ist es aber auch möglich, in beliebigen Winkellagen zueinander die Turbinenflächen anzuordnen. D. h., die Flächen können rechtwinklig oder mit beliebigen Zwischenmaßen bis zu einer parallelen Anordnung zueinander aufgestellt sein.According to the invention one or more levels are arranged in any position to each other. For example, several vertical planes can be parallel to each other put up. However, it is also possible in any Angular positions to each other to arrange the turbine surfaces. That is, the surfaces can be rectangular or with any intermediate dimensions up to a parallel arrangement be positioned to each other.
Die erfindungsgemäßen vertikalen Flächen können mit beliebigen üblichen Konstruktionen erstellt werden. So kann durch metallische Einfassungen oder auch mittels betonbewährten Umrahmungen der äußere Rand der Fläche erstellt werden. In diese Rahmen können sodann die Vertikal-Achsen-Wind-Turbinen eingebaut werden. Hierfür werden vorzugsweise innerhalb des äußeren Rahmens der Vertikalfläche horizontale Zwischenstreben eingefügt. In diese Zwischenstreben werden sodann die vertikalen Achsen der Turbinen eingelassen. Auf diese Art können in der vertikalen Fläche nebeneinander und übereinander theoretisch beliebig viele Vertikal-Achsen-Wind-Turbinen angeordnet werden. D. h. erfindungsgemäß wird das Problem der beschränkten Bauhöhe von Vertikal-Achsen-Wind-Turbinen durch die Installation von beliebig vielen Ebenen übereinander gelöst.The vertical surfaces according to the invention can be created with any customary constructions. So can by metallic borders or by means of concrete-proven Framing the outer edge of the surface to be created. These frames can then be the vertical-axis wind turbines to be built in. For this purpose, preferably within the outer frame of the vertical surface horizontal intermediate struts inserted. In these intermediate struts Then the vertical axes of the turbines are embedded. On This species can be in the vertical area next to each other and one above the other theoretically any number of vertical-axis wind turbines arranged become. Ie. According to the invention, the problem the limited height of vertical-axis wind turbines the installation of any number of levels on top of each other solved.
Die Anordnung in vertikalen Flächen bringt zum einen eine Platzersparnis mit sich. Zum anderen wird ermöglicht, auch optisch ansprechende Lösungen zur Verfügung zu stellen. So kann beispielsweise der Raum von Brückenkonstruktionen oder auch zwischen beliebigen Bauwerken genutzt werden. Hierbei lassen sich technische Wirkung und optische Wirkung in optimaler Weise miteinander verbinden.The Arrangement in vertical areas, on the one hand saves space with himself. On the other hand it makes possible, even visually appealing To provide solutions. For example, the Space of bridge constructions or between any Structures are used. This can be technical effect and combine optical effects in an optimal way.
Durch die flächenmäßige Ausgestaltung in vertikaler Richtung wird auch eine gegenseitige Windabschattung der Turbinen weitgehend vermieden. Ebenso ist eine Ausrichtung zum Wind nicht erforderlich.By the areal design in vertical Direction is also a mutual Windabschattung the turbines largely avoided. Likewise, an alignment with the wind is not required.
Bei der Anordnung mehrerer vertikaler Ebenen ist darauf zu achten, dass diese so angeordnet sind, dass eine Windabschattung weitgehend vermieden wird. D. h. es müssen ausreichend Abstände zwischen den verschiedenen Ebenen vorhanden sein.at the arrangement of several vertical planes, care must be taken to ensure that These are arranged so that a Windabschattung largely avoided becomes. Ie. there must be sufficient distances between be present at different levels.
Vorteile
bieten die erfindungsgemäßen Anlagen auch durch
die Beliebigkeit ihrer Einordnung in die Umgebung. Bei der Integration
in Brückenbauwerken kann die Energie direkt in die unter
der Brücke liegenden Versorgungsleitungen eingespeist werden
und z. B. für die Beleuchtung der Brücke oder die
Beheizung der Fahrbahn im Winter eingesetzt werden. Im Folgenden
wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Abbildungen näher
erläutert. Hierbei sind in den
Das
bekannte Anordnungsprofil der Vertikal-Achsen-Wind-Turbine nach
Bei
einem Windrad
In
der Anordnung gemäß
In
der in
In
In
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- - EP 0777048 A1 [0004] EP 0777048 A1 [0004]
- - DE 29610237 U1 [0004] - DE 29610237 U1 [0004]
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Robert Gasch (Hrsg.): Windkraftanlagen (nur bis zur dritten Auflage), Teubner-Verlag, Stuttgart 1996, ISBN 353-519-26334-3 |
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