DE3844378A1 - Electric wind power installation and method for producing it - Google Patents

Abstract

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Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Windkraftanlage mit einer Vielzahl Windgeneratoren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to an electric wind turbine with a variety of wind generators according to the generic term of claim 1.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Windkraftanlage.Another aspect of the invention relates to a method for the production of such a wind turbine.

Als Windkraftanlage wird ein Turm oder ein turmartiges Bau­ werk definiert, der nach dem Stand der Technik typischer­ weise nur einen Windgenerator, bestehend aus einer Rotor­ gondel und einem dem Wind ausgesetzten Rotor, aufweist. Der Rotor kann dabei ein Windrad nach U. Hütter sein. Um größere elektrische Leistungen zu erzielen, ist eine bekannte Vielzahl derartiger einzelner Windkraftanlagen in soge­ nannten Windenergieparks aufgebaut, wobei die einzelnen Windkraftanlagen nebeneinander oder auch - fluchtend oder versetzt - hintereinander angeordnet sein können. Infolge der Vielzahl der Windkraftanlagen kann die Einzelleistung jeder Windkraftanlage relativ gering dimensioniert sein, so daß ein verhältnismäßig kleiner Rotordurchmesser aus­ reicht. Die Herstellung und der Betrieb solcher Windenergie­ parks sind daher verhältnismäßig unproblematisch, jedoch werden große Geländeflächen beansprucht. So benötigt bei­ spielsweise der "Windenergiepark Westküste" in Schleswig- Holstein für die Aufstellung von 30 Windgeneratoren mit einer elektrischen Gesamtleistung von 1 MW eine Gelände­ fläche von 23 ha. Der mit einem solchen Windenergiepark verbundene Grundstücksbedarf verbietet häufig den Einsatz der Windkraft gerade in hochindustrialisierten Gebieten, in denen ein großer Bedarf an elektrischer Energie besteht, andererseits Grundstücke in der erforderlichen Größe kaum verfügbar und gegebenenfalls zumindest teuer sind. Die Er­ richtung solcher Windenergieparks auf Bergkuppen, auf denen häufig gute Windverhältnisse anzutreffen sind, ist wegen des Flächenbedarfs ebenfalls oft nicht möglich. Wenn die Windenergieparks dort aufgebaut werden, wo der Grundstücks­ bedarf am wenigsten problematisch ist, wird eine aufwendige elektrische Energieübertragung über weitere Strecken not­ wendig. Jedenfalls verändert sich dort, wo Windenergieparks errichtet werden, das Landschaftsbild erheblich, so daß eine anderweitige Geländenutzung erschwert ist.A tower or a tower-like structure is used as a wind turbine work defined, the more typical according to the state of the art only one wind generator, consisting of a rotor nacelle and a rotor exposed to the wind. The rotor can be a U. Hütter wind turbine. Around Achieving greater electrical power is a well known Many such individual wind turbines in so-called called wind farms, the individual Wind turbines side by side or also - in alignment or offset - can be arranged one behind the other. As a result the large number of wind turbines, the individual performance every wind turbine should be relatively small, so that a relatively small rotor diameter enough. The production and operation of such wind energy parks are therefore relatively unproblematic, however large areas of land are used. So needed at for example the "West Coast Wind Energy Park" in Schleswig- Holstein for the installation of 30 wind generators a total electrical output of 1 MW area of 23 ha. The one with such a wind farm associated property requirements often prohibit use wind power especially in highly industrialized areas, where there is a great need for electrical energy, on the other hand, hardly any plots of the required size are available and possibly at least expensive. The he  direction of such wind farms on mountain tops on which good wind conditions can often be found, is because of of the space requirement is also often not possible. If the Wind energy parks are built where the property is the least problematic, becomes a complex one electrical energy transmission over longer distances agile. In any case, there changes where wind energy parks be built, the landscape considerably, so that any other use of the site is difficult.

Um diese Nachteile von Windenergieparks zu mildern, sind in der Praxis bereits einzelne Windkraftanlagen mit hohen Einzelleistungen von typisch über 2 MW errichtet worden. Der auf dem Turm einer solchen Anlage eingebaute Windkraft­ generator hoher Einzelleistung, die beispielsweise sogar 3 MW betragen kann, bedingt jedoch einen hohen technischen Aufwand, der sich in einem hohen spezifischen Gondelgewicht von etwa 100 kg/kW Nennleistung (ohne Mast- oder Turmgewicht) ausdrückt. Noch nachteiliger ist der vehältnismäßig geringe nutzbare Bereich der auftretenden Windgeschwindigkeiten für solche Windkraftgeneratoren hoher Einzelleistung. Typischer­ weise beträgt der Nutzbereich für solche Windkraftgenera­ toren, die in dieser Anmeldung verkürzt auch als Wind­ generatoren bezeichnet werden, etwa 6 m/s-24 m/s. Der verhältnismäßig kleine Nutzbereich ist im Hinblick auf die tatsächlich auftretenden Windverhältnisse in den unteren Regionen, die durch eine turbulente Grenzschicht gekenn­ zeichnet sind, für den Betrieb der Anlage limitierend. Mit anderen Worten, eine Windkraftanlage hoher Einzelleistung kann oft nicht eingesetzt werden. Weiterhin bestehen be­ triebsmäßige Nachteile einer Windkraftanlage mit hoher Einzelleistung und entsprechend großer Rotorabmessungen darin, daß verstärkt Strömungsgeräusche auftreten, die durch Infraschallerscheinungen noch vergrößert werden, so daß sie die Umwelt akustisch stark belasten können. Der Infraschall entsteht insbesondere beim Vorbeiziehen der großen Rotorblätter an dem Mast oder Turm, auf dem der Windgenerator montiert ist, und wirkt auf benachbarte Wohn­ bauten und deren Bestandteile, wie Fenster, Rolläden, Türen und Dächer, in unzulässiger Weise ein. Damit verbietet sich häufig der Einsatz von Windkraftanlagen hohen Einzelleis­ tungen in der Nähe bebauter Gebiete.To alleviate these disadvantages of wind energy parks, in in practice, individual wind turbines with high Individual services of typically more than 2 MW were built. The wind power installed on the tower of such a system generator high individual power, for example, even 3 MW can be, however, requires a high technical Effort resulting in a high specific gondola weight 100 kg / kW nominal power (without mast or tower weight) expresses. The vehemently small is even more disadvantageous usable range of occurring wind speeds for such wind power generators of high individual power. More typical The useful area for such wind power genera is gates, shortened in this application also as wind generators are called, about 6 m / s-24 m / s. The is relatively small usable area in terms of actually occurring wind conditions in the lower Regions characterized by a turbulent boundary layer are limiting for the operation of the system. With in other words, a wind turbine of high individual power often cannot be used. There are also be drive-related disadvantages of a wind turbine with high Individual power and correspondingly large rotor dimensions in that increased flow noises occur can be enlarged by infrasound phenomena, so that they can have a strong acoustic impact on the environment. The  Infrasound is especially created when the large rotor blades on the mast or tower on which the Wind generator is mounted, and acts on neighboring living buildings and their components, such as windows, shutters, doors and roofs, in an improper manner. This is forbidden often the use of wind turbines high individual ice in the vicinity of built-up areas.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Wind­ kraftanlage mit großer Einzelleistung zu schaffen, die einen geringen Grundflächenbedarf hat, in einem großen Windgeschwindigkeits-Nutzbereich betriebssicher ohne größere Belastung der Umwelt betrieben werden kann und sich somit auch zum Aufbau in dichtbesiedelten Gebieten großen elektrischen Energiebedarfs eignet. Generell soll sich die Windkraftanlage durch einen großen Einsatzbereich auszeichnen.The invention is therefore based on the object of a wind to create a power plant with great individual power that has a small footprint, in a large one Safe wind speed range without greater pollution of the environment can be operated and thus also to build up in densely populated areas large electrical energy requirements. Generally should the wind turbine through a large area of application award.

Diese Aufgabe kann grundsätzlich überraschend einfach durch die in dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebene Weiterbildung einer elektrischen Windkraftanlage der ein­ gangs genannten Gattung gelöst werden.This task can be surprisingly simple that specified in the characterizing part of claim 1 Further training of an electric wind turbine genus mentioned can be solved.

Der Kern der Erfindung besteht somit darin, daß nicht mehr an einem einzigen Turm oder Mast nur ein Windgenerator montiert wird, so daß bei einer relativ geringen Leistung des Windgenerators und einer hohen gewünschten Gesamt­ leistung Windkraftparks zu belegen sind, und daß anderer­ seits auch die erörterten Nachteile der Windgeneratoren hoher Einzelleistung vermieden werden, indem eine Vielzahl Windgeneratoren verhältnismäßig geringer Einzelleistung an einem einzigen Turm mit entsprechend geringem Grundflächen­ bedarf angeordnet ist. Die Windgeneratoren können dabei mit zu differenzierenden Vor- und Nachteilen nebeneinander und/oder hintereinander und/oder übereinander an dem Turm angeordnet sein. The essence of the invention is therefore that no more only one wind generator on a single tower or mast is mounted so that at a relatively low power of the wind generator and a high desired total performance wind farms are to be proven, and that others the disadvantages of wind generators discussed high individual performance can be avoided by a variety Wind generators relatively low individual power a single tower with a correspondingly small footprint is arranged. The wind generators can use it to differentiate advantages and disadvantages side by side and / or one behind the other and / or one above the other on the tower be arranged.  

Die erfindungsgemäße Windkraftanlage hat den Vorteil, daß infolge der Windgeneratoren verhältnismäßig geringer Leistung von beispielsweise 33 kW ein verhältnismäßig großer Nutzbereich der Windgeschwindigkeit von etwa 4 m/s-50 m/s realisiert wird, so daß der Wind im Jahresmittel gut genutzt werden kann. Auch beim Betrieb der Windgeneratoren bei hoher Windgeschwindigkeit ist die akustische Umweltbelastung gering. Die Gefahr von Eisschlag ist wegen der kleineren drehenden Rotoren gemindert. Der technische Aufwand für die einzelnen Rotorgondeln - umfassend einen Elektrogene­ rator mit Nebenaggregaten - ist gering, was ein typisches spezifisches Gondelgewicht von weniger als 50 kg/kW charakterisiert. Solche kleineren Rotorgondeln können in Serienfertigung kostengünstig hergestellt werden. Niedrig sind auch die Wartungs- und Ersatzteilkosten. Die Betriebs­ sicherheit der gesamten Windkraftanlage ist auch deswegen hoch, da bei Ausfall nur einer Rotorgondel die Gesamt­ leistung nur zum geringen Teil reduziert wird. Infolge der gleichmäßigen Turmbelastung lassen sich bei vertretbarem Aufwand auch sehr hohe Türme mit entsprechend guter Wind­ nutzung errichten. Die Standortwahl kann wegen geringen Flächenbedarfs und geringer Umweltbelastung optimiert werden. Trotz der an dem Turm möglicherweise relativ eng angeordneten Rotoren kann somit letztlich mit einer guten Leistung der Windkraftanlage gerechnet werden.The wind power plant according to the invention has the advantage that, due to the wind generators of relatively low power of, for example, 33 kW, a relatively large useful area of the wind speed of approximately 4 m / s-50 m / s is realized, so that the wind can be used well on an annual average. Even when operating the wind generators at high wind speeds, the acoustic environmental impact is low. The risk of ice chipping is reduced due to the smaller rotating rotors. The technical effort for the individual rotor nacelles - including an electric generator with auxiliary units - is low, which characterizes a typical specific nacelle weight of less than 50 kg / kW. Such smaller rotor nacelles can be mass-produced inexpensively. Maintenance and spare parts costs are also low. The operational safety of the entire wind turbine is also high, because if only one rotor nacelle fails, the overall performance is reduced only to a small extent. As a result of the uniform tower loading, very high towers with correspondingly good wind utilization can be erected with reasonable effort. The choice of location can be optimized due to the small space requirement and low environmental impact. In spite of the rotors possibly being arranged relatively close to the tower, a good performance of the wind power plant can ultimately be expected.

Bevorzugt werden mehrere Windgeneratoren nach Anspruch 2 an einem Gestell angebracht, welches als Ganzes um einen Turmschaft horizontal drehbar gelagert ist. Das Gestell kann daher auch als Windstuhl bezeichnet werden. Es stützt sich insbesondere an dem Turmschaft auf mindestens zwei Kreisringlagern ab.Several wind generators are preferred according to claim 2 attached to a frame, which as a whole around one Tower shaft is rotatably mounted horizontally. The frame can therefore also be called a wind chair. It supports in particular on the tower shaft to at least two Circular bearings.

Gemäß Anspruch 3 sind mehrere Gestelle mit jeweils einer Gruppe Windgeneratoren übereinander gelagert und unabhängig voneinander um den Turmschaft drehbar. Es kann somit die in unterschiedlicher Höhe wirksame Hauptwindrichtung be­ rücksichtigt werden, auf welche die einzelnen Gestelle unabhängig voneinander gesteuert eingestellt werden können. Die von der Windkraftanlage abgegebene elektrische Gesamt­ leistung kann somit maximiert werden.According to claim 3, several racks, each with one Group of wind generators superimposed and independent rotatable from each other around the tower shaft. It can thus  Main wind direction effective at different heights are taken into account on which the individual frames can be set independently of each other. The total electrical output from the wind turbine performance can thus be maximized.

Hierzu dient die Steuereinrichtung nach Anspruch 4. Die hierin genannte Steuereinrichtung kann außer dem Gesamt­ wirkungsgrad auch andere Einflußgrößen berücksichtigen, um das Gestell einzuregulieren, wie z.B. Vibrationserschei­ nungen bzw. Resonanzen. Unabhängig von dieser Steuerein­ richtung jedes Gestells kann jeder einzelne Rotor der Windgeneratoren individuell durch seine Blattverstellung abhängig von dem auftreffenden Wind geregelt werden, um die Leistung zu optimieren und die Sollfrequenz des elektrischen Netzes zu erreichen. Die Blattverstellung kann ebenso wie ein Fliegkraftschalter, mit dem Grenzen des Nutzbereichs vorgegeben werden können, eine Scheibenbremse zur indi­ viduellen Feststellung des Rotors, ein Hydrauliksystem, eine Halterung für die Rotorblätter, ein Getriebe und der Elektrogenerator in der Rotorgondel untergebracht sein.The control device according to claim 4 serves this purpose control means referred to herein may override the total efficiency also take other influencing factors into account regulate the frame, e.g. Vibration warning responses. Regardless of this tax each rotor of the Wind generators individually through its blade adjustment depending on the incident wind to be regulated to the Optimize performance and setpoint frequency of electrical Network. The blade adjustment can as well a flying force switch, with the limits of the useful area can be specified, a disc brake for indi vidual finding of the rotor, a hydraulic system, a holder for the rotor blades, a gear and the Electrical generator to be housed in the rotor nacelle.

In einer typischen Konfiguration können die Windgeneratoren an zwei einander gegenüberliegenden Außenseiten des Gestells, welches aus einem Stabwerk besteht, angeordnet sein, wie in Anspruch 5 angegeben. Auf den beiden Außenseiten können somit differenziert leeseitig und luvseitig wirksame Rotoren entsprechender Formgebung vorgesehen werden.In a typical configuration, the wind generators on two opposite sides of the frame, which consists of a framework, be arranged as in Claim 5 specified. Can on the two outer sides thus differentiates effective rotors on the leeward and windward sides appropriate shape can be provided.

Nach Anspruch 6 können die Windgeneratoren an dem Gestell in Gruppen übereinander und nebeneinander angeordnet sein.According to claim 6, the wind generators on the frame be arranged in groups one above the other and side by side.

Je nach der Position der Rotoren an dem Gestell können die Rotoren gemäß Anspruch 7 untereinander unterschiedliche Rotordurchmesser aufweisen. Damit kann beispielsweise das auf das Gestell ausgeübte Moment bei verhältnismäßig großer Gesamtleistung minimiert werden.Depending on the position of the rotors on the frame, the Rotors according to claim 7 different from each other Have rotor diameter. This can be used, for example  moment exerted on the frame with a relatively large one Overall performance can be minimized.

Bevorzugt werden an dem Turm Windgeneratoren einer nicht zu hohen Leistung mit einem zur Zeit typischen spezifischen Gondelgewicht unter 50 kg/kW eingesetzt. Die Vorteile solcher Windgeneratoren wurden eingangs dargestellt.Wind generators on the tower are not preferred high performance with a currently specific specific Gondola weight below 50 kg / kW used. The advantages of such Wind generators were shown at the beginning.

Wesentliche vorteilhafte Merkmale der elektrischen Windkraft­ anlage bestehen nach Anspruch 9 darin, daß der Turm einen vorzugsweise hohlen Turmschaft aufweist, welcher dergestalt durch Abspannelemente, nämlich insbesondere Abspannseile, abgespannt ist, daß die Windgeneratoren mit ihren Rotor­ blättern innerhalb einer durch die Abspannelemente definierten umhüllenden Fläche in die jeweilige Windrichtung frei dreh­ bar sind. Der freie Raum innerhalb der umhüllenden Fläche, die durch die Abspannelemente definiert ist, steht somit für die Gestelle bzw. Windstühle zur Verfügung, die sich inner­ halb der umhüllenden Fläche abhängig von der auftretenden Windrichtung frei drehen können. Der hohle Turmschaft kann verhältnismäßig materialsparend aufgebaut sein, da die Ab­ spannelemente einer Knickgefahr des Schaftes begegnen. Die Abspannelemente bzw. Abspannseile sind gemäß den Ansprüchen 10, 11 und 12 im Abstand zu dem hohlen Schaft gehalten, wobei durch die hierzu vorgesehenen Verbindungselemente zwischen den Abspannelementen und dem Turmschaft Stockwerke definiert werden, in denen jeweils mindestens ein Gestell mit Windkraftgeneratoren drehbar angeordnet sein kann.Essential advantageous features of electrical wind power Plant consist according to claim 9 that the tower one preferably has a hollow tower shaft, which in this way through guy elements, namely guy cables in particular, is braced that the wind generators with their rotor scroll within a defined by the guy elements enveloping surface freely in the respective wind direction are cash. The free space within the enveloping area which is defined by the guy elements stands for the racks or wind turbines are available, which are inside half of the enveloping surface depending on the occurring Can turn the wind direction freely. The hollow tower shaft can be constructed relatively material-saving, since the Ab counter tension elements of a risk of kinking the shaft. The Guy lines or guy ropes are according to the claims 10, 11 and 12 spaced from the hollow shaft, with the connection elements provided for this purpose between the guy elements and the tower shaft floors be defined, in which at least one frame can be rotatably arranged with wind power generators.

In dem gemäß Anspruch 9 vorzugsweise hohlen Turmschaft können die erwünschten bzw. notwendigen Installationen sowie Lastenaufzüge angeordnet werden, um sicherzustellen, daß alle Stockwerke unabhängig voneinander erreichbar sind. Wartungs- und Reparaturarbeiten werden dadurch erleichtert. In the preferably hollow tower shaft according to claim 9 can make the desired or necessary installations as well as freight lifts are arranged to ensure that all floors can be reached independently. This makes maintenance and repair work easier.  

Die Abspannseile des Turms können unten zu Einzelfundamenten geführt sein, die wenig aufwendig zu erstellen sind. Dabei können die Abspannseile so vor der Inbetriebnahme des Turms vorgespannt werden, daß dessen Schaftachse unter allen Be­ triebsbedingungen annähernd lotrecht gehalten wird.The guy ropes of the tower can become individual foundations below be led, which are easy to create. Here the guy ropes can be used before the tower is put into operation be biased that its shaft axis under all loading driving conditions is kept almost perpendicular.

In einer Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 13 ist es aber auch möglich, in die Abspannseile durch dauernd installierte Spannvorrichtungen in Abhängigkeit von der Ausrichtung des Turms variable Spannkräfte einzuführen. Damit kann die lotrechte Lage abhängig von der betriebs­ mäßigen Belastung korrigiert werden. Die Abweichung von der Soll-Lage kann hierzu beispielsweise durch ein Laser- Lot kontrolliert werden.In a development of the invention according to claim 13 but it is also possible to keep in the guy ropes installed jigs depending on the Alignment of the tower to introduce variable clamping forces. This enables the vertical position to be dependent on the operational moderate stress can be corrected. The deviation from the target position can for this purpose, for example, by a laser Lot be checked.

Um Eisansatz an hierfür empfindlichen Teilen ganz zu ver­ meiden oder zumindest nicht zu stark anwachsen zu lassen, können diese Teile gemäß Anspruch 14 mit Eisschutz- oder Enteisungsvorrichtungen versehen sein. Insbesondere ist für die Rotoren eine elektrische Beheizungseinrichtung nach Anspruch 14 vorteilhaft. Eine Belastung bzw. Gefährdung der Umwelt wird dadurch minimiert; die Betriebssicherheit wird gefördert.In order to completely ver ice build-up on sensitive parts to avoid or at least not to grow too much, can these parts according to claim 14 with ice protection or Deicing devices should be provided. In particular is an electrical heating device for the rotors advantageous according to claim 14. A burden or hazard the environment is thereby minimized; operational safety is promoted.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur vorteilhaften Herstellung der Windkraftanlage ohne aufwendige Hilfseinrichtungen wie Hebezeuge.Another aspect of the invention relates to a method for the advantageous production of the wind turbine without elaborate auxiliary devices such as hoists.

Gemäß Anspruch 16 werden die Gestelle bzw. Windtürme bei der Erstmontage zunächst am Boden fertig montiert und dann am inzwischen errichteten Turmschaft in ihre endgültige Lage hochgezogen oder hochgedrückt. Die Abspannseile oder -streben, welche die Abspannseile auf Abstand von dem Turm­ schaft halten und die Stockwerke voneinander abgrenzen, werden bei der Hubmontage einzeln vorübergehend entfernt. According to claim 16, the racks or wind towers the initial assembly is first assembled on the floor and then on the tower shaft that has now been built into its final Layer pulled up or pushed up. The guy ropes or -brace the guy ropes at a distance from the tower keep shaft and separate the floors from each other, are temporarily removed individually during lift assembly.  

Die vorangehende Errichtung des Turmschafts erfolgt nach Anspruch 18 bevorzugt aus Stahlbeton mit einer Gleit­ schalung. Der Turmschaft ruht auf einem Fundament, welches ringförmig von Einzelfundamenten umschlossen wird, an denen die Spannseile zugfest verankert sind. Die Höhenlage der Einzelfundamente kann dabei dem natürlichen Geländeverlauf folgen. Während des Errichtens des Turmschafts werden an diesem vorübergehend wirkende Schaftabspannungen in er­ forderlichen Höhenabständen angebracht, um die Stand­ sicherheit des Turmschafts während des Bauvorganges sicher­ zustellen. Nachdem die endgültige Schafthöhe erreicht ist, werden an der Schaftspitze die endgültigen Abspannseile befestigt. Diese führen über die Spreizvorrichtung am oberen Ende des Turmschafts - siehe Anspruch 10 - die be­ vorzugt als zusammensetzbarer Druckring ausgebildet ist - vergleiche Anspruch 11 - und weitere im Abstand tiefer angeordnete Spreizvorrichtungen - siehe Anspruch 12 - zu den Einzelfundamenten.The preceding erection of the tower shaft is preferably made of reinforced concrete with a sliding formwork. The tower shaft rests on a foundation, which is enclosed in a ring by individual foundations on which the tensioning cables are anchored in a tension-proof manner. The height of the individual foundations can follow the natural course of the terrain. During the erection of the tower shaft, temporarily acting shaft bracing is attached at required heights to ensure the stability of the tower shaft during the construction process. After the final shaft height is reached, the final guy ropes are attached to the shaft tip. These lead over the spreader at the upper end of the tower shaft - see claim 10 - which is preferably designed as a composable pressure ring - compare claim 11 - and further spaced apart spreader devices - see claim 12 - to the individual foundations.

Insgesamt wird so ein kostengünstiger Aufbau eines Turms hoher Festigkeit erreicht, der für den Betrieb der Wind­ generatoren einschließlich der horizontalen Drehbarkeit der Gestelle, an dem diese Windgeneratoren gruppiert sind, optimiert ist.All in all, this makes the construction of a tower cost-effective high strength achieved for the operation of the wind generators including horizontal rotatability the frames on which these wind generators are grouped, is optimized.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand einer Zeichnung mit vier Figuren erläutert. Es zeigen:An embodiment of the invention is as follows explained using a drawing with four figures. Show it:

Fig. 1 eine Seitenansicht auf die Windkraftanlage, die bei­ spielweise 270 m hoch sein kann und in der vor­ liegenden Ausführungsform 5 Windstühle mit je 16 Rotoren aufweist, bei einem Grundkreisdurchmesser von 70 m, Fig. 1 is a side view of the wind turbine, the m in the pitch 270 may be high and has in the front lying embodiment 5 Wind chairs with 16 rotors m with a base diameter of 70,

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie I-I der Fig. 1, Fig. 2 shows a section according to line II of Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III der Fig. 1 und Fig. 3 is a section along the line III-III of Fig. 1 and

Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1, aus der insbesondere das Gestell mit Rotorgondeln er­ sichtlich ist; nicht alle der an dem Gestell ange­ brachten 16 Rotoren sind in der Zeichnung gezeigt, ihre Lage ergibt sich jedoch sinngemäß aus den in den Fig. 1 und 4 gezeigten Anordnungen. Fig. 4 is a section along the line II-II of Figure 1, from which in particular the frame with rotor nacelles he is visible. not all of the 16 rotors attached to the frame are shown in the drawing, but their position arises analogously from the arrangements shown in FIGS. 1 and 4.

Ein Turmschaft 1 wird vorzugsweise mittels einer nicht dar­ gestellten Gleitschalung in Stahlbeton hergestellt. Sein äußerer Durchmesser bleibt wegen einer anschließenden Montage von Gestellen z.B. 12 für jeweils mehrere Rotorgondeln konstant; seine Wandstärke kann den auftretenden Lasten an­ gepaßt sein. Während des Bauvorgangs werden provisorische Abspannungen 3 a - nur als Einzelseil dargestellt - an auf Zug beanspruchten Fundamenten 6 angebracht. Sie können wieder entfallen, wenn eine obere Schaftkappe 2 fertigge­ stellt und montiert ist und an dieser Stelle beispielsweise 8 Zugelemente 3 b befestigt sind, die mit ihren Fundamenten 6 verbunden sind. Vorher wird noch ein Spreizring 4 hochgezogen, montiert und gemäß Fig. 1 zwischen den Abspann­ seilen 3 b als Zugelemente so angeordnet, daß sich diese auf seinem Umfang gleichmäßig verteilen. Der Spreizring 4 kann gemäß Fig. 2 geteilt sein. Nach dem Anspannen der Ab­ spannseile 3 b werden Ringe 5, 7, 8 zur Abstandshaltung in einer umhüllenden Fläche montiert und ihre Kreuzungspunkte mit den Abspannseilen 3 b mit dem Turmschaft 1 mittels Ver­ spannungen 8 b - siehe Fig. 3 - zur Verminderung der Knick­ gefahr verbunden. Nun dürfen die provisorischen Abspannungen 3 a sämtlich entfernt werden. Die Knicksicherheit des Turm­ schafts ist so berechnet worden, daß beim anschließenden Hochziehen von einzelnen auf dem Boden vormontierten Ge­ stellen 12 Abspannseile 8 b stockwerkweise für diesen Montagezustand vorübergehend gelöst werden können, um das jeweilige Gestell passieren zu lassen.A tower shaft 1 is preferably made by means of a non-illustrated sliding formwork in reinforced concrete. Its outer diameter remains constant due to the subsequent assembly of frames, for example 12 for several rotor nacelles; its wall thickness can be adapted to the loads that occur. During the construction temporary bracing 3 are a - shown only as a single rope - attached to the claimed train on foundations. 6 They can be omitted again when an upper butt plate 2 is made and assembled and at this point, for example, 8 tension elements 3 b are attached, which are connected to their foundations 6 . Before that, an expansion ring 4 is pulled up, assembled and, according to FIG. 1, cables 3 b arranged as tensioning elements between the guy lines so that they are evenly distributed over its circumference. The expansion ring 4 can be divided according to FIG. 2. After the tensioning of the tensioning ropes 3 b , rings 5 , 7 , 8 are mounted in an enveloping surface for spacing and their crossing points with the tensioning ropes 3 b with the tower shaft 1 by means of tensioning 8 b - see FIG. 3 - to reduce the kink connected. Now the provisional bracing 3 a may be removed. The kink resistance of the tower shaft has been calculated so that when pulling up individual Ge pre-assembled on the floor, 12 guy ropes 8 b can be temporarily loosened for this assembly state to allow the respective frame to pass.

Auf jedem einer Vielzahl übereinander an dem Turm gebildeter Stockwerke 13-17 wird ein Gestell z.B. 12 angeordnet, und zwar innerhalb einer durch die Abspannseile 3 b definierten umhüllenden Fläche.On each of a plurality of superimposed on the tower formed floors 13-17 is disposed a frame 12 for example, within a through the guy ropes 3 b defined enveloping surface.

An jedem Gestell wird, wie in den Fig. 1 und 4 für das Gestell 12 im einzelnen er­ sichtlich, eine Vielzahl von Rotoren 10, 10 a-10 g und 11, 11 a, 11 b an einander gegenüberliegenden Außenseiten ange­ bracht. Die nur unvollständig gezeichnete Anordnung der Rotoren 11, 11 a, 11 b ist dabei ähnlich derjenigen der Rotoren 10, 10 a-10 g. Fig. 1 zeigt das Gestell 12 von vorne, Fig. 4 in einer Draufsicht.On each frame, as shown in FIGS. 1 and 4 for the frame 12 in detail, he clearly, a variety of rotors 10 , 10 a - 10 g and 11 , 11 a , 11 b on opposite sides is introduced. The only incompletely drawn arrangement of the rotors 11 , 11 a , 11 b is similar to that of the rotors 10 , 10 a - 10 g . Fig. 1 shows the frame 12 from the front, Fig. 4 in a plan view.

Die der gezeigten Drehstellung des horizontal drehbar an dem Turmschaft 1 gelagerten Gestells 12 entsprechende Wind­ richtung ist durch gerade Pfeile angedeutet. Die Rotoren 10 und 11 können im dargestellten mit Pfeilen z.B. 19 angedeuteten Sinn drehen; aber in einer Variante auch gegenläufig, was zur Kompensation von auftretenden Dreh­ momenten zweckmäßig sein kann. Die Blattstellung jedes Rotors wird selbsttätig auf denjenigen Windanteil einge­ regelt, der ihn trifft. Die einzelnen Rotoren erzeugen daher in den Rotorgondeln oftmals ganz verschiedene elek­ trische Leistungen. Die Ausrichtung des Gestells 12 zur vorherrschenden Hauptwindrichtung kann durch eine nicht dargestellte Servosteuereinrichtung mittels eines seitlichen Windrades 9 oder statt dessen einer Windmeßeinrichtung er­ folgen. Die Drehstellung des Gestells 12 mit den Rotoren wird so einreguliert, daß die Gesamtenergieerzeugung mit allen Rotorgondeln des Gestells 12 optimiert ist. Turbu­ lenzen durch den Turmschaft 1, die Spannseile 3 b und die Verspannungen 5 b und das Gestell z.B. 12 selbst können bei der Steuerung als zusätzliche Steuergrößen eingehen. Weiter­ hin kann ein nicht dargestellter Schütteldetektor schäd­ liche Schwingungen des gesamten Turms und seiner Bestand­ teile minimieren.The direction of rotation shown of the horizontally rotatably mounted on the tower shaft 1 frame 12 corresponding wind direction is indicated by straight arrows. The rotors 10 and 11 can rotate in the sense indicated by arrows, for example 19 ; but in a variant also in opposite directions, which can be useful to compensate for occurring torques. The blade position of each rotor is automatically adjusted to the proportion of wind that hits it. The individual rotors therefore often generate very different electrical capacities in the rotor nacelles. The orientation of the frame 12 to the prevailing main wind direction can he follow by a servo control device, not shown, by means of a side wind wheel 9 or instead a wind measuring device. The rotational position of the frame 12 with the rotors is adjusted so that the total energy generation is optimized with all rotor nacelles of the frame 12 . Turbu limits through the tower shaft 1 , the tension cables 3 b and the tension 5 b and the frame, for example 12 itself, can be included in the control as additional control variables. Furthermore, a shake detector, not shown, can minimize damaging vibrations of the entire tower and its components.

Vorteilhaft können die Gestelle des Turms wegen dessen großer Höhe horinzontal unterschiedlich ausgerichtet werden. Jeder einzelne Rotor läuft bereits bei ganz geringen Wind­ geschwindigkeiten an, seine Regelung schaltet den zuge­ hörigen Generator aber erst bei beispielsweise 3 m/s auf Stromerzeugung. Die Rotorblattverstellung regelt jede Rotor­ gondel separat auf die Netzfrequenz und verhindert bei zu hohen Windgeschwindigkeiten eine Generatorüberlastung. Eine Starkwindabschaltung ist in Sonderfällen möglich, aber hier meist nicht erforderlich.The racks of the tower can be advantageous because of this great heights can be aligned horizontally differently. Every single rotor runs with very little wind speeds, its control switches the but the generator only stops at, for example, 3 m / s  Power generation. The rotor blade adjustment regulates each rotor nacelle separately on the mains frequency and prevents at high wind speeds a generator overload. A Strong wind shutdown is possible in special cases, but here mostly not necessary.

Zum Zweck der Wartung und Reparatur können einzelne Rotoren mittels einer Scheibenbremse z.B. in Rotorgondel 20 festge­ setzt werden, wodurch die Arbeit der übrigen Rotoren des betreffenden Gestells aber nicht beeinträchtigt ist. Ausstieg­ öffnungen im Turmschaft ermöglichen eine gute Zugänglichkeit der einzelnen Gondeln, wobei ausfahrbare Galgen den Transport schwerer Gerätebestandteile erleichtern.For the purpose of maintenance and repair, individual rotors can be fixed by means of a disc brake, for example in rotor nacelle 20 , whereby the work of the other rotors of the frame in question is not impaired. Exit openings in the tower shaft allow easy access to the individual gondolas, with extendable booms making it easier to transport heavy equipment components.

Ein Winterbetrieb des Turms mit den Gestellen, besonders bei Einsatz von Windtürmen im Gebirge, ist durch die ge­ schützte Zugänglichkeit seiner wichtigen Teile - Rotor­ gondeln an den Gestellen - erleichtert. Der Vereisungs­ gefahr ausgesetzte Teile können elektrisch geheizt werden. Auch pneumatische Vorrichtungen zur Absprengung des Eis­ ansatzes sind möglich - eventuell in Verbindung mit Rüttel­ einrichtungen.A winter operation of the tower with the bases, especially with the use of wind towers in the mountains is by ge protected accessibility of its major parts - easier - Rotor gondolas on the racks. Parts exposed to the risk of icing can be heated electrically. Pneumatic devices for blasting off the ice deposit are also possible - possibly in conjunction with vibrating devices.

Zum Aufbau der erfindungsgemäßen elektrischen Windkraft­ anlage können u.U. vorhandene Stahlbetonbauwerke auf Berg­ gipfeln mit Zugangmöglichkeit durch Stollen herangezogen werden.To build up the electrical wind power according to the invention plant can possibly existing reinforced concrete structures on mountain Summit with access by tunnels will.

Das Anwendungsgebiet der erfindungsgemäßen Windkraftanlage ist weit, da es sich im wesentlichen auf alle erprobten kleineren Windkraftgeneratoren ausdehnen läßt. Insbesondere sind solche Windkraftanlagen auch in schwer zugänglichen Regionen errichtbar, da die einzelnen Transportgewichte gering gehalten werden können. The field of application of the wind power plant according to the invention is far since it is essentially all tried and tested smaller wind power generators can expand. In particular such wind turbines are also difficult to access Regions can be set up because of the individual transport weights can be kept low.  

Eine typische Ausführungsform der in der Zeichnung darge­ stellten Anlage kann bei voller Ausnutzung des Wirkungs­ grades der 5 Gestelle mit je 16 Windgeneratoren, die Rotoren von 14,8 m Durchmesser aufweisen, theoretisch eine elektrische Leistung von 2,64 MW erbringen. Infolge der realistisch verringerten Wirkungsgrade kann die Standard­ leistung auf 2 MW geschätzt werden. Der Grundstücksbedarf beträgt dabei nicht mehr als 0,5 ha.A typical embodiment of the Darge in the drawing posed plant can take full advantage of the effect degrees of 5 frames with 16 wind generators each Have rotors with a diameter of 14.8 m, theoretically one electrical power of 2.64 MW. As a result of The standard can realistically reduce efficiencies output can be estimated at 2 MW. The land requirement is not more than 0.5 ha.

Claims (20)

1. Elektrische Windkraftanlage mit einem Windgenerator, der jeweils mindestens einen Rotor sowie einen Wind­ generator und Nebenaggregate in einer Rotorgondel umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl Windgeneratoren (z.B. 11 a, 20) an einem einzigen Turm (1, 3 b) angeordnet ist.1. Electric wind turbine with a wind generator, each comprising at least one rotor and a wind generator and auxiliary units in a rotor nacelle, characterized in that a plurality of wind generators (eg 11 a , 20 ) is arranged on a single tower ( 1 , 3 b ) . 2. Elektrische Windkraftanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Windgeneratoren (z.B. 11 a, 20) an einem Gestell (z.B. 12) angebracht sind, welches als Ganzes um einen Turmschaft (1) horizontal drehbar gelagert ist.2. Electric wind turbine according to claim 1, characterized in that a plurality of wind generators (for example 11 a , 20 ) are attached to a frame (for example 12 ) which is horizontally rotatably mounted as a whole around a tower shaft ( 1 ). 3. Elektrische Windkraftanlage nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Gestelle (z.B. 12) mit je einer Gruppe Wind­ generatoren (z.B. 11 a, 20) übereinander und unabhängig voneinander um den Turmschaft (1) drehbar gelagert sind.3. Electric wind turbine according to claim 1 and 2, characterized in that several frames (eg 12 ) with a group of wind generators (eg 11 a , 20 ) one above the other and independently of one another are rotatably mounted about the tower shaft ( 1 ). 4. Elektrische Windkraftanlage nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehstellung jedes Gestells (z.B. 12) zu der Hauptwindrichtung mit einer den Gesamtwirkungsgrad der Windgeneratoren (z.B. 11 a, 20), die das Gestell (z.B. 12) trägt, erfassenden Steuereinrichtung einstellbar ist.4. Electrical wind turbine according to claim 2 or 3, characterized in that the rotational position of each frame (eg 12 ) to the main wind direction with a total efficiency of the wind generators (eg 11 a , 20 ) which supports the frame (eg 12 ), control device is adjustable. 5. Elektrische Windkraftanlage nach einem der Ansprüche 2-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Windgeneratoren (z.B. 11 a, 20) an zwei einander gegenüberliegenden Außenseiten des Gestells angebracht sind. 5. Electrical wind turbine according to one of claims 2-4, characterized in that the wind generators (for example 11 a , 20 ) are attached to two mutually opposite outer sides of the frame. 6. Elektrische Windkraftanlage nach einem der Ansprüche 2-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Windgeneratoren (z.B. 11 a, 20) an dem Gestell (z.B. 12) übereinander und nebeneinander angeordnet sind.6. Electrical wind turbine according to one of claims 2-5, characterized in that the wind generators (for example 11 a , 20 ) on the frame (for example 12 ) are arranged one above the other and side by side. 7. Elektrische Windkraftanlage nach einem der Ansprüche 1-3, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotoren 10, 10 a-10 g, 11, 11 a, 11 b) der Wind­ generatoren zueinander unterschiedliche Rotordurchmesser aufweisen.7. Electrical wind turbine according to one of claims 1-3, 5 and 6, characterized in that the rotors 10, 10 a - 10 g , 11, 11 a , 11 b) of the wind generators have different rotor diameters from one another. 8. Elektrische Windkraftanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Windgeneratoren mit einem spezifischen Gondelgewicht unter 50 kg/kW eingesetzt sind.8. Electric wind turbine according to one of the preceding Expectations, characterized, that wind generators with a specific gondola weight less than 50 kg / kW are used. 9. Elektrische Windkraftanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Turm einen Turmschaft (1) aufweist, welcher dergestalt durch Abspannelemente abgespannt ist, daß die Windgeneratoren (z.B. 11 a, 20) mit ihren Rotor­ blättern innerhalb einer durch die Abspannelemente definierten umhüllenden Fläche (21) in die jeweilige Wind richtung frei drehbar sind, und daß der Turmschaft (1) vorzugsweise hohl ist.9. Electrical wind power plant according to one of the preceding claims, characterized in that the tower has a tower shaft ( 1 ) which is braced in such a way by guy elements that the wind generators (eg 11 a , 20 ) with their rotor blades defined within by the guy elements enveloping surface ( 21 ) in the respective wind direction are freely rotatable, and that the tower shaft ( 1 ) is preferably hollow. 10. Elektrische Windkraftanlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß Abspannseile (3 b) als Abspannelemente von einem oberen Ende des Turmschafts (1) über eine Spreizvor­ richtung geführt sind, welche die Abspannseile (3 b) in einem die umhüllende Fläche definierenden Abstand hält. 10. Electrical wind power plant according to claim 9, characterized in that guy ropes ( 3 b ) are guided as guy elements from an upper end of the tower shaft ( 1 ) via a Spreizvor direction, which holds the guy ropes ( 3 b ) at a distance defining the enveloping surface . 11. Elektrische Windkraftanlage nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch einen Druckring (4) als Spreizvorrichtung.11. Electric wind turbine according to claim 10, characterized by a pressure ring ( 4 ) as a spreading device. 12. Elektrische Windkraftanlage nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Abspannseile (3 b) unterhalb der Spreizvor­ richtung an weiteren Stellen mit dem Turmschaft (1) über Verbindungselemente (5 b, 8 b) in Verbindung stehen.12. Electrical wind turbine according to claim 10 or 11, characterized in that the guy ropes ( 3 b ) below the Spreizvor direction at other points with the tower shaft ( 1 ) via connecting elements ( 5 b , 8 b ) are connected. 13. Elektrische Windkraftanlage nach einem der Ansprüche 9-12, dadurch gekennzeichnet, daß in die Abspannseile (3 b) durch dauernd installierte Spannvorrichtungen in Abhängigkeit von der Ausrichtung des Turms variable Spannkräfte einführbar sind.13. Electrical wind turbine according to one of claims 9-12, characterized in that variable tensioning forces can be introduced into the guy ropes ( 3 b ) by permanently installed tensioning devices depending on the orientation of the tower. 14. Elektrische Windkraftanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Eisansatz-empfindliche Teile mit einer Eisschutz­ oder Enteisungsvorrichtung versehen sind.14. Electric wind turbine according to one of the preceding Expectations, characterized, that ice build-up sensitive parts with an ice protection or de-icing device. 15. Elektrische Windkraftanlage nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch eine elektrische Beheizungseinrichtung an den Rotoren.15. Electric wind turbine according to claim 14, marked by an electric heating device on the rotors. 16. Verfahren zur Herstellung einer Windkraftanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Anbringung der Windrotoren vorgesehenen Gestelle (z.B. 12) am Boden zusanmengebaut werden und anschließend längs des Turmschafts (1) durch Hubein­ richtungen in eine Betriebsposition gehoben werden. 16. A method for producing a wind power plant according to any one of the preceding claims, characterized in that the frames provided for the attachment of the wind rotors (for example 12 ) are assembled on the ground and are then lifted into an operating position along the tower shaft ( 1 ) by lifting devices. 17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß während des Hebens der Gestelle Abspannseile (3 a, 3 b) und erforderlichenfalls Spreizvorrichtungen vorübergehend von dem Turmschaft (1) gelöst werden.17. The method according to claim 16, characterized in that during the lifting of the frames guy ropes ( 3 a , 3 b ) and, if necessary, spreading devices are temporarily released from the tower shaft ( 1 ). 18. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Turmschaft (1) aus Stahlbeton mit einer Gleit­ schalung errichtet wird.18. The method according to claim 16, characterized in that the tower shaft ( 1 ) is constructed of reinforced concrete with a sliding formwork. 19. Verfahren nach einem der Ansprüche 16-18, dadurch gekennzeichnet, daß der Turmschaft (1) mit konstantem Außendurchmesser und in Abhängigkeit von der Höhenposition variabler Wandstärke errichtet wird.19. The method according to any one of claims 16-18, characterized in that the tower shaft ( 1 ) with a constant outer diameter and depending on the height position of variable wall thickness is erected. 20. Elektrische Windkraftanlage nach einem der Ansprüche 1-15, gekennzeichnet durch je eine individuell betätigbare Feststellbremse für jeden Rotor.20. Electric wind turbine according to one of the Claims 1-15, marked by one individually operated parking brake for every rotor.