AT517671A2 - Windkraftanlagen mit verlängertem Topp mit Abspannung - Google Patents

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AT517671A2
AT517671A2 ATA50187/2016A AT501872016A AT517671A2 AT 517671 A2 AT517671 A2 AT 517671A2 AT 501872016 A AT501872016 A AT 501872016A AT 517671 A2 AT517671 A2 AT 517671A2
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    • F03D13/00—Assembly, mounting or commissioning of wind motors; Arrangements specially adapted for transporting wind motor components
    • F03D13/20—Arrangements for mounting or supporting wind motors; Masts or towers for wind motors
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E04H12/20—Side-supporting means therefor, e.g. using guy ropes or struts
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Abstract

Turm (61, 61a) einer Windturbine, der über den höchsten Punkt des Rotors (62) hinausragt und an der Spitze seitliche Abspannungen (64) zu Fundamenten (67) oder anderen Türmen aufweist, wobei die Gondel mit Rotor (62) einen Freiraum (76) unter den Abspannungen (64) vorfindet und somit frei zum Drehen angeordnet ist. Der Turm ist als Pylon ausgeführt, wobei die Stütze (61a) direkt auf der Gondel mittels Rollenlager aufgesetzt angeordnet ist.

Description

Verankerung und Abspannung von Windturbinen in Windparks:
Die Grenzen der Offshore Windparks liegen im Aufwand der Fundamentierung der Windturbinen. Die Ursache liegt an der großen Belastung durch die Windkraft der freistehenden Pylone. Kosten von bis zu 25% der Gesamtanlage fließen in die Fundamente, Aufstellung und Transport derselben.
Bei größeren Tiefen ist der Offshore Windpark derzeit unwirtschaftlich auf Grund der aufwändigen Fundamente. Dies liegt daran, dass das Biegemoment auf das Fundament bei zusätzlicher Tiefe anwächst.
Die vorliegende Anmeldung hat sich zur Aufgabe gestellt diese hohen Kosten bei Offshore Anlagen wesentlich zu reduzieren. Dies ist dadurch möglich, dass durch die Abspannung keine wesentlichen Biegemomente auf das Fundament wirken. Das Fundament wird auf reine Druck - Belastung reduziert.
Das um 75% reduzierte Biegemoment wirkt sich auf die Schlankheit der Türme aus.
Zusätzlich ergibt sich ein besserer Wirkungsgrad bei Neigung der Propellerachse, sodass die Luftströmung zu Boden gelenkt wird.
Bei der Verwendung von drehbaren Türmen ergibt sich eine verbesserte Anströmung des Propellers. Die drehbaren Türme werden im Topp mit Lager versehen sind an denen die Abspannung angreift und sind am Boden mit hydrostatischer Schmierung ausgestattet. Dadurch kann der Turm als strömungsgünstiger flacher Flügel ausgebildet werden. Geringere Anströmfläche und laminare Anströmung des nun hinten angebrachten Propellers sind die Ursache. Dies hebt bei weiten die zusätzliche Anströmfläche durch den aufgesetzten Turm auf.
Darüber hinaus bieten sich Vorteile zur Verbesserung der Windenergie Nutzung und der Möglichkeit Photovoltaik Anlagen zu installieren. Der volle Vorteil der neuen Verankerung ergibt sich bei Neugestaltung der Türme von Windturbinen. Es gibt auch Vorschläge bestehende Windparks damit nachträglich auszustatten. Ergänzung von bestehenden Windparks mit Aufsatztürmen Ergänzung mit Solaranlagen für bestehenden Windparks mit Aufsatztürmen Onshore Neuanlagen,Offshore Neuanlagen für größere Meerestiefen
Diese Anmeldung beruht auf Anspruch 29 aus A 583 aus 2015 09 04. Die Ansprüche 2 bis 9 entsprechen den Figuren 24b-f, 25, 26 a und b. Diese entsprechen den Figuren 1 bis 9. Die Bezugszeichen verbleiben wie in A583/2015.
Ausführungsformen der Fundamente:
Die Ausführung der Fundamente bei auskragenden Türmen hängt im Wesentlichen von der Lage also entweder Offshore oder Onshore, den Bodenbeschaffenheiten und der Größe der Windturbinen ab.
Bei Schwerkraftgründungen werden die Anlagen durch das Gewicht des Fundamentes am Meeresboden fixiert. Diese Methode kommt von der Brückenbautechnik: Senkkästen werden an der Küste in einem Trockendock aus Stahl und Beton gebaut, zum Errichtungsstandort per Schiff hinausgezogen und nach dem Absenken auf den Meeresboden mit Kies und Sand gefüllt. Ein Vorteil der Betonsenkkästen ist der große Widerstand bei Eisgang. Nachteile sind die hohen Kosten bei größeren Tiefen.
Die Schwerkraftgründungen sind bisher nur in flachen Gewässern mit niedriger Wassertiefe (< 10 m) erprobt und sind für größere Tiefen unwirtschaftlich. Monopile- Konstruktionen aus Stahl sind die einfachste Methode für Offshore-Fundamente. Sie bestehen aus Stahlrohren, die in den Meeresboden eingetrieben werden. Diese Methode ist für die 2 MW bis 3 MW-Klasse in Wassertiefen bis circa 20 Metern und für die 3 MW bis 5 MW-Klasse in Wassertiefen bis ungefähr 15 Metern besonders wirtschaftlich. Sie können relativ einfach und schnell installiert werden. Jedoch werden für die Errichtung schwere Rammgeräte benötigt
Tripod- Quadripod- oder Gitterturmkonstruktionen sind für größere Tiefen (> 20 Meter) und Anlagenleistungen (< 5 MW) erforderlich. Diese Methode wurde vom Bau von Ölbohrplattformen abgeleitet.
Der Turm der Windenergieanlage ist mit einem Stahlrohrrahmen verbunden und verteilt die Kräfte auf mehrere Beine oder einen Gitterturm. Diese können entweder mit einer Pfahlgründung oder mit einer Schwerkraftgründung am Meeresboden verankert werden. Für die Pfahlgründung können erheblich kleinere Querschnitte als beim Monopile verwendet werden. Dies macht die Rammarbeiten wesentlich einfacher.
Bucket Fundament
Dieses Fundament besteht aus einem nach unten geöffneten Stahlzylinder.
Dieser Zylinder wird auf den Meeresboden gesetzt und anschließend leergepumpt. Der so im Inneren des Fundaments erzeugte Unterdrück saugt das Fundament in den Meeresboden.
Das Bucket-Fundament (bucket - engl.: Eimer) eignet sich nur für homogene Böden. Für das Aufstellen sind keine Rammarbeiten notwendig. Dies macht diese Fundamentbauweise besonders umweltschonend. Nach Ablauf der Lebensdauer der Anlage lässt es sich sehr einfach durch Einpumpen von Luft wieder demontieren.
Schwimmendes Fundament Für Wassertiefen von mehr als 50 Metern sind Fundamente, die mit dem Meeresboden fest verankert sind, für Windenergieanlagen schwer zu realisieren. Daher liegt der Gedanke nahe, schwimmende Fundamente zu entwickeln.
Ein Schwimmkörper ist über Seile mit dem Meeresboden verankert. In der Ölindustrie gibt es bereits Erfahrungen mit solchen Fundamenten.
Windkräfte
Kräfte Momente Verluste: Wie alle Maschinen erreichen auch reale Windkraftanlagen das theoretische Maximum nicht. Aerodynamische Verluste ergeben sich durch Luftreibung an den Blättern, durch Wirbelschleppen an den Blattspitzen und durch Drall im Nachlauf des Rotors. Bei modernen Anlagen reduzieren diese Verluste den Leistungsbeiwert von cp,Betz ~ 0,593 auf cp = 0,4 bis 0,5. Von den genannten 320 W/m2 (bei 17m/s) sind also bis zu 160 W/m2 zu erwarten. Ein Rotor mit 113 m Durchmesser (10.000 m2 Fläche) gibt dann 1,6 Megawatt (Näherungsweise = v3) an die Welle ab. Zur Berechnung der Leistung am Netzanschluss müssen zusätzlich noch die Wirkungsgrade aller mechanischen und elektrischen Maschinenteile berücksichtigt werden.
Der Freiträger oder auskragende Träger wird durch die Windreaktionskraft F belastet. Das Biegemoment berechnet sich aus Höhe H x F. Dieses Biegemoment ist alleine vom Fundament zu übernehmen. Bei einem Rotordurchmesser von 113m ergibt sich eine Fläche von 10.000m2.
Bei einer Windgeschwindigkeit von 17m/s (60km/h) ergibt sich ca. eine Windkraft von 290 N/m2 (Näherungsweise = v2). Also gesamt 2,9 Million Newton also ca. 2901. Bei 100m Nabenhöhe also ein Biegemoment von 290 MNm.
Nachteile beim Stand der Technik:
Trotz zahlreicher Vorschläge die Fundamente durch Abspannungen zu verbilligen sind die Grenzen der Wirtschaftlich erreicht.
Vorteile der vorliegenden Erfindung:
Der gelenkig gelagerte Turm (freiaufliegend) ist wohl doppelt so hoch wie beim derzeitigen Stand der Technik, wird aber nur mit halb so hohem Biegemoment belastet. Die Grenzen liegen in σζυι (bei 300 N/mm2 oder 300.000.000 N/m2 = 300 MN/m2)des Werkstoffes für Stahl.
Das maximale Biegemoment ergibt sich aus M = W . σζυι. Beim Vergleich für gleichbleibendes σζυι und halbem M ergibt sich für den neuen Turm das halbe Wiederstandsmoment. Für eine Rohr ergibt sich r = (W / (π . s))"2 (Näherung bei dünnen Wandstärken W = π . s . r2).
Beispiel: Stand der Technik 10m Durchmesser 10mm Wandstärke (0,01M) W = π. 100.0,01 = 3,14 m3 M = W .σ 290 MNm = 3,14m3. σ σ = 290/3,14 = 92 MN/m2 Sicherheit = 3,26 fache
Beispiel: Neuer Vorschlag: 7 m Durchmesser 10mm Wandstärke W= 1,53 m3 M/2 = W . σ 145MNm = 1,53 . σ σ = 145/1,53 = 94 MN/m2
Sicherheit ist 3,19 fache Gewichtsberechnung Turm: Stand der Technik: 100 Meter Rohr 10m Durchmesser auf 7m verjüngt. Konstant 10mm (Drehmoment vom Rotor und Gondel auf Drehring) G = (2.10.0,01.100) + 2.6.0,01.100). π .7800/2 = (20 + 12). 12,3 = 393t
Gewichtsberechnung Turm: Neuer Vorschlag
Unten lx 100 m Rohr 7m Durchmesser zylindrisch. S=10mm auf 3 mm Oben 1x100 m 7m kegelförmig auf lm s = 10mm konst. (kein Drehmoment vom Rotor und Gondel auf Drehring) G = (2 .7.0,01.100)+(2.7.0,003.100). π. 7800 / 2 + + (2.7.0,01.100)+ 2.1.0,003.100). π. 7800/2 = = [(14+4,2) + (14+ 0,6)]. 12,3 = 32,6.12,3 = 400 t
Das Fundament wird durch den gelenkig gelagerten Turm mit der halben Windkraft F/2 und der Vertikalkraft belastet. Das maximale Biegemoment am Träger als freiaufliegender Träger gerechnet beträgt In der Höhe der Gondel M = ( F . 2. H)/4 = F. H/2 also die Hälfte des Biegemomentes vom Turm nach dem Stand der Technik.
Annahme zu dem Windpark:
Windturbine mit 113m Durchmesser. Abstand der Turbinen 600m (5χΦ), Abstand: b=300, Durchhang f = 100m, Flächenlast 250N/m2,
Seilspannung
Nach Prof. Desoyer wird das Seil bei geringem Durchhang wie folgt berechnet: Horizontalkraft H = q.b2/2.f = 112.50 kN (11,21)
Vertikalkraft V = q.b = 250.300 = 75.000N (7,5t)
Nimmt man ein Seil für dieses Beispiel bei einem σζυι =370N/mm2, ergibt sich ein Seil mit 10mm Durchmesser. (A = 112500/370 = 304 mm2). Gewicht 1,5t. Diese Berechnung erfolgte ohne Berücksichtigung der Abstützung der Windkraft.
Rechnet man die Abstützkraft der Windkraft mit 2,9/2 = 1,45 MN , kommt man auf ein Seil mit 35mm Durchmesser. (A = 1450.000/370 = 3920 mm2)
Gewicht Dies führt zu einer spezifischen Flächenlast von q = 3920.78000 = 305 N/m
Kontrolle des Durchhanges:
Horizontalkraft f = q.b2/2.H = 305.3002/2.1450000 = 9,46m Vertikalkraft V = q.b = 305.300 = 91,500 N (9t)
Dies führt zu einem Seil mit ca. 35mm Durchmesser. Der Turbinenturm wird mit einer Vertikalkraft zusätzlich von 300t belastet.
Dies gilt nur für einen Rotor. Die Windkräfte müssen also pro Rotor abgestützt werden.
Turbinenturm:
Um einen Durchhang von 100m zu ermöglichen ist es notwendig mit der Seilaufhängung über den Rotor zu gehen. Dies führt zu einem Konzept mit Aufhängung des Turbinengehäuses mittels Laufring rund um den Turm.
Die enormen Betonmassen für das Fundament können dann jedoch reduziert werden, da die Türme im Windpark ja über Seile miteinander verbunden sind. Das Fundament des Turmes lediglich die Vertikallasten tragen muss. Die seitliche Abspannung des gesamten Seilnetzes übernehmen dann die Horizontalkräfte aus der Windbelastung. Es gibt Konzepte mit Abspannungen (siehe Stand der Technik 6), wobei die Seile jedoch unterhalb des Rotordurchmessers am Turm angreifen. Damit ergeben sich wesentlich höhere Horizontalkräfte.
Durch die Abspannung aller Türme über eine Seilkonstruktion und die gelenkige Lagerung der Türme werden Fundamentkosten eingespart. Eigentlich genügen Platten, die am Boden aufgelegt werden, um die Vertikallast abzufangen. Biegemomente, die ja zu riesigen Fundamenten führen, treten ja nur innerhalb des Turmes auf und belasten nicht das Fundament.
Dieses neue Turmkonzept wird wesentliche Kosten in Richtung:
Fundament,
Reduzierung der Biegesteifigkeit des Turmes, einsparen.
Weiter ergibt sich die Nutzung der zusätzlichen Solarenergie im Windpark und des Windleiteffektes der Folien für besseren Wirkungsgrad der Rotoren. Vermeiden des „Hochströmens“ des Windes. (Siehe Stand der Technik 6) Wird die Seilkonstruktion an den Abspannstellen verkürzbar und verlängerbar ausgeführt, können alle Türme vom Wind weggeneigt und die Rotoren nach unten geneigt werden, und der Nutzen der in W02004/011799 angeführten Windleitung nach unten wird umgesetzt. Werden die Türme über ein kugelförmiges Axiallager mit hydrostatischer Schmierung ausgestattet (Aufschwimmen), können die Türme vom seilgestützten Topplager aus gedreht werden. Falls die Gondel in der Höhe verstellbar ausgeführt wird, werden Vorteile wie Anpassung an die Windsituation verbessert, Service- und Montagearbeit vereinfacht.
Stand der Technik Ausführungsformen der Abspannung
Abspannungen sind derzeit nur bis unterhalb des Laufkreises der Rotoren möglich. Damit wird der Hebelarm zum Angriff der Windkraft sehr klein und die Spannkraft sehr hoch
Stand der Technik 6 in W003098038 stellt einen Turm gelenkig gelagert mit einem Lager 13 am Boden stehend mit Abspannung 17, die unterhalb der Rotorblätter am Turm 18 angreift.
Die Stand der Technik 7, W02004/011799 löst das Problem des Ausweichens des Windes nach oben zusammen mit der Verlangsamung der Windgeschwindigkeit mittels Neigung der Windräder. Der vorliegende Vorschlag nutzt die ausrollbaren großflächigen Planen als Leitwerk zum Lenken des Windes in den Bereich der Windräder.
Die Stand der Technik 8, EP2604501 zeigt die Verankerung von Windrädern mittels Abspannung unterhalb des Rotorbereiches. Vorliegend wird vorgeschlagen, den Turm über die Gondel weiterzuführen und die Abspannung oberhalb der Turbinen zu gestalten.
Als Stand der Technik 9 gilt das Auf setzen der Gondel auf den Turm. Ein Vorschlag zur Weiterführung des Turmes über die obere Spitze der Turbine wurde in den Dokumenten noch nicht gefunden.
Stand der Technik 10 mit auskragendem Turm. Angedeutet ist unterhalb des Rotors eine Seilabspannung (79). Diese wird jedoch wegen des geringen Durchhanges und der Nähe zum Wasser wenig Effekte auf die Reduzierung der Biegemomente bewirken und auch für die Anbringung von Solareinrichtung nicht geeignet sein.
Bezugszeichen: 61 Stütze für Propellergondel 61a Verlängerung der Stütze über Topp 62 Rotor mit Gondel 62a Gondel in Serviceposition 62b Fix am Turm befestigte Gondel 63 Vorrichtung zum Verfahren für Rotor mit Gondel 64 Abspannung vom Topp 65 Gelenklager, Freilager, Hydrostatisches Axiallager 66 Festlager mit freistehendem Turm. Pylon. 67 Fundament Gelenklager 68 Höhenverstellung 69 Stütze aus zylindrischem Rohr 70 Montage Servicestellung 71 Fundament für die Abspannung 72 Windrichtung durch Ableitung 73 Waagrechtes Verbindungsseil, Kettenlinie 74 Spann- und Dämpfungseinrichtung 75 Kreuzende Abspannung 76 Rotorblatt Freiraum 77 Wind - Leitplanen 78 Am Topp gelagerter Drehring und Drehvorrichtung mit Abspannung 79 Mittlere Abspannung 80 Windkraft 81 Biegemoment Kragträger 82 Biegemoment Biegeträger 83 Spreizen 84 Abspannung der Spreizen (Saling) 85 Strömung Profil als Turm
Beschreibung der Figuren FIG.: 1 Für die Nachrüstung bestehender Windturbinen mit frei stehendem Turm wird die Stütze (61) direkt auf der Gondel (62) mit Pendellager spielarm aufgesetzt. Für Rotoren mit Direktantrieb siehe: FIG.: 2
Hier ist der Aufsatzturm(61) an der Stütze (69) direkt aufgesetzt. Die Rotorgondel (62) kann sich wie bisher frei drehen. Für den nachfolgend gezeigten Windpark und die Solarfarm wird der Turm der Windturbine modifiziert dargestellt. Anders als in der Figur zum Stand der Technik wird der Turm über den Rotor (62) hinaus mittels Stütze (61a) auf der Propellergondel (62) nach oben verlängert, sodass der Rotor im Rotorraum (76) unterhalb der Abspannung (64) frei rotieren kann. Die Gondel (62) ist in der Höhe fixiert, jedoch drehbar ausgebildet. FIG.: 3
In Figur 3 ist diese Anordnung mit einem Festlager mit freistehendem Turm (66) dargestellt. FIG.: 4
Hier steht der Turm (61) auf einem gelenkig ausgebildeten Freilager (65). Durch das Entfallen der Biegebelastung, die ja durch die Abspannung entfällt wird das Fundament (67) in Figur 14 kleiner ausfallen als in Figur 3. FIG.: 5 und 6
Figur 5 und 6 zeigt die Ausführung des Turmes (61) als zylindrisches Rohr (69). Dadurch wird es möglich die Gondel (62a) auch in der Höhe (68) zu verstellen. Damit wird die Montage (70) aber auch die Servicearbeit durch das Herunterlassen der Rotorgondel (62) Figur 5 und 6 vereinfacht. Wie die Ausführungen in der Figur 9 zeigt, ist es wichtig, das Ausweichen des Windes nach oben hintanzuhalten. Durch die Höhen Verstellung können nun die Rotoren je nach Windrichtung optimiert werden. FIG.: 7
Hier wird die Abspannung (64) der Türme (61) mittels zylindrischem durchgehenden Rohr (69), das am Topp mittels Seilkonstruktion (73) abgestützt ist, der drehbaren in der Höhe einstellbaren Rotorgondel (62) und den Fundamenten (65) und (71) jeweils mit Freilager (65), das heißt ohne Übertragung von Momenten abgestützte Vertikalkraft. Zusätzlich kann das Moment auch noch durch kreuzende Abspannung (75) verstärkt werden. FIG.: 8
Hier wird durch die Spann- und Dämpfungseinrichtung (74) das Seilsystem verstellbar gezeichnet. FIG.: 9
Durch die Verstellung in den Spanneinrichtungen (74) können nun alle Türme geneigt werden. Dies führt zum wichtigen Effekt, die Windströmung (72) bodennah zu gestalten. Siehe hierzu auch die Hinweise zum Stand der Technik 7. Zusätzlich kann dieser Effekt auch noch verstärkt werden, indem die Windleitflächen (77) ausgefahren werden und die Windströmung (72) ebenso zu Boden leiten. FIG.: 10
Der Turm (61) wird mittels hydrostatischen Axiallager (65) am Boden und Drehring (78) am Topp drehbar gelagert. Somit kann der Propeller (62) mittels der Seilverkürzung Vorrichtung (74) in alle Richtungen gedreht werden. FIG.: 11 Für die Abstützung jeder einzelnen Windkraft pro Turm (61) werden mittels sich kreuzender Abspannung (75) an das jeweils nächste Fundament (71) große Kräfte abgeleitet. FIG.: 12
Durch eine zusätzliche mittlere Abspannung (79) kann das Biegemoment (82), wie in Figur 14 dargestellt des verbleibenden Biegeträgers am Turm (61 und 61a) minimiert werden. FIG.: 13
Die Windkraft (80) am Rotor (62) ergibt ein Biegemoment (81) am Kragträger des freistehenden Pylonen (66). Diese ist wegen der Fänge des Fastarmes sehr hoch, was zu großen Fundamenten (66) führt. FIG.: 14
Die Windkraft (80) am Rotor (62) ergibt ein Biegemoment (82) am Biegeträger (61 und 61a) des abgespannten mittlerer Abspannung (79). Diese ist wegen der Kürze des Fastarmes wesentliche geringer. Es führt auch zu keiner seitlichen
Belastung des Gelenklagers mit hydrostatischem Axiallagers (65) und führt zu Fundamenten, die nahezu nur Vertikallasten aufnehmen müssen. FIG.: 15
Der strömungsgünstige - auch als Profil - ausgeführte Turm (61 und 61a) wird durch die hydrostatische Lagerung (65) am Boden und dem Drehring am Topp (78) drehbar ausgeführt. Die Gondel (62a) kann in diesem Falle fest mit dem Turm verbunden werden. FIG.: 16
Durch eine Abspannung (86) (im Segelbootsbau auch Saling genannt) wird der Turm (61 und 61a) über die Spreizen (83) und die Gondel (62a) gegen Durchbiegung gestützt. Das Biegemoment (82) verschwindet bei dieser Anordnung fast. Die Vertikalkräfte wachsen jedoch an. Diese Abspannung dient auch zur Absicherung gegen Knicken. FIG.: 17
Hier ist die Ausführung des Turmes (61 und 61a) mittels strömungsgünstigen -auch als Profil - ausgebildet dargestellt. Die fest verbundene Gondel mit Rotor (62a) ist hier an der Rückseite der Anströmung dargestellt. Durch die Verjüngung des Profils verbleibt die Strömung laminar, was zu einem besseren Wirkungsgrad des Propellers führt. FIG.: 18
Die dreidimensionale Darstellung eines Turmes (61 und 61a) mit drehbar angeordneter Gondel mit Rotor (62b) veranschaulicht den wesentlichen Erfindungsgedanken der Anmeldung.

Claims (10)

  1. ANSPRÜCHE: Anspruch aus A583 2015. 1 Turm(61 und 61a) einer Windturbine, dadurch gekennzeichnet, dass der Turm (61a) über den höchsten Punkt des Rotors (62) hinausragt und am Topp seitliche Abspannungen (64) zu Fundamenten (&amp;&amp; und 67) oder zu anderen Türmen führen und die Gondel mit Rotor (64) einen Freiraum (76) unter den Abspannungen (64) vorfindet und somit frei zum Drehen angeordnet sind. FIG.: 4. Ansprüche, die aus dem Text abgeleitete sind.
  2. 2 Turm (6) als Pylon ausgeführt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ist die Stütze (61a) direkt auf der Gondel mittels Rollenlager aufgesetzt angeordnet ist. FIG.: 1
  3. 3 Turm mit Verlängerung zum Topp (61 und 61a) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufsatzturm (61a) unterhalb am Drehlager (65) fest am unteren Turm befestigt ist und geeignet für den Einbau an bestehenden Pylonen, wobei an der Gondel (62) ein Durchtrittes ausgebildet ist und die Stütze (61a) direkt zum Topp (64a) durchgeführt und die Rotorgondel (62) frei drehend ausgebildet ist, wobei diese Ausbildung besonders für Rotoren mit Direktantrieb geeignet ist. Siehe FIG.: 2
  4. 4 Turm (6) als Pylon ausgeführt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stütze für Propellergondel (61) um Aufsatzturm (61a) verlängert ist dieser Anordnung als Fortsetzung des freistehenden Turmes (66) in einer Öffnung durch die Gondel (62) durchtritt und diese frei drehend gelagert ausgebildet ist. FIG.: 3
  5. 5 Turm mit Verlängerung zum Topp (61 und 61a) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stütze für Propellergondel (61) um den Aufsatzturm (61a) verlängert am Fundament (67) mit einem Gelenk (65) hydrostatisch gelagert aufsetzt, in einer Öffnung durch die Gondel (62) durchtritt und diese frei drehend gelagert ausgebildet ist. FIG.: 4.
  6. 6 Turm mit Verlängerung zum Topp (61 und 61a) nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stütze für Propellergondel (61) um Aufsatzturm (61a) verlängert zumindest im unteren Bereich als kreisförmiger Zylinder (69) ausgebildet ist und die Gondel (62) zur Montage oder Wartung auf- und ab einen Schiebesitz aufweist. FIG.: 5 &amp; 6.
  7. 7 Turm mit Verlängerung zum Topp (61 und 61a) nach Anspruch 4 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Stütze für Propellergondel (61) um Aufsatzturm (61a) verlängert im Querschnitt als kreisförmiger Zylinder (69) ausgebildet ist und die im Längsschnitt von der Gondel (62) ausgehend einen verjüngenden Querschnitt in Richtung Gelenkslager (65a) und Topp (64a) aufweist. FIG.: 8.
  8. 8 Turm mit Verlängerung zum Topp (61 und 61a) nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Stütze für Propellergondel (61) um Aufsatzturm (61a) verlängert über die Abspannung am Topp (64) mittels eines Konstruktionsteiles (74) am Seil angebracht, die Seile verkürzt oder verlängert, und somit die Neigung des Turmes zum Verstellen in allen Richtungen ausgeführt ist. FIG.: 8 bis 10.
  9. 9 Turm mit Verlängerung zum Topp (61 und 61a) nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Stütze für Propellergondel (61) um Aufsatzturm (61a) verlängert an einem Axiallager (65) mit hydrostatischer Schmierung ausgestattet ist und eine Zuführung von Hydrauliköl ein Aufschwimmen mit Reduktion der Reibung erzielt und somit der, den Rotor überragenden, Turm (61 und 61a) im seilgestützten Toppdrehlager (64) in einem Rollenlager ebenso drehbar ausgerüstet ist und mittels angebrachter Drehvorrichtung zum Drehen in den Wind ausgeführt ist und dass die Gondel am drehbaren Turm (61 und 61a) fest verbunden ist. Figuren NEU 15 bis 18 .
  10. 10 Turm mit Verlängerung zum Topp (61 und 61a) nach Anspruch 3 und 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Turm (61 und 61a) mindestens eine Gruppe bestehend aus mindestens drei Spreizen (83) (Salings), die in einer Ebene im Wesentlichen rechtwinkelig zur Turmrichtung liegen, auf der einen Seite am Turm befestigt sind und an deren Ende Seile befestigt sind, die am Turm unterhalb und oberhalb befestigt sind und wahlweise der Turm mittlere (79) und/oder sich kreuzenden Abspannungen (75) aufweist. FIG.: 11,12 16.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019114900A1 (en) * 2017-12-14 2019-06-20 Vestas Wind Systems A/S A wind energy farm with cable stayed wind turbines

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB190910194A (en) * 1909-04-29 1910-02-10 James Arthur Leeming Improvements in the Construction of Wind Turbines or Wind Mills.
GB196190A (en) * 1922-05-04 1923-04-19 John Halifax Garty Improvements in windmills and wind-driven electric generators
DE830180C (de) * 1950-06-15 1952-01-31 Erwin Schiedt Dr Ing Windkraftwerk
DE3721383C1 (de) * 1987-06-29 1988-06-30 Hans Geier Versetzbare Windkraftanlage
DE3844378A1 (de) * 1988-12-30 1990-07-05 Histeel S A Elektrische windkraftanlage und verfahren zu deren herstellung
US5062765A (en) * 1990-06-25 1991-11-05 Mcconachy H Reginald High tower wind generating system
DE19615795A1 (de) * 1996-04-20 1997-10-23 Rolf Hoericht Windkraftanlage zur Erzeugung elektrischer Energie
JP2003065212A (ja) * 2001-08-27 2003-03-05 Masanori Fujisaki 風 車

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019114900A1 (en) * 2017-12-14 2019-06-20 Vestas Wind Systems A/S A wind energy farm with cable stayed wind turbines
US11225948B2 (en) 2017-12-14 2022-01-18 Vestas Wind Systems A/S Wind energy farm with cable stayed wind turbines
AU2018382243B2 (en) * 2017-12-14 2024-09-26 Vestas Wind Systems A/S A wind energy farm with cable stayed wind turbines

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