AT518467B1

AT518467B1 - Windkraftanlage

Info

Publication number: AT518467B1
Application number: ATA3/2016A
Authority: AT
Inventors: Gruber Alois
Original assignee: Gruber Alois
Priority date: 2016-01-07
Filing date: 2016-01-07
Publication date: 2017-12-15
Also published as: AT518467A1

Abstract

Eine Windkraftanlage, bei welcher entlang einer 3-Fußmastes (2), der auf einem Fundament aus einer im Boden verankerten Kreisringschiene (13) mit einem drehbaren Grundrahmen (8) steht, seitlich mehrere Stützträger (16) angeordnet sind, wobei an jedem ein Generator vorgesehen ist, der mit einer vorgegebenen Anzahl von Rotoren (4) gekoppelt ist, die durch eine Abschlussscheibe (12) bestehend aus mehreren Segmenten (29) verstärkt sind, wobei der 3-Fußmast (2) als oberen Abschluss einen mit vier Seilen (5) als Sturmsicherung abgespannten Kreuzträger (1) aufweist, der die gesamte Anlage mit vier Seilen (5) überspannt und im Mastzentrum drehend gelagert ist, wobei der 3-Fußmast frei drehbar ist.

Description

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft eine Windkraftanlage.

[0002] Windkraft wird nach dem derzeitigen Stand der Technik ausschließlich von Windrädern genützt, die durch unterschiedliche Windzonen streichen und nur einen Durchschnittswert der Windstärke verwerten. Obwohl die Bevölkerung die Windenergie befürwortetet, empfinden viele die Propeller im Landschaftsbild als störend.

[0003] Der Savoniusrotor wurde bisher nicht genützt, weil er in der Leistung schwächer ist.

[0004] Aus der AT 513170 A1 ist eine Windkraftanlage mit einem zweiteiligen Mast, dessen Oberteil mittels eines Elektromotors gegenüber dem unterteil verdreht werden kann, bekannt geworden. Weiters ist es aus der AT 513170 A1 bekannt geworden, die Leistung des Savonius-rotors durch seine Verwendung als Vertikalrotor, der mit einem Windleitsystem ausgestattet ist, entscheidend zu verbessern.

[0005] Eine Windkraftanlage mit einem fix mit dem Boden verankerten Mast, an dem auskragende Träger mittels Seilen abgespannt sind, ist aus der DE 102005021390 A1 bekannt geworden.

[0006] Weitere Windkraftanlagen sind aus der DE 2905569 A1, der WO 2012023202 A1, der DE 102008044807 A1 sowie der US 2006275105 A1 bekannt geworden.

[0007] Es ist eine Aufgabe der Erfindung, den Wirkungsgrad einer Windkraftanlage zu verbessern.

[0008] Diese Aufgabe wird mit einer Windkraftanlage erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass entlang einer 3-Fußmastes, der auf einem Fundament aus einer im Boden verankerten Kreisringschiene mit einem drehbaren Grundrahmen steht, seitlich mehrere Stützträger angeordnet sind, wobei an jedem ein Generator vorgesehen ist, der mit einer vorgegebenen Anzahl von Rotoren gekoppelt ist, die durch eine Abschlussscheibe bestehend aus mehreren Segmenten verstärkt sind, wobei der 3-Fußmast als oberen Abschluss einen mit vier Seilen als Sturmsicherung abgespannten Kreuzträger aufweist, der die gesamte Anlage mit vier Seilen überspannt und im Mastzentrum drehend gelagert ist, wobei der 3-Fußmast frei drehbar ist.

[0009] Durch die neue Bauart des Zentralmastes, der sich nach der Windrichtung, sowie mit dem Zusammenschluss der Rotoren (bevorzugt je vier übereinander mit jeweils einem Generator in der Mitte) konnte der Wirkungsgrad beträchtlich erhöht werden. Die unterschiedlichen Windstärken, die durch die verschiedenen Höhenlagen entstehen, werden dadurch optimal genutzt und der Savoniusrotor ist den Windrädern ebenbürtig. Die Höhenauswertung des Windes ist aus der beiliegenden Grafik ersichtlich. Da die Rotorpakete unterschiedliche Drehzahlen aufweisen, wird die Windeinwirkung besser verwertet. Die Anlage kann je nach Bedarf in beliebiger Höhe gebaut werden.

[0010] Gemäß einer vorteilhaften Variante der Erfindung kann der 3-Fußmast aus drei miteinander verspreizten Stehern bestehen, wobei sich an zwei Stehern seitliche Stützträger für die Rotoren befinden und der dritte Steher nur eine Stützfunktion hat.

[0011] Bei einer Weiterbildung der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass jeweils zwei Rotoren oberhalb und zwei Rotoren unterhalb eines Generators gelagert sind und ein Rotorpaket bilden.

[0012] Eine vorteilhafte Ausführungsform besteht darin, dass die Rotoren durch eine Abschlussscheibe, die in mehrere Segmente geteilt ist, gesichert sind, wobei diese Segmente mit radial verlaufenden Versteifungsrippen und mit einer rundum verlaufenden Querrippe ausgestattet sind.

[0013] Bei einer weiteren Variante der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Steher des 3-Fußmastes im Grundriss ein Dreieck bilden, wobei eine Spitze des Dreiecks zwischen den Rotorpaketen hervorragt, und die Rotoren von der Spitze des Dreiecks aus betrachtet hinter dem Mittelpunkt des Kreuzträgers angeordnet und flächig verkleidet sind, wobei bei einem

Einströmen des Windes der Mast auf dem Grundrahmen in die optimale Richtung gedreht wird.

[0014] Die Erfindung wird im Folgenden anhand einiger Ausführungsbeispiele, welche in den Zeichnungen dargestellt sind, näher erläutert. In diesen zeigen: [0015] Fig. 1 einen Querschnitt einer erfindungsgemäßen Windkraftanlage; [0016] Fig. 2 eine Draufsicht auf ein Fundament der Windkraftanlage aus Fig. 1; [0017] Fig. 2a ist eine Draufsicht auf die ersten untersten Rotoren der Windkraftanlage aus

Fig. 1; [0018] Fig. 3 eine Draufsicht auf einen Kreuzträger der Windkraftanlage aus Fig. 1; [0019] Fig. 4 eine Draufsicht auf Leitschaufeln der Windkraftanlage aus Fig. 1; [0020] Fig. 5 einen Schrägriss eines Rotors der Windkraftanlage aus Fig. 1 und [0021] Fig. 6 eine Draufsicht auf eine Rotorabschlussscheibe der Windkraftanlage aus Fig. 1.

[0022] Fig. 1 zeigt den Querschnitt der kompletten Anlage. Die Windkraftanlage nach Fig. 1 ist dadurch gekennzeichnet, dass der Zentralmast 2 aus drei miteinander verspreizten Stehern 7a besteht. An zwei Stehern 7a sind seitliche Stützträger 16 montiert, wobei der dritte Steher 7a nur eine Stützfunktion hat. An den seitlichen Stützträgern 16 sind Generatoren 3 für jeweils zwei oberhalb und zwei unterhalb einzeln angelagerte Rotoren 4 befestigt, die sich ebenso an je einem Stützträger befinden. Je nach Höhe können die Rotorpakete in beliebiger Anzahl angeordnet werden.

[0023] Der Zentralmast 2 befindet sich auf einem Grundrahmen 8 und ist auf Rollen drehbar. Er schließt am oberen Ende mit einem Kreuzträger 1 ab, der in Fig. 3 in Draufsicht ersichtlich ist. Die Sturmabspannung 5 des Kreuzträgers 1 stabilisiert die gesamte Anlage.

[0024] Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf das Fundament bestehend aus Kreisring 13 und Grundrahmen 8. Die Stützträger 16 sind seitlich so angeordnet, dass die Rotoren 4 wesentlich hinter dem Mittel 9 sind, wodurch sich das Windleitsystem 10 verbessert, indem es durch die Außenverkleidung verlängert wird.

[0025] Im Rotor 4 drückt der Wind auf eine der beiden Leitschaufeln 11 und bei Durchströmen in Folge auf die zweite Leitschaufel 11 und bewirkt den Magnus-Effekt.

[0026] Fig. 2a ist weiters eine Draufsicht in etwa 20 m Höhe mit den ersten untersten Rotoren.

[0027] In Fig. 3 wird der Kreuzträger 1 in Draufsicht mit dem Windleitsystem 10 und den Rotoren dargestellt. Er ist im Zentrum auf einer Welle 26 gelagert und ermöglicht die Drehung der Mastkonstruktion 2. Die Ausladung es Kreuzträgers richtet sich nach der Größe der Rotoren 4, damit diese durch die Windabspannung 5 nicht behindert werden.

[0028] Fig. 4 zeigt eine Draufsicht auf die Leitschaufeln mit den Stelleinrichtungen. Die Steuerung der Rotoren 4 erfolgt elektromechanisch durch die beweglichen Teile 11a der Leitschaufeln, wie es in Fig. 5 dargestellt ist. Die Leitschaufeln 11 sind mit einer Versteifung 20 ausgestattet, auf welcher die Stelleinrichtung gelagert ist.

[0029] In Fig. 5 ist der Rotor 4 mit vertikaler Achse 19 und den beiden Leitschaufeln im Schrägriss dargestellt. Eine Leitschaufel 11 ist ein in der Länge nach halbiertes Rohr, welches sich zu einem Drittel ihres Durchmessers in der Mitte mit dem Drittel der zweiten Leitschaufel 11 überlappt. Durch die Teilung der Leitschaufeln 11 in einen beweglichen Teil 11a und einen unbeweglichen Teil 11b kann der Rotor 4 elektromechanisch gesteuert werden. Der bewegliche Teil 11a einer Schaufel klappt sich über den unbeweglichen Teil 11b der anderen Leitschaufel 11 und schließt die Windzufuhr ab.

[0030] Fig. 6 ist eine Draufsicht auf die Rotorabschlussscheibe 12, die aus mehreren Segmenten 29 besteht. Sie sind der Länge nach abgekantet und dadurch bildet sich eine Versteifungsrippe 31. Zusätzlich verbindet eine Querrippe 30 alle Segmente 29, wodurch ein Schwingen verhindert wird.

Claims

Patentansprüche

1. Windkraftanlage, dadurch gekennzeichnet, dass entlang eines 3-Fußmastes (2), der auf einem Fundament aus einer im Boden verankerten Kreisringschiene (13) mit einem drehbaren Grundrahmen (8) steht, seitlich mehrere Stützträger (16) angeordnet sind, wobei an jedem ein Generator vorgesehen ist, der mit einer vorgegebenen Anzahl von Rotoren (4) gekoppelt ist, die durch eine Abschlussscheibe (12) bestehend aus mehreren Segmenten (29) verstärkt sind, wobei der 3-Fußmast (2) als oberen Abschluss einen mit vier Seilen (5) als Sturmsicherung abgespannten Kreuzträger (1) aufweist, der die gesamte Anlage mit vier Seilen (5) überspannt und im Mastzentrum drehend gelagert ist, wobei der 3-Fußmast frei drehbar ist.
2. Windkraftanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der 3-Fußmast (2) aus drei miteinander verspreizten Stehern (7a) besteht, wobei sich an zwei Stehern (7a) seitliche Stützträger (16) für die Rotoren befinden und der dritte Steher nur eine Stützfunktion hat.
3. Windkraftanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwei Rotoren (4) oberhalb und zwei Rotoren (4) unterhalb eines Generators (3) gelagert sind und ein Rotorpaket bilden.
4. Windkraftanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotoren (4) durch eine Abschlussscheibe (12), die in mehrere Segmente (29) geteilt ist, gesichert sind, wobei diese Segmente (29) mit radial verlaufenden Versteifungsrippen (31) und mit einer rundum verlaufenden Querrippe (30) ausgestattet sind.
5. Windkraftanlage nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steher (7a) des 3-Fußmastes (2) im Grundriss ein Dreieck bilden, wobei eine Spitze des Dreiecks zwischen den Rotorpaketen hervorragt, und die Rotoren von der Spitze des Dreiecks aus betrachtet hinter dem Mittelpunkt des Kreuzträgers (1) angeordnet und flächig verkleidet sind, wobei bei einem Einströmen des Windes der Mast (2) auf dem Grundrahmen (8) in die optimale Richtung gedreht wird.