DE202006011005U1

DE202006011005U1 - Windkraftanlage

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Publication number: DE202006011005U1
Application number: DE202006011005U
Authority: DE
Original assignee: Buechsenschuetz Frank
Current assignee: Buechsenschuetz Frank
Priority date: 2006-07-17
Filing date: 2006-07-17
Publication date: 2006-09-07
Anticipated expiration: 2016-07-18

Abstract

Windkraftanlage (1)
mit einem Rotor (2), der eine im Wesentlichen vertikale Rotationsachse (11) und eine Mehrzahl von Rotor-Flügelblättern (3) aufweist, und
mit einer mastartigen Trägereinrichtung (5), welche den Rotor (2) trägt,
dadurch gekennzeichnet,
dass die mastartige Trägereinrichtung (5) in ihrem oberen Bereich mit dem Rotor (2) in einer rotativen Wirkverbindung steht,
dass im unteren Bereich der mastartigen Trägereinrichtung (5) eine kreis- oder ringförmige Basisstruktur (6) vorgesehen ist, die in drehmomentübertragender Wirkverbindung mit der mastartigen Trägereinrichtung (5) steht und
dass die Basisstruktur (6) mit Lagerungseinrichtungen (8) in Verbindung steht, und
dass Funktionseinrichtungen, insbesondere Generator- (7) und Bremseinrichtungen, mit der Basisstruktur (6) in Wirkverbindung bringbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Windkraftanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Windkraftanlagen werden beispielsweise zur Stromerzeugung eingesetzt. Sie können in zwei verschiedene Arten unterteilt werden. Die relativ verbreitete erste Art besitzt einen Rotor, der sich um eine horizontal gerichtete Rotationsachse dreht. Um einen guten Wirkungsgrad bei der Energieerzeugung zu erreichen, sollte der Rotor senkrecht zur Windrichtung ausgerichtet sein. Hierfür sind in derartigen Windkraftanlagen Motoren zur Nachführung des Rotors bezüglich de Windrichtung vorgesehen.
Als zweite Art werden Windkraftanlagen mit einer vertikalen Rotationsachse des Rotors angesehen. Diese haben gegenüber Windrädern mit einer horizontalen Rotationsachse den Vorteil, dass keine Nachführung zur Windrichtung notwendig ist. Hierdurch werden die zur Nachführung notwendigen Motoren, Getriebe, Zentrallager und Sensoren überflüssig.
Derartige Windkrafträder besitzen demnach einen Rotor, der eine vertikale Rotationsachse hat und auf das Darrieus-Prinzip zurückgreift. Der Rotor ist an einem Mast beziehungsweise einer mastartigen Trägereinrichtung angebracht. Zur Abnahme der durch den Wind am Rotor erzeugen Drehung sind verschiedene Möglichkeiten bekannt. Zum einen können entsprechende Genera toreinrichtungen direkt an der Drehachse des Rotors vorgesehen sein.
Ebenso gibt es Konstruktionen, wie beispielsweise aus EP 0 801 711 B1 bekannt, die ein Übersetzungsgetriebe aufweisen und eine parallel zum Mast verlaufende Energieübertragung in Form von Fernwelle oder Kardanwellen zum Boden vorsehen. Am Boden befinden sich dann die entsprechend benötigten Generatoreinrichtungen, sofern die Windkraftanlage zur Stromerzeugung verwendet wird. Die erzeugte Energie kann aber auch für Wasserpumpen oder ähnliche Zwecke eingesetzt werden. Problematisch an dieser Konstruktion ist, dass meist mehrere Abspannungen des Trägerturmes erforderlich sind, die den Windströmungsfluss und somit die Aerodynamik des verwendeten Rotors negativ beeinflussen. Außerdem ist dafür eine obere Lagerstelle nötig. Dies ist bei allen Abspannungen der Fall.
Nachteilig an den beiden bekannten Konzepten ist, dass es meist Spezialanfertigungen sind und damit relativ teuer sind. Auch führt ein Ausfall eines einzigen Bauteils, wie z.B. des Generators, zu langen Stillstandszeiten, in denen kein Einsatz möglich ist, da die einzelnen Elemente erst speziell angefertigt werden müssen oder eine relativ lange Lieferzeit haben. So stehen Windkrafträder mit horizontal Achse ca. 10 bis 25 der Zeit zu Reparatur- und Wartungszwecken still.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Windkraftanlage zu schaffen, die eine hohe Verfügbarkeitsquote aufweist bei relativ geringen Investitionskosten.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Windkraftanlage mit Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Demnach wird eine Windkraftanlage mit einem Rotor mit Vertikalachse verwendet, der eine Mehrzahl an Flügelblättern aufweist. Dieser Rotor wird von einer mastartigen Trägereinrichtung getragen. Erfindungs gemäß steht diese mastartige Trägereinrichtung in ihrem oberen Bereich mit dem Rotor in einer rotativen Wirkverbindung.
Im unteren Bereich der mastartigen Trägereinrichtung, die auch als Turm oder Mast bezeichnet werden kann, ist eine kreis- oder ringförmige Basisstruktur vorgesehen, die in drehmomentübertragender Wirkverbindung mit der mastartigen Trägereinrichtung steht. Diese Basisstruktur steht mit Lagerungseinrichtungen in Verbindung. Zusätzlich sind Funktionseinrichtungen mit der Basisstruktur in Wirkverbindung bringbar. Hierbei sind insbesondere Generator- und/oder Bremseinrichtungen vorgesehen.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung sowie der Figuren und deren Beschreibung angegeben.
Ein Grundgedanke der Erfindung liegt darin, den Abgriffspunkt der Rotationsenergie möglichst einfach in Bodennähe zu verlegen, ohne eine komplexe Übertragungskonstruktion vorzusehen. Dies wird in der Erfindung dadurch erreicht, dass der Rotor die gesamte mastartige Trägereinrichtung und die Basisstruktur in Drehung versetzt. An der sich drehenden Basisstruktur können dann verschiedene Einrichtungen zur Energieabnahme vorgesehen werden. Bei der erfindungsgemäßen Konstruktion sind diese in Form von Funktionseinrichtungen vorgesehen, die sowohl Generator- wie auch Bremseinrichtungen beinhalten können. Bremseinrichtungen sind notwendig, um die Windkraftanlage bei zu starken Winden vor Schäden zu schützen. Die Lagerungseinrichtungen und die Funktionseinrichtungen können auch integriert ausgeführt werden.
Die drehmomentübertragende Verbindung zwischen Rotor und der mastartigen Trägereinrichtung ist verschieden ausführbar. Die einfachste Art der Verbindung ist eine starre Verbindung, beispielsweise durch eine Verschweißung oder Verzahnung beider Bauteile miteinander. Es ist ebenso möglich, die beiden Bauteile durch ein Übersetzungsgetriebe miteinander in Verbindung zu bringen. Wenn dieses Übersetzungsgetriebe mehrere verschieden Übersetzungen aufweist, so kann ein Anlaufen des Rotors bei einer geringeren Übersetzung ausgeführt werden, und sobald eine gewisse Drehgeschwindigkeit erreicht ist, eine höhere Übersetzung eingesetzt werden. Auf ähnliche Weise kann auch die Verbindung zwischen der Trägereinrichtung und der Basisstruktur ausgeführt werden.
Ein weiterer Grundgedanke der Erfindung kann darin gesehen werden, nicht eine einzige zentrale Lagerung für die Basisstruktur vorzusehen, sondern mehrere an der Basisstruktur angeordnete dezentrale Lagerungseinrichtungen einzusetzen. Durch diese Konstruktion muss nicht ein einzelnes sehr teures Bauteil als Lager verwendet werden, welches auf das Gesamtgewicht der Anlage ausgelegt sein muss. Bei der Erfindung können mehrere Lagerungseinrichtungen eingesetzt werden, die nur in ihrer Gesamtheit auf die komplette Windkraftanlage ausgelegt sein müssen. An jede einzelne Lagerungseinrichtung können deswegen geringe Anforderungen gestellt werden, wodurch sie schwächer und somit kostengünstiger ausgelegt werden können, und aus einer Serienproduktion stammen können. Durch die erfindungsgemäße Konstruktion ist eine Verfügbarkeit von über 95% zu erreichen.
Grundsätzlich kann jede Rotorkonstruktion eingesetzt werden, die zur Verwendung mit vertikalen Rotationsachsen geeignet ist. Besonders vorteilhaft ist aber die Verwendung des Darrieus-Prinzips, insbesondere eines H-Darrieus-Rotors. Ein bevorzugter Rotor weist mehrere, insbesondere zwei bis vier, Rotorflügelblätter auf. Diese Rotorflügelblätter sind im Wesentli chen parallel zur Rotationsachse des Rotors vorgesehen. Sie weisen vorteilhaft ein vollsymmetrisches flügelähnliches Profil auf. Der sie anströmende Wind erzeugt bei den Flügelprofilen einen Auftrieb, so dass sie sich in Richtung des Auftriebes bewegen. Hierbei wird Auftrieb als physikalischer Fachbegriff für durch Luftströmungen erzeugte Kräfte verwendet, die durch Druckunterschiede auf den beiden Seiten eines Flügels entstehen. Der hier entstehende Auftrieb erzeugt keine Kraft nach oben, sondern tangential zur Rotationsrichtung des Rotors. Man kann ihn auch als Vortrieb bezeichnen. Durch die vollsymmetrische Ausführung wird der Auftrieb sowohl auf der dem Wind zugewandten als auch auf der dem Wind abgewandten Seite des Rotorflügels erzeugt. Die Rotorflügelblätter sind bevorzugt jeweils mit einer quer zur Rotationsachse verlaufenden Halterung am Rotationsmittelpunkt befestigt. Vorteilhaft ist es, wenn die Rotorflügelblätter freitragend und nur an der unteren Halterung angebracht sind, weil der Mast dann dort enden kann.
Beim Rotieren der tragflächenartigen Rotorflügelblätter bilden sich, wie auch bei Flugzeugflügeln, durch den Druckunterschied zwischen Über- beziehungsweise Unterdruck auf den beiden Seiten der Flügel am Randbereich Randwirbel aus. In der Luftfahrttechnik bzw. der Aerodynamik wird ca. ein Drittel der gesamten Flügeloberfläche dazu verwendet, diese entstehenden Randwirbel zu verkraften, die dem Auftrieb entgegenwirken. Aus diesem Grund haben Segelflugzeuge eine möglichst große Streckung. Wobei Streckung das Verhältnis von der Flügeltiefe zur Spannweite bezeichnet. Um die entstehenden Randwirbel hier zu unterdrücken, ist es vorteilhaft, wenn an beiden Abschlussenden der Rotorflügelblätter entsprechende randwirbelverringernde Vorrichtungen vorgesehen sind. Hierbei sind beispielsweise entsprechende Profilkörper oder Endscheiben einsetzbar.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die mastartige Trägereinrichtung aus mehreren Stufensegmenten aufgebaut. Diese können zueinander teleskopierbar sein. Um besonders stabile Masten herzustellen, ist es bekannt, den Masten eine konische bzw. parabelähnliche Form, ähnlich dem Eiffelturm, zu geben. Bei der Herstellung dieser Masten mit einer parabelähnlichen Form entsteht aber ein relativ großer Verschnitt beim Zuschneiden der Rohteile. Dieser erhöht wiederum die Materialkosten.
Durch das Vorsehen von einzelnen Stufen, die insbesondere zylinderartig ausgeprägt sein können, ist es möglich, ähnlich große Biegemomente wie mit herkömmlicher, konusähnlicher Technik hergestellter Masten aufzunehmen, ohne jedoch einen großen Verschnitt bei der Produktion dieser Bauteile zu erzeugen. Ein weiterer Vorteil, der sich aus der stufenartigen Konstruktion ergibt ist, dass die einzelnen Elemente teleskopierbar zueinander sein können. Dies bedeutet, dass es möglich ist, den Mast beziehungsweise die turmartige Trägereinrichtung ineinander ein- und ausfahrbar zu gestalten. So kann die Windkraftanlage z.B. in einem 40-Fuß-Container transportiert werden.
Hierbei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn dieses Ein- und Ausfahren durch hydraulische oder pneumatische Mittel ausführbar ist. Es lassen sich hierfür weit verbreitete Bauteile wie beispielsweise entsprechende Elemente eines Muldenkippers für den Aufbau mittels Druckluft einsetzen. Natürlich sind auch andere Methoden zum Ein- und Ausfahren des Mastes realisierbar.
Um die Basisplatte und damit auch die mastartige Trägereinrichtung und den Rotor drehbar zu lagern, weist eine Lagereinrichtung bevorzugt mindestens ein Radiallager und/oder ein oberes und ein unteres Vertikallager auf. Um eine ausreichende Halterung und Lagerung der Basisstruktur zu erreichen, ist es bevorzugt, wenn mehrere, insbesondere drei bis vier, Lagerungseinrichtungen mit ungefähr gleichem Winkelabstand um die Basisstruktur verteilt sind. Es können auch mehrere dieser Lagerungseinrichtungen vorgesehen werden.
Die Radiallager dienen zur Fixierung der Basisstruktur, so dass die Mittelachse weitestgehend lagestabil verbleibt. Die verwendeten oberen und unteren Vertikallager nehmen die Kippkräfte auf, die durch Rotationsschwingungen und den Wind auf den Mast einwirken. Durch eine Ausführung mit mehreren kleineren Lagerungseinrichtungen wird eine einzige große Lagereinrichtung, wie sie bei bisher bekannten Windkraftanlagen oft verwendet wird, überflüssig.
Durch das große Gewicht der Windkraftanlagen werden herkömmlicherweise teure Turmlager erforderlich, wie sie z.B. für den Turm eines Panzers vorgesehen sind. Derartige Turmlager haben aber lange Lieferzeiten, so dass sowohl die Herstellung als auch die Reparatur und Wartung einer derartigen Windkraftanlage nicht kurzfristig durchgeführt werden kann.
Kleinere Lager sind aber relativ kurzfristig auf dem Markt verfügbar, so dass sich durch ihre Verwendung keinerlei zeitliche Einschränkungen beim Aufbau oder der Wartung einer damit ausgestatteten Windkraftanlage ergeben.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Übertragung der Rotation auf die Generatoreinrichtung durch einen oder mehrere mit der Basisstruktur in Anlage bringbare Friktionskörper ermöglicht. Hierbei ist eine Möglichkeit, diesen Friktionskörper beispielsweise in Form eines durch Federn an die Seitenfläche der kreis- oder ringförmigen Basisstruktur gedrückten Reifens zu realisieren. Kostengünstig können hierbei z.B. LKW-Reifen eingesetzt werden. Durch den Einsatz einer Federeinrichtung zum Aufbringen des notwendigen Kontaktdruckes kann außerdem erreicht werden, dass die Anforderungen an die Basisstruktur sowie deren Lagerung und die exakt runde Auslegung nicht allzu hoch sein müssen, da kleinere Toleranzen leicht ausgeglichen werden.
In einer anderen Ausführungsform ist es auch möglich, an der ringförmigen Basisstruktur zahnradartige Aussparungen vorzusehen. Sie kann auch als Zahnscheibe ausgebildet sein. In diese kann dann beispielsweise zum Abgriff der Rotation ein Zahn-Ritzel eines Generators eingreifen. Grundsätzlich sind auch andere Abnahmemöglichkeiten für die Rotation denkbar. Die Wahl der exakten Abnahme- und Übertragungseinrichtung für den Generator ist abhängig von den entsprechenden äußeren Bedingungen, wie beispielsweise davon, ob der Generator in einer Wüstenregion aufgebaut ist oder eher in feuchteren Regionen oder in einem Off-Shore-Windpark.
Da mehrere Funktionsblöcke mit mehreren Generatoren eingesetzt werden können, ist es möglich, die einzelnen Generatoren kleiner zu dimensionieren. So können ohne weiteres als Massenprodukt erhältliche Generatoren verwendet werden. Hierdurch werden Spezialanfertigungen, wie sie derzeit bei Windkraftanlagen verwendet werden, überflüssig.
Um die Verfügbarkeit der Windkraftanlage zu erhöhen und auch das Auswechseln einzelner Bauteile, die zur Abnahme der Drehung der Basisstruktur dienen, während des Betriebes zu ermöglichen, können mehrere Generatoreinrichtungen vorzusehen werden. Es besteht aber auch die Möglichkeit, die Generatoreinrichtung mit einer Wechseleinrichtung für einen fliegenden Wechsel, einer Wendehaspel oder eine wippe auszustatten. Durch eine derartige Einrichtung, beispielsweise in Form einer gefe derten Wippe, können jeweils zwei Mittel vorgesehen sein, die wechselweise die Rotationsbewegung aufnehmen und an die Generatoreinrichtung weiterleiten. Es ist aber jeweils nur ein Mittel im Einsatz.
Soll beispielsweise ein Ritzel ausgetauscht werden, so wird die Wendehaspel betätigt und ein zweites ersatzweise angeordnetes Ritzel greift in die Zahnscheibe der Basisstruktur ein. Hierbei wird das erste Ritzel freigegeben, so dass eine Wartung mit problemlosem unterbrechungsfreien Austausch während des Betriebes möglich ist. Eine ähnliche Konstruktion ist auch bei einer Rotationsübertragung über Friktion einsetzbar. Um die Generatoreinrichtung mit beispielsweise zwei Ritzeln zur Abnahme der Rotationsbewegung der Basisstruktur zu verbinden, kann ein Sammelgetriebe zwischen diesen beiden Ritzeln an dem Generator vorgesehen werden. Hierbei bietet sich ein einfaches Kettengetriebe oder auch komplexere Getriebearten an.
Bei bekannten Windkraftanlagen, bei denen die Rotationsachse horizontal verläuft, befinden sich Positionslichter auf der Maschinengondel in der auch der Generator untergebracht ist. Diese Positionslichter sind bei entsprechendem Luftverkehr in Nahverkehrs- und Kontrollzonen zwingend erforderlich. Nachteilig an dieser Konstruktion bei Windkraftanlagen mit horizontaler Rotationsachse ist, dass sich die Positionslichter nicht an der höchsten Stelle des Windrades befinden, da die einzelnen Rotorflügel zeitweise wesentlich über die Maschinengondel hinausragen. In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind an den Rotorflügelblättern im oberen Endbereich entsprechende Positionslichter vorgesehen.
Diese Endbereiche der Rotor-Flügel sind der höchste Punkt der Windkraftanlage, so dass eine gemäß Luftverkehrsrecht gute Sichtbarkeit ermöglicht ist. Zur Energieversorgung der Positi onslichter kann eine herkömmliche Stromversorgung dienen. In einer vorteilhaften Ausführungsform sind aber an den Rotorflügelblättern kleine Windturbinen, z.B. in Form von Aerometern, vorgesehen, die durch den an die Windkraftanlage strömenden Wind gedreht werden und mittels kleinerer Generatoren Energie für die Positionslichter erzeugen. Um auch eine Beleuchtung der Positionslichter zu ermöglichen, wenn Windstille herrscht, können entsprechende Pufferbatterien in den Rotorflügelblättern oder auch im Mastbereich vorgesehen sein. Bevorzugt sind die Windturbinen im unteren Endbereich der Rotor-Flügel vorgesehen.
Herkömmliche Windkrafträder haben oft Probleme mit der Ableitung von einschlagenden Blitzen, was zu erheblichen Blattreparaturen führt. Dies betrifft sowohl Windräder mit vertikaler wie auch mit horizontaler Rotationsachse. Die Durchleitung von Blitzströmen durch die zentralen Wälzlager ist oft schwierig oder nur mit sehr hohem konstruktivem Aufwand möglich.
Durch das erfindungsgemäße Konzept ist es möglich, auf derartige zentrale Wälzlager zu verzichten, so dass eine Blitzableitung relativ einfach und problemlos durchzuführen ist. Der Rotor und/oder die mastartige Trägereinrichtung weist entsprechende Mittel zum Ableiten von Blitzen auf. Dies können beispielsweise einlaminierte dickere Drähte und/oder Gitter sein, die zur Stromableitung dienen. Zur Erdung der kompletten Anlage ist es vorteilhaft, wenn ein Schleifkontakt zwischen der Basisstruktur und dem Erdboden beziehungsweise einer geerdeten Einrichtung vorgesehen ist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles und einer schematischen Zeichnung näher erläutert. In dieser Zeichnung zeigt:
1 eine seitliche Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Windkraftanlage.
In 1 ist eine Funktionsskizze einer erfindungsgemäßen Windkraftanlage 1 in Form einer seitlichen Schnittansicht dargestellt. Die Windkraftanlage 1 besteht aus einem Rotor 2 und einer relativ kurzen mastartigen Trägereinrichtung 5, die auch als Turm bezeichnet werden kann.
Der Rotor 2 ist aus einem Ausleger 4 und mehreren Rotorflügelblättern 3 aufgebaut. Diese Rotorflügelblätter 3 sind in ihrem unteren Bereich an dem Ausleger 4 angebracht. Zur zusätzlichen Stabilisierung können noch Verspannungen der Rotor-Flügelblätter 3 untereinander vorgesehen sein. Grundsätzlich ist es jedoch wünschenswert, möglichst keine Verspannungen zu verwenden, da sie die Aerodynamik der Rotorflügelblätter 3 negativ beeinflussen und somit den Wirkungsgrad der Windkraftanlage verringern. Sowohl im oberen als auch im unteren Bereich der Rotorflügelblätter 3 befinden sich Endscheiben 21 beziehungsweise Profilkörper, um die entstehenden Randwirbel zu verringern.
In der Rotationsachse 11 schließt sich an den Ausleger 4 des Rotors 2 der Trägerturm 5 an. Der Trägerturm 5 endet demnach in der Ebene des Auslegers 4. Am anderen Ende des Trägerturms 5 befindet sich zentriert zu der Rotationsachse 11 die Basisstruktur 6. Diese kann beispielsweise in Form einer Kreisscheibe vorgesehen sein. Auch eine Konstruktion in Art eines Rades mit einzelnen Speichensegmenten ist möglich.
Im linken Bereich der Basisstruktur 6 ist eine von mehreren Lagerungseinrichtungen 8 dargestellt. Zweckmäßigerweise sind drei oder vier Lagerungseinrichtungen 8 im gleichen Winkelab stand um die Basisstruktur 6 verteilt vorgesehen. Eine Lagerungseinrichtung 8 weist einen Hauptkörper auf, der im Fundament 23 verankert ist. Zur radialen Lagerung der Basisstruktur 6 ist an dieser Lagerungseinrichtung 8 ein Radiallager 15 vorgesehen. Der Hauptkörper, der beispielsweise ein Pfosten sein kann und auch die Basisstruktur 6 können aus Stahl oder armiertem Stahl aufgebaut sein. Dieser Werkstoff bietet sich auch für den Trägerturm 5 oder den Rotor 2 an.
Des Weiteren sind an der Lagerungseinrichtung 8 ein oberes Vertikallager 16 und ein unteres Vertikallager 17 vorhanden. Diese dienen zur Aufnahme von Kippmomenten, die auf die Windkraftanlage 1 einwirken. Gegenüber der Lagerungseinrichtung 8 ist in 1 eine Generatoreinrichtung 7 dargestellt.
Diese Generatoreinrichtung 7 ist ähnlich wie die Lagerungseinrichtung 8 beispielsweise an einem Stahlpfosten befestigt, der im Untergrund verankert ist. Zur Übertragung der Rotationsbewegung der Basisstruktur 6 auf den Generator ist ein Rad 19 vorgesehen. Dieses wird durch eine Federwippe an die Basisstruktur 6 gedrückt, so dass die Rotation der Basisstruktur 6 auf das Rad 19 übertragen wird. Über ein nicht dargestelltes Getriebe wird die Rotation des Rades zur Stromerzeugung auf den Generator übertragen.
Sowohl an der Lagerungseinrichtung 8 wie auch an der Generatoreinrichtung 7, die auch als Funktionsblock bezeichnet werden kann, sind in dieser Ausführungsform Sensoren vorgesehen. Diese Sensoren können zur Ermittlung der Drehgeschwindigkeit der Basisstruktur 6 dienen. Ebenso ist es möglich, jeweils Temperatursensoren vorzusehen. Auch an der mastartigen Trägereinrichtung 5 können Sensoren angebracht werden. Hier bietet sich beispielsweise einer Windgeschwindigkeitseinrichtung an, um die Windgeschwindigkeit zu überwachen, und so die Wind kraftanlage 1 bei Sturm abbremsen oder komplett anhalten zu können.
Die erfindungsgemäße Windkraftanlage bietet somit ein einfaches Konzept, welches durch eine mehrfach redundante Auslegung eine hohe Verfügbarkeit aufweist.

Claims

Windkraftanlage (1) mit einem Rotor (2), der eine im Wesentlichen vertikale Rotationsachse (11) und eine Mehrzahl von Rotor-Flügelblättern (3) aufweist, und mit einer mastartigen Trägereinrichtung (5), welche den Rotor (2) trägt, dadurch gekennzeichnet, dass die mastartige Trägereinrichtung (5) in ihrem oberen Bereich mit dem Rotor (2) in einer rotativen Wirkverbindung steht, dass im unteren Bereich der mastartigen Trägereinrichtung (5) eine kreis- oder ringförmige Basisstruktur (6) vorgesehen ist, die in drehmomentübertragender Wirkverbindung mit der mastartigen Trägereinrichtung (5) steht und dass die Basisstruktur (6) mit Lagerungseinrichtungen (8) in Verbindung steht, und dass Funktionseinrichtungen, insbesondere Generator- (7) und Bremseinrichtungen, mit der Basisstruktur (6) in Wirkverbindung bringbar sind.
Windkraftanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (2) nach dem Darrieus-Prinzip, insbesondere als ein H-Darrieus-Rotor, ausgeführt ist.
Windkraftanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mastartige Trägereinrichtung (5) aus mehreren, insbesondere teleskopierbaren, Stufensegmenten (13) aufgebaut ist.
Windkraftanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mastartige Trägereinrichtung (5), insbesondere hydraulisch oder pneumatisch, aus- und einfahrbar ausgeführt ist.
Windkraftanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere dezentrale Lagerungseinrichtungen (8), bevorzugt drei oder vier Lagerungseinrichtungen (8), mit gleichem Winkelabstand um die Basisstruktur (6) verteilt, vorgesehen sind.
Windkraftanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerungseinrichtungen (8) jeweils mindestens ein Radiallager (15), und/oder ein oberes (16) und ein unteres (17) Vertikallager für die Basisstruktur (6) aufweisen.
Windkraftanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Generatoreinrichtung (7) Mittel zum Aufnehmen der Rotationsbewegung der Basisstruktur (6) aufweist, insbesondere in Form eines oder mehrerer mit der Basisstruktur (6) in Anlage oder Eingriff bringbarer Friktionskörper (19).
Windkraftanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Basisstruktur (6) zahnradartig ausgeführt ist, dass die Generatoreinrichtung (7) Mittel zum Aufnehmen der Rotationsbewegung der ring- oder kreisförmigen Basisstruktur aufweist, und dass die Mittel als Ritzel zum Eingriff in die Zähne der zahnradartigen Basisstruktur ausgeführt sind.
Windkraftanlage nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Generatoreinrichtung (7) mit einer Wechseleinrichtung für fliegenden Wechsel ausgestattet ist und dass die Mittel zum Aufnehmen der Rotationsbewegung der Basisstruktur (6) mehrfach vorgesehen sind, wobei jeweils mindestens eines der Mittel in Wirkverbindung mit der Basisstruktur (6) steht oder bringbar ist.
Windkraftanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass im Randbereich der Rotor-Flügelblätter (3) Profilkörper oder Endscheiben (21) vorgesehen sind.
Windkraftanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass im Endbereich der Rotor-Flügelblätter (3) Positionslichter vorgesehen sind.
Windkraftanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass in bzw. an dem Rotor (2) und/oder der mastartigen Trägereinrichtung (5) Mittel zum Ableiten von Blitzen vorgesehen sind, die nicht durch bzw. um Wälzlager geführt sein müssen, und dass zur Erdung der Mittel zum Ableiten ein Schleifkontakt zwischen der Basisstruktur (6) und einer geerdeten Einrichtung, insbesondere dem Erdboden, vorgesehen ist.