WO2008131719A2 - Suspended wind power plant comprising a wind concentrator - Google Patents

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    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/36Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis

Definitions

  • the invention relates to a wind power plant having a ground station and a missile connected to the ground station, which has at least one rotor and a generator connected to the rotor. According to a second aspect, the invention relates to a method for operating a wind turbine.
  • a ground station for example via a wire with a missile on which a rotor for generating electrical power is mounted.
  • a wind energy plant of the company Menn which has a helium-filled balloon, on the circumference of which turbine blade-like protuberances are provided.
  • the balloon is lighter than air due to its helium filling and is allowed to rise on a rope. Due to the wind, the balloon starts to spin, which is why a generator connected to the rope and the balloon generates electricity.
  • the electricity is conducted to the ground via a cable connected to the cable.
  • a disadvantage of this wind turbine is that it has a comparatively low speed, so that only a low efficiency is achievable. It is therefore only in rare cases with such a system economically generate electricity.
  • the invention has for its object to overcome disadvantages in the prior art.
  • the invention solves the problem by a generic wind turbine, which has a cooperating with the rotor wind concentrator.
  • An advantage of the invention is that due to the wind concentrator, a comparatively small rotor diameter can be selected, which achieves a high speed. For this reason, advantageously, a comparatively small generator can be used. A small rotor also makes lower demands on the materials to be used, since only a smaller weight must be collected.
  • the wind power plant according to the invention can easily be operated at high altitudes, for example beyond the Prandtl or the Ekman layer. Beyond these layers, the atmosphere has less turbulence, so that mechanical peak loads of wind turbines are avoided. This increases the life of the wind turbine. It is also advantageous that the wind concentrator can be realized with simple means. Movable components are expendable, so that the wind concentrator wears little and is easy to manufacture. The wind concentrator also means that the wind turbine starts up even at low wind speeds, which means that only minimal downtimes occur.
  • a ground station is understood in particular to mean any component of the wind power plant which is designed to fix the missile relative to the earth.
  • the ground station can be, for example, a foundation or a sufficiently heavy dimensioned ground-based mass piece.
  • the ground station may also include a pontoon secured to the sea floor via an anchoring device or a weight. It is possible, but not necessary, for the ground station to be immovable.
  • the bottom station can also be formed, for example, by a ship to which the missile is attached. In this way, the wind turbine can be used to generate power for ships and possibly act as a sail.
  • a missile is understood in particular to mean a component of the wind power plant which can float in the air without supplying external energy.
  • a rotor is understood in particular to mean any device which converts an air flow into a rotary motion.
  • Rotors are, for example, a propeller, a tangential rotor, a cross-flow rotor, a Darrieus rotor, a Savonius rotor or other designs.
  • the rotor may, but not necessarily, be single-stage, that is to say all moving parts rotate in the same direction. It is alternatively also possible that the rotor is constructed in multiple stages. For example, the rotor may be constructed in two stages and comprise two stages of propellers which rotate in opposite directions. In this way, torques can be absorbed in a simple manner.
  • a wind concentrator is understood in particular to mean a device with which wind is concentrated on the rotor.
  • a wind concentrator is designed to increase the wind speed on the rotor.
  • the missile is designed to float in the air.
  • the missile has a support body which is lighter than air and which is designed to act as a wind concentrator.
  • the advantage of this is that the support body performs two functions, namely the one hand to keep the missile without supplying external energy at an altitude above the ground, and on the other hand, to act as a wind concentrator, so that a particularly small and thus lighter rotor can be used can.
  • this dual function allows a particularly simple and elegant construction that is easy to manufacture and transport.
  • the rotor is rotatably mounted about a rotor axis of rotation
  • the support body has a streamlined, preferably a rotational elliptical, a longitudinal axis Trag economistl Kunststoffsachse central body, wherein the support body longitudinal axis of the rotor rotational axis corresponds and wherein the rotor blades extend transversely to the axis of rotation about the central body.
  • the rotor blades protrude perpendicular to the rotor axis of rotation beyond the central body. In this way, air, which flows in the vicinity of the support longitudinal axis to the central body to, passed around the central body around the rotor blades.
  • the central body then acts as a wind concentrator
  • the support body has a rotor shell, which is arranged radially outside the rotor and forms an impeller with the rotor.
  • a disco effect is avoided in which the sunlight is shaded and illuminated in rapid succession on the earth's surface, which is very disturbing for persons staying in the area.
  • the efficiency of the rotor is also increased.
  • rotor blades of the rotor can be brought to a slipstream of the central body by moving on the rotor axis of rotation. In this position, they are no longer directed by the wind, so that no more torque is applied to the generator and it can be easily shut down.
  • the support body has a toroidal outer body, which is arranged radially outside the rotor, so that a rotor blade path of the rotor blades extends between the outer body and the central body.
  • a toroidal outer body is to be understood as meaning a body whose cross-section has a convex closed curve and which extends in an annular manner around the longitudinal axis of the support body.
  • the outer body has an elliptical or teardrop-shaped cross section. In the case of a circular cross-section results an outer body in the form of a torus.
  • the toms is thus a special case of the to- oid outer body in the sense of this description.
  • the toroidal outer body is its simple geometric shape, so that it is very easy to manufacture. Due to its shape, the toroidal outer body is also self-stabilizing. It is therefore possible, but not necessary, for the toroidal outer body to have an inner framework.
  • the outer body may be formed semi-rigid or as an impact body stabilized essentially only by an internal pressure of carrier gas present in the outer body.
  • the support body has two prismatic outer bodies which extend along parallel outer body longitudinal axes and are arranged with their outer body longitudinal axes next to one another so that between them a flow channel is formed, wherein at least two rotatable about respective rotor longitudinal axes Savonius rotors are provided and wherein the rotor longitudinal axes extend parallel to the outer body longitudinal axes and between the outer body longitudinal axes.
  • the Savonius rotors are preferably arranged such that they rotate partly in the flow passage and partly in a slipstream of the outer bodies. In this way, a particularly high efficiency of the Savonius rotor is achieved, since the part of the Savonius rotor, which moves against the wind direction, runs in the lee.
  • the central body and / or the outer body include or include a carrier gas, in particular hydrogen or helium.
  • a carrier gas in particular hydrogen or helium.
  • the advantage of hydrogen in addition to its availability is its particularly low density, so that a particularly large buoyancy is achieved. Due to the altitude of the missile, the hydrogen also poses no significant security risk.
  • Helium benefits from its non-flammability. It is possible that the support body contains both helium and hydrogen, for example in redundant, separate chambers.
  • the missile preferably comprises an electrolysis device for electrolyzing water.
  • carrier gas can be replenished in the form of hydrogen, which inevitably diffuses through an outer shell of the support body to the outside.
  • the missile is connected by means of a flexible connecting element with the ground station, such as a cable made of highly tear-resistant plastic.
  • a flexible connecting element such as a cable made of highly tear-resistant plastic.
  • Suitable examples are high-strength polyethylene fibers such as Dyneema®.
  • an electrical cable is preferably provided which is connected to the connecting element.
  • a water hose is connected to the connecting element.
  • at least one water pump is provided for pumping the water, which is fastened to the connecting element.
  • the water pump is electrically driven, for example.
  • the water pump comprises a fuel cell for converting hydrogen generated in the missile into electricity, wherein the hydrogen is connected via a gas hose, which is also attached to the connecting element.
  • a gas hose is provided to direct either hydrogen as a carrier gas to the missile or to hydrogen in the missile electrolyzed hydrogen to the ground station.
  • the central body and / or the outer body have a framework which surrounds carrier gas cells.
  • the central body and / or the outer body are designed as rigid airships.
  • the central body and / or the outer body may be formed as semi-rigid airships, in particular as Kiel Kunststoffschiffe.
  • the central body and / or the outer body are filled directly with the carrier gas. In this case, they are designed as impact airships.
  • the method according to the invention preferably comprises the step of detecting an altitude of the missile, a comparison of the altitude with a target altitude and the electrolyzing of water, so that hydrogen is produced and pumped as passing the hydrogen into the carrier body.
  • the electrolysis of the water is carried out in the missile itself.
  • FIG. 1 a shows a wind turbine according to the invention in a longitudinal section
  • FIG. 1b shows the wind power plant according to FIG. 1a in a cross section
  • Figure 2a is a schematic view of a position of rotor blades at
  • Figure 2b shows another position of rotor blades for switching off the
  • FIG. 3a shows a second embodiment of a wind turbine according to the invention in a longitudinal section
  • FIG. 3b shows the wind power plant according to FIG. 3a in a cross section
  • FIG. 4 shows a further embodiment of a wind power installation according to the invention, in which the outer body has a drop-shaped cross-section,
  • Figure 5a shows a further embodiment of an inventive
  • FIG. 5b shows a cross section through the wind power plant according to FIG. 5a
  • FIG. 6 a shows a longitudinal section through a further embodiment of a wind power plant according to the invention
  • FIG. 6b shows a cross section of the wind power plant according to FIG. 6a
  • 7a shows an embodiment for rotors for the wind power plant according to FIGS. 6a and 6b
  • FIG. 6b shows a cross section of the wind power plant according to FIG. 6a
  • 7a shows an embodiment for rotors for the wind power plant according to FIGS. 6a and 6b
  • FIG. 6b shows a cross section of the wind power plant according to FIG. 6a
  • 7a shows an embodiment for rotors for the wind power plant according to FIGS. 6a and 6b
  • FIG. 7b shows a position for the rotors according to FIG. 7a for switching off the wind power plant
  • FIG. 7c shows another position for the rotors according to FIG. 7a for switching off the wind power plant
  • FIG. 8 a shows a schematic representation of an energy transfer from the missile to the ground station
  • FIG. 8c shows a further alternative embodiment for transmitting energy from the missile to the ground station
  • FIG. 8d shows a further alternative embodiment for an energy transmission of missile to the ground station
  • FIG. 9 a shows a first possibility for regulating a buoyancy of the missile
  • FIG. 10 shows a schematic system overview for the embodiment according to FIG. 10
  • FIG. 8b shows a wind turbine 10 with a ground station 12 and a missile 14 connected to the ground station 12, which has a rotor in the form of a propeller 16 and a generator 18 connected to the propeller 16.
  • the ground station 12 is connected to a longitudinal member 22 of the missile 14 via a connecting element in the form of a retaining cable 20.
  • the longitudinal member 22 extends along a longitudinal axis L of the missile 14.
  • the propeller 16 has four rotor blades 24.1, 24.2, 24.3 and 24.4, of which the rotor blades 24.1 and 24.3 are visible in FIG. 1a.
  • the rotor blades 24 are fastened to an arm 26, which is rotatably mounted in a hub 28 about the longitudinal member 22.
  • a ring gear 30 is rigidly fixed, which meshes with a gear 32 of the generator 18.
  • the central body 34 has a scaffold, not shown in FIG. 1a, with which the longitudinal member 22 is held and which is surrounded by a substantially gas-tight envelope 36.
  • the central body 34 therefore has the structure of a Kielluftschiffs.
  • the central body 34 has an outer shape of an ellipsoid of revolution whose cross section is an ellipse. In this way, the wind W becomes effective around the
  • Center body 34 passes around and meets there on the rotor blades 24, which rotate about a rotor axis of rotation R, which corresponds to the longitudinal axis L.
  • the central body 34 comprises schematically drawn carrier gas cells 38.1, 38.2, 38.3, 38.4 which are equipped with a gas which is lighter than air, for example with hydrogen are filled, so that the missile 14 is lighter than the surrounding air and thus floats in the air.
  • the missile 14 also has a rotor shell 40, which is arranged radially outside of the propeller 16 and concentric therewith, so that the rotor shell 40 and the propeller 16 form an impeller.
  • the propeller 16 has at its radially outer ends T-shaped folds, which lead to the same effect.
  • FIG. 1b shows the wind power plant 10 according to FIG. 1a in a cross section. It can be seen that the rotor casing 40 is fastened to the central body 34 via four webs 42.1, 42.2, 42.3, 42.4.
  • FIG. 2 a shows a detailed view of the central body 34 and of the rotor blade 24. 1, which, like all other rotor blades, is arranged so as to be radially displaceable on the arm 26.
  • the rotor blade 24.1 can be flowed against by the wind W and drives the generator not shown in FIG. 2a.
  • the rotor blade 24.1 has been moved radially toward the longitudinal axis L, so that the wind W no longer encounters an attack surface and the propeller 16 stands still. In this way, the wind turbine can be easily switched off when the wind is too strong.
  • a pitch system is provided in which the rotor blades 24 are rotated about their longitudinal axis out of the wind.
  • FIG. 3 a shows an alternative embodiment of a wind power plant 10 according to the invention, in which the missile 14 does not comprise any central bodies but instead has a toroidal outer body 44.
  • the toroidal outer body 44 has an elliptical and therefore convex cross-section and is rotationally symmetrical to the longitudinal axis L. It surrounds the propeller 16 by forming a narrow radial air gap 46 and acts like the central body 34 in Figures 1a and 1b as a wind concentrator for the propeller 16th
  • the toroidal outer body 44 is constructed according to the principle of an impact airship and connected via webs not shown in Figure 3a with the side member 22.
  • FIG. 3b shows a cross section through the wind power plant according to FIG. 3a.
  • Figure 4 shows an alternative embodiment of a wind turbine 10 according to the invention, in which the toroidal outer body 44 has a teardrop-shaped cross-section.
  • a thus shaped outer body 44 has a particularly low air resistance and causes a shell turbine effect, which additionally enhances the effect as a wind concentrator.
  • FIGS. 5a and 5b show a further embodiment of a wind power plant 10 according to the invention, which is designed as a hybrid of the embodiments according to FIGS. 1a and 1b on the one hand and the embodiments according to FIGS. 3a and 3b on the other hand.
  • FIG. 6a shows a further embodiment of a wind power installation 10 according to the invention, which has a first prismatic outer body 48.1 and a second prismatic outer body 48.2, both of which extend along parallel outer body longitudinal axes A1 and A2 and which are both constructed according to the principle of a Kielluft ship.
  • the prismatic outer bodies 48.1, 48.2 are filled with a carrier gas, so that the missile 14 floats.
  • a flow channel 50 is formed, in which two Savonius rotors 52.1, 52.2 protrude, which are rotatably mounted about respective rotor longitudinal axes R1 and R2.
  • FIG. 6b shows a cross section through the wind power plant 10 according to FIG. 6a. It can be seen that the Savonius rotors 52.1, 52.2 are connected to one another in a rotationally rigid manner via left-side toothed wheels 54.1a and 54.2a or right-hand toothed wheels 54.1b and 54.2b. Via further gears 54.3a or 54.3b ste- hen the Savonius rotors 52.1, 52.2 in operation also in torsionally rigid connection with generators 56.1, 56.2.
  • Figure 7a shows schematically the two Savonius rotors 52.1, 52.2 in normal operation, i.e. during the generation of electricity. It is possible that the respective blades 58.1, 58.2 move on circular paths which overlap one another. Since the Savonius rotors 52.1, 52.2 are coupled torsionally rigid with each other, a collision of the blades 58.1 and 58.2 is not possible.
  • Figure 7b shows a rest position of the two Savonius rotors 52.1, 52.2, in which they are driven to stop the wind turbine.
  • FIG. 7c shows another possibility for immobilizing the wind turbine 10.
  • the Savonius rotors 52.1, 52.2 are moved into a lee of the prismatic outer bodies 48.1 and 48.2, so that they can no longer be flown by the wind.
  • FIG. 8 a shows a schematic representation of lines leading from the ground station 12 to the missile 14.
  • the missile 14 may have a ballast tank 60 which is connected via a water hose 62 to the ground station 12.
  • the weighting serves to control the flying height of the missile 14.
  • the carrying gas cells 38 can be connected via a gas hose 64 to a carrier gas supply in the ground station 12.
  • the generator 56 is connected to the ground station 12 via a power cable 66 for transmission of the generated power.
  • the water hose 62, the gas hose 64 and the power cable 66 are connected to the not shown in Figure 8a tether 20, which receives their weight.
  • an electrical control is provided which is adapted to detect the flying height of the missile 14 and to supply the missile 14 with load through the water hose 62 when the flying height is to be reduced.
  • Figure 8b shows an alternative embodiment in which the water hose 62 carries water into the ballast tank 60, which in turn communicates with an electrolyzer 68.
  • the electrolyzer 68 draws power from the generator 56 and thus generates hydrogen 70 which is supplied to the carrier gas cells 38. In this way, by electrolyzing water, the amount of carrier gas in the support body can be changed so that there is always enough carrier gas to keep the missile 14 in suspension.
  • There is a correspondingly established control as in the embodiment described in FIG. 8a.
  • FIG. 8 c illustrates a further alternative embodiment, in which the carrier gas cells 38 are supplied with carrier gas from the ground station 12 via the gas hose 64.
  • the control of the altitude of the missile 14 is effected by controlling the gas volume in the missile 14.
  • a correspondingly configured electrical control is provided in the ground station, which increases the gas volume of carrier gas when the missile 14 is to gain in height.
  • FIG. 8 d is an illustration of a further embodiment in which diffusion losses of carrier gas by carrier gas from the gas tube 64 are compensated.
  • the height control of the missile 14 is done as in the embodiments of Figures 8a and 8b by supplying and discharging ballast from the ballast tank 60th
  • FIG. 9a shows a further possibility for regulating the buoyancy of the missile 14.
  • carrier gas is present, which can be introduced into the carrier gas cell 38 as required. If the buoyancy is too strong, carrier gas can be discharged from the carrier gas cell 38 through an outlet 74.
  • FIG. 9b shows the possibility of the carrier gas cell 38 directly via the gas hose
  • FIG. 10 shows a synopsis of the above, wherein additionally pumps 76, 78, an uninterruptible power supply 82.1, 82.2, a hydrogen storage 84, a water storage 86 and crash warning lights 88 are shown.
  • the missile 14 has in operating position horizontally extending wings. These wings are pivotable about a horizontal axis and are designed to provide additional lift or downforce.
  • the electrical control can be arranged to control the wings so that a predetermined altitude is maintained. This prevents the wind from pushing the missile to the ground.
  • the missile may also include landing skids arranged to support the missile on the ground.

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Abstract

The invention relates to a wind power plant (10) having a ground station (12) and a flying body (14) connected to the ground station (12), said flying body comprising at least one rotor (16; 52) and a generator (18) connected to the rotor (16; 52). According to the invention, a wind concentrator (34; 40; 44; 48) is provided that interacts with the rotor (16).

Description

Windkraftanlage Wind turbine
Die Erfindung betrifft eine Windkraftanlage mit einer Bodenstation und einem mit der Bodenstation verbundenen Flugkörper, der mindestens einen Rotor und einen mit dem Rotor verbundenen Generator aufweist. Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Windkraftanlage.The invention relates to a wind power plant having a ground station and a missile connected to the ground station, which has at least one rotor and a generator connected to the rotor. According to a second aspect, the invention relates to a method for operating a wind turbine.
Um bei einer Windkraftanlage auf einen Turm verzichten zu können, ist bekannt, eine Bodenstation beispielsweise über ein Drahtseil mit einem Flugkörper zu verbinden, an dem ein Rotor zum Erzeugen von elektrischem Strom angebracht ist. Bekannt ist beispielsweise eine Windenergieanlage der Firma Ma- genn, die einen heliumgefüllten Ballon aufweist, an dessen Umfang turbinen- schaufelähnliche Ausstülpungen vorgesehen sind. Der Ballon ist aufgrund seiner Heliumfüllung leichter als Luft und wird an einem Seil steigen gelassen. Aufgrund des Windes beginnt der Ballon sich zu drehen, weshalb ein mit dem Seil und dem Ballon verbundener Generator Strom erzeugt. Der Strom wird ü- ber ein mit dem Seil verbundenes Kabel zum Boden geleitet.In order to dispense with a wind turbine on a tower, it is known to connect a ground station, for example via a wire with a missile on which a rotor for generating electrical power is mounted. For example, a wind energy plant of the company Menn is known, which has a helium-filled balloon, on the circumference of which turbine blade-like protuberances are provided. The balloon is lighter than air due to its helium filling and is allowed to rise on a rope. Due to the wind, the balloon starts to spin, which is why a generator connected to the rope and the balloon generates electricity. The electricity is conducted to the ground via a cable connected to the cable.
Nachteilig an dieser Windkraftanlage ist, dass sie eine vergleichsweise geringe Drehzahl aufweist, so dass nur ein geringer Wirkungsgrad erreichbar ist. Es lässt sich daher nur in seltenen Fällen mit einer derartigen Anlage wirtschaftlich Strom erzeugen.A disadvantage of this wind turbine is that it has a comparatively low speed, so that only a low efficiency is achievable. It is therefore only in rare cases with such a system economically generate electricity.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Nachteile im Stand der Technik zu überwinden. Die Erfindung löst das Problem durch eine gattungsgemäße Windkraftanlage, die einen mit dem Rotor zusammenwirkenden Windkonzentrator aufweist.The invention has for its object to overcome disadvantages in the prior art. The invention solves the problem by a generic wind turbine, which has a cooperating with the rotor wind concentrator.
Vorteilhaft an der Erfindung ist, dass aufgrund des Windkonzentrators ein ver- gleichsweise kleiner Rotordurchmesser gewählt werden kann, der eine hohe Drehzahl erreicht. Aus diesem Grund kann vorteilhafterweise ein vergleichsweise kleiner Generator verwendet werden. Ein kleiner Rotor stellt zudem geringere Anforderungen an die zu verwendenden Materialien, da nur eine kleinere Gewichtskraft aufgefangen werden muss.An advantage of the invention is that due to the wind concentrator, a comparatively small rotor diameter can be selected, which achieves a high speed. For this reason, advantageously, a comparatively small generator can be used. A small rotor also makes lower demands on the materials to be used, since only a smaller weight must be collected.
Vorteilhaft ist zudem, dass die erfindungsgemäße Windkraftanlage leicht in großen Höhen, beispielsweise jenseits der Prandtl- bzw. der Ekman-Schicht betrieben werden kann. Jenseits dieser Schichten weist die Atmosphäre weniger Turbulenzen auf, so dass mechanische Spitzenbelastungen der Windkraft- anläge vermieden werden. Das erhöht die Lebensdauer der Windkraftanlage. Vorteilhaft ist zudem, dass der Windkonzentrator mit einfachen Mitteln realisierbar ist. Bewegliche Bestandteile sind entbehrlich, so dass der Windkonzentrator wenig verschleißt und leicht zu fertigen ist. Der Windkonzentrator führt zudem dazu, dass die Windkraftanlage auch bei kleinen Windgeschwindigkeiten an- läuft und daher nur geringe Stillstandszeiten auftreten.It is also advantageous that the wind power plant according to the invention can easily be operated at high altitudes, for example beyond the Prandtl or the Ekman layer. Beyond these layers, the atmosphere has less turbulence, so that mechanical peak loads of wind turbines are avoided. This increases the life of the wind turbine. It is also advantageous that the wind concentrator can be realized with simple means. Movable components are expendable, so that the wind concentrator wears little and is easy to manufacture. The wind concentrator also means that the wind turbine starts up even at low wind speeds, which means that only minimal downtimes occur.
Unter einer Bodenstation wird im Rahmen der vorliegenden Beschreibung insbesondere jede Komponente der Windkraftanlage verstanden, die dazu ausgebildet ist, um den Flugkörper relativ zur Erde zu fixieren. Die Bodenstation kann beispielsweise ein Fundament oder ein hinreichend schwer dimensioniertes, auf der Erde liegendes Massenstück sein. Für eine Anwendung auf hoher See kann die Bodenstation auch einen Ponton umfassen, der über eine Verankerungsvorrichtung oder ein Gewicht am Meeresboden befestigt ist. Es ist möglich, nicht aber notwendig, dass die Bodenstation unbeweglich ausgebildet ist. Die Bo- denstation kann beispielsweise auch durch ein Schiff gebildet sein, an dem der Flugkörper befestigt ist. Auf diese Weise kann die Windkraftanlage dazu ver- wendet werden, um Strom für Schiffe zu erzeugen und gegebenenfalls zusätzlich als Segel zu wirken.In the context of the present description, a ground station is understood in particular to mean any component of the wind power plant which is designed to fix the missile relative to the earth. The ground station can be, for example, a foundation or a sufficiently heavy dimensioned ground-based mass piece. For a high seas application, the ground station may also include a pontoon secured to the sea floor via an anchoring device or a weight. It is possible, but not necessary, for the ground station to be immovable. The bottom station can also be formed, for example, by a ship to which the missile is attached. In this way, the wind turbine can be used to generate power for ships and possibly act as a sail.
Unter einem Flugkörper wird insbesondere eine Komponente der Windkraftan- läge verstanden, die ohne Zuführung externer Energie in der Luft schweben kann.A missile is understood in particular to mean a component of the wind power plant which can float in the air without supplying external energy.
Unter einem Rotor wird insbesondere jede Vorrichtung verstanden, die einen Luftstrom in eine Drehbewegung umwandelt. Rotoren sind beispielsweise ein Propeller, ein Tangentialrotor, ein Querstromrotor, ein Darrieus-Rotor, ein Sa- vonius-Rotor oder sonstige Bauformen. Der Rotor kann, muss aber nicht notwendigerweise, einstufig ausgebildet sein, d.h., dass sich alle beweglichen Teile in die gleiche Richtung drehen. Es ist alternativ auch möglich, dass der Rotor mehrstufig aufgebaut ist. Beispielsweise kann der Rotor zweistufig aufgebaut sein und zwei Propellerstufen umfassen, die sich gegenläufig drehen. Auf diese Weise können auf einfache Weise Drehmomente aufgefangen werden.A rotor is understood in particular to mean any device which converts an air flow into a rotary motion. Rotors are, for example, a propeller, a tangential rotor, a cross-flow rotor, a Darrieus rotor, a Savonius rotor or other designs. The rotor may, but not necessarily, be single-stage, that is to say all moving parts rotate in the same direction. It is alternatively also possible that the rotor is constructed in multiple stages. For example, the rotor may be constructed in two stages and comprise two stages of propellers which rotate in opposite directions. In this way, torques can be absorbed in a simple manner.
Unter einem Windkonzentrator wird insbesondere eine Vorrichtung verstanden, mit der Wind auf den Rotor gebündelt wird. Ein Windkonzentrator ist ausgebil- det, um die Windgeschwindigkeit am Rotor zu erhöhen.A wind concentrator is understood in particular to mean a device with which wind is concentrated on the rotor. A wind concentrator is designed to increase the wind speed on the rotor.
In einer bevorzugten Ausführuπgsform ist der Flugkörper ausgebildet, um in der Luft zu schweben. Insbesondere besitzt der Flugkörper einen Tragkörper, der leichter als Luft ist und der ausgebildet ist, um als Windkonzentrator zu wirken. Vorteilhaft hieran ist, dass der Tragkörper zwei Funktionen wahrnimmt, nämlich einerseits die, den Flugkörper ohne Zuführung externer Energie auf einer Flughöhe oberhalb des Erdbodens zu halten, und andererseits die, als Windkonzentrator zu wirken, so dass ein besonders kleiner und damit leichter Rotor verwendet werden kann. Gleichzeitig ermöglicht diese doppelte Funktion eine besonders einfache und elegante Konstruktion, die einfach zu fertigen und zu transportieren ist. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Rotor um eine Rotordrehachse drehbar gelagert, wobei der Tragkörper einen stromlinienförmigen, bevorzugterweise einen rotationselliptischen, eine Tragkörperlängsachse aufweisenden Zentralkörper besitzt, wobei die Tragkörperlängsachse der Rotordrehachse ent- spricht und wobei die Rotorblätter quer zur Rotordrehachse über den Zentralkörper hinausragen. Beispielsweise ragen die Rotorblätter senkrecht zur Rotordrehachse über den Zentralkörper hinaus. Auf diese Weise wird Luft, die in der Nähe der Tragkörperlängsachse auf den Zentralkörper zu strömt, um den Zentralkörper herum auf die Rotorblätter geleitet. Der Zentralkörper wirkt dann als WindkonzentratorIn a preferred embodiment, the missile is designed to float in the air. In particular, the missile has a support body which is lighter than air and which is designed to act as a wind concentrator. The advantage of this is that the support body performs two functions, namely the one hand to keep the missile without supplying external energy at an altitude above the ground, and on the other hand, to act as a wind concentrator, so that a particularly small and thus lighter rotor can be used can. At the same time, this dual function allows a particularly simple and elegant construction that is easy to manufacture and transport. In a preferred embodiment, the rotor is rotatably mounted about a rotor axis of rotation, wherein the support body has a streamlined, preferably a rotational elliptical, a longitudinal axis Tragkörperlängsachse central body, wherein the support body longitudinal axis of the rotor rotational axis corresponds and wherein the rotor blades extend transversely to the axis of rotation about the central body. For example, the rotor blades protrude perpendicular to the rotor axis of rotation beyond the central body. In this way, air, which flows in the vicinity of the support longitudinal axis to the central body to, passed around the central body around the rotor blades. The central body then acts as a wind concentrator
Besonders bevorzugt besitzt der Tragkörper einen Rotormantel, der radial außerhalb des Rotors angeordnet ist und mit dem Rotor einen Impeller bildet. Auf diese Weise wird ein Discoeffekt vermieden, bei dem auf der Erdoberfläche das Sonnenlicht in schneller Folge beschattet und beleuchtet wird, was für sich in dem Gebiet aufhaltende Personen sehr störend ist. Vorteilhafterweise wird zudem der Wirkungsgrad des Rotors erhöht.Particularly preferably, the support body has a rotor shell, which is arranged radially outside the rotor and forms an impeller with the rotor. In this way, a disco effect is avoided in which the sunlight is shaded and illuminated in rapid succession on the earth's surface, which is very disturbing for persons staying in the area. Advantageously, the efficiency of the rotor is also increased.
Um die Windkraftanlage bei übermäßig starkem Wind abschalten zu können, sind Rotorblätter des Rotors, insbesondere alle Rotorblätter, durch Bewegen auf die Rotordrehachse zu in einen Windschatten des Zentral körpers bringbar. In dieser Position erfahren sie keine gerichtete Anströmung mehr durch den Wind, so dass kein Drehmoment mehr am Generator anliegt und dieser so leicht stillgelegt werden kann.To be able to switch off the wind turbine with excessively strong wind, rotor blades of the rotor, in particular all rotor blades, can be brought to a slipstream of the central body by moving on the rotor axis of rotation. In this position, they are no longer directed by the wind, so that no more torque is applied to the generator and it can be easily shut down.
Bevorzugt besitzt der Tragkörper einen toroidalen Außenkörper, der radial außerhalb des Rotors angeordnet ist, so dass eine Rotorblattbahn der Rotorblätter zwischen dem Außenkörper und dem Zentralkörper verläuft. Unter einem toroidalen Außenkörper ist ein Körper zu verstehen, dessen Querschnitt eine kon- vexe geschlossene Kurve hat und der ringförmig um die Tragkörperlängsachse verläuft. Beispielsweise hat der Außenkörper einen elliptischen oder tropfenförmigen Querschnitt. Für den Fall eines kreisförmigen Querschnitts ergibt sich ein Außenkörper in Form eines Torus. Der Toms ist also ein Sonderfall des to- roidalen Außenkörpers im Sinne dieser Beschreibung.Preferably, the support body has a toroidal outer body, which is arranged radially outside the rotor, so that a rotor blade path of the rotor blades extends between the outer body and the central body. A toroidal outer body is to be understood as meaning a body whose cross-section has a convex closed curve and which extends in an annular manner around the longitudinal axis of the support body. For example, the outer body has an elliptical or teardrop-shaped cross section. In the case of a circular cross-section results an outer body in the form of a torus. The toms is thus a special case of the to- oid outer body in the sense of this description.
Vorteilhaft an einem derartig gestalteten toroidalen Außenkörper ist dessen ein- fache geometrische Gestalt, so dass er sehr leicht zu fertigen ist. Aufgrund seiner Form ist der toroidale Außenkörper zudem selbststabilisierend. Es ist daher möglich, nicht aber notwendig, dass der toroidale Außenkörper ein Innengerüst aufweist. Der Außenkörper kann insbesondere halbstarr oder als im Wesentlichen nur durch einen Innendruck von in dem Außenkörper vorhandenem Trag- gas stabilisierter Prallkörper ausgebildet sein.An advantage of such a designed toroidal outer body is its simple geometric shape, so that it is very easy to manufacture. Due to its shape, the toroidal outer body is also self-stabilizing. It is therefore possible, but not necessary, for the toroidal outer body to have an inner framework. In particular, the outer body may be formed semi-rigid or as an impact body stabilized essentially only by an internal pressure of carrier gas present in the outer body.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform besitzt der Tragkörper zwei prismatische Außenkörper, die sich entlang paralleler Außenkörper-Längsachsen erstrecken und mit ihren Außenkörper-Längsachsen nebeneinander so ange- ordnet sind, dass zwischen ihnen ein Strömungskanal gebildet ist, wobei mindestens zwei um jeweilige Rotorlängsachsen drehbare Savonius-Rotoren vorgesehen sind und wobei die Rotorlängsachsen parallel zu den Außenkörper- Längsachsen und zwischen den Außenkörper-Längsachsen verlaufen.According to an alternative embodiment, the support body has two prismatic outer bodies which extend along parallel outer body longitudinal axes and are arranged with their outer body longitudinal axes next to one another so that between them a flow channel is formed, wherein at least two rotatable about respective rotor longitudinal axes Savonius rotors are provided and wherein the rotor longitudinal axes extend parallel to the outer body longitudinal axes and between the outer body longitudinal axes.
Bevorzugt sind die Savonius-Rotoren so angeordnet, dass sie teilweise im Strö- muπgskanal und teilweise in einem Windschatten der Außenkörper rotieren. Auf diese Weise wird ein besonders hoher Wirkungsgrad des Savonius-Rotors erreicht, da der Teil des Savonius-Rotors, der sich entgegen der Windrichtung bewegt, im Windschatten läuft.The Savonius rotors are preferably arranged such that they rotate partly in the flow passage and partly in a slipstream of the outer bodies. In this way, a particularly high efficiency of the Savonius rotor is achieved, since the part of the Savonius rotor, which moves against the wind direction, runs in the lee.
Es ist bevorzugt, dass der Zentralkörper und/oder der Außenkörper ein Traggas, insbesondere Wasserstoff oder Helium beinhaltet bzw. beinhalten. Vorteilhaft an dem Wasserstoff ist neben seiner Verfügbarkeit seine besonders geringe Dichte, so dass ein besonders großer Auftrieb erreicht wird. Aufgrund der Flughöhe des Flugkörpers stellt der Wasserstoff zudem kein signifikantes Sicherheitsrisiko dar. Vorteilhaft am Helium ist dessen Unbrennbarkeit. Es ist möglich, dass der Tragkörper sowohl Helium als auch Wasserstoff, beispielsweise in redundanten, getrennten Kammern, enthält.It is preferred that the central body and / or the outer body include or include a carrier gas, in particular hydrogen or helium. The advantage of hydrogen in addition to its availability is its particularly low density, so that a particularly large buoyancy is achieved. Due to the altitude of the missile, the hydrogen also poses no significant security risk. Helium benefits from its non-flammability. It is possible that the support body contains both helium and hydrogen, for example in redundant, separate chambers.
Bevorzugt umfasst der Flugkörper eine Elektrolysevorrichtung zum Elektrolysie- ren von Wasser. Auf diese Weise kann Traggas in Form von Wasserstoff nachgeliefert werden, der unvermeidlicherweise durch eine Außenhülle des Tragkörpers nach außen diffundiert.The missile preferably comprises an electrolysis device for electrolyzing water. In this way, carrier gas can be replenished in the form of hydrogen, which inevitably diffuses through an outer shell of the support body to the outside.
Bevorzugt ist der Flugkörper mittels eines flexiblen Verbindungselements mit der Bodenstation verbunden, beispielsweise einem Kabel aus hochreißfestem Kunststoff. Geeignet sind beispielsweise hochfeste Polyethylenfasern wie Dy- neema®.Preferably, the missile is connected by means of a flexible connecting element with the ground station, such as a cable made of highly tear-resistant plastic. Suitable examples are high-strength polyethylene fibers such as Dyneema®.
Zum Ableiten von elektrischem Strom, der vom Generator erzeugt worden ist, ist bevorzugt ein elektrisches Kabel vorgesehen, das mit dem Verbindungselement verbunden ist. Zum Nachliefern von Wasser zu der Elektrolysevorrichtung ist beispielsweise ein Wasserschlauch mit dem Verbindungselement verbunden. Um Wasser im Wasserschlauch über große Höhen pumpen zu können, ohne dass der Wasserschlauch eine große Druckfestigkeit besitzen muss, ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform mindestens eine Wasserpumpe zum Pumpen des Wassers vorgesehen, die an dem Verbindungselement befestigt ist. Die Wasserpumpe wird beispielsweise elektrisch angetrieben. Alternativ umfasst die Wasserpumpe eine Brennstoffzelle zum Umwandeln von in dem Flugkörper erzeugten Wasserstoff in Strom, wobei der Wasserstoff über einen Gasschlauch angeschlossen ist, der ebenfalls am Verbindungselement befestigt ist. Es ist zudem möglich, dass ein Gasschlauch vorgesehen ist, um entweder Wasserstoff als Traggas zum Flugkörper oder um im Flugkörper elektrolysierten Wasserstoff zur Bodenstation zu leiten.For deriving electrical power generated by the generator, an electrical cable is preferably provided which is connected to the connecting element. For subsequent delivery of water to the electrolysis device, for example, a water hose is connected to the connecting element. In order to be able to pump water in the water hose over great heights without the water hose having to have a high compressive strength, according to a preferred embodiment, at least one water pump is provided for pumping the water, which is fastened to the connecting element. The water pump is electrically driven, for example. Alternatively, the water pump comprises a fuel cell for converting hydrogen generated in the missile into electricity, wherein the hydrogen is connected via a gas hose, which is also attached to the connecting element. It is also possible that a gas hose is provided to direct either hydrogen as a carrier gas to the missile or to hydrogen in the missile electrolyzed hydrogen to the ground station.
Gemäß einer Ausführungsform besitzen der Zentralkörper und/oder der Außenkörper ein Gerüst, das Traggaszellen umgibt. In anderen Worten sind der Zentralkörper und/oder der Außenkörper als Starrluftschiffe ausgebildet. Alternativ können der Zentralkörper und/oder der Außenkörper als halbstarre Luftschiffe, insbesondere als Kielluftschiffe ausgebildet sein. Gemäß einer weiteren Alternative sind der Zentralkörper und/oder der Außenkörper unmittelbar mit dem Traggas gefüllt. In diesem Fall sind sie als Prallluftschiffe ausgebildet.According to one embodiment, the central body and / or the outer body have a framework which surrounds carrier gas cells. In other words, the central body and / or the outer body are designed as rigid airships. alternative the central body and / or the outer body may be formed as semi-rigid airships, in particular as Kielluftschiffe. According to a further alternative, the central body and / or the outer body are filled directly with the carrier gas. In this case, they are designed as impact airships.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst bevorzugt den Schritt des Erfassens einer Flughöhe des Flugkörpers, eines Vergleichs der Flughöhe mit einer Soll- Flughöhe und des Elektrolysierens von Wasser, so dass Wasserstoff entsteht und als Leiten des Wasserstoffs in den Tragkörper pumpt. Günstigerweise wird das Elektrolysieren des Wassers im Flugkörper selbst durchgeführt. The method according to the invention preferably comprises the step of detecting an altitude of the missile, a comparison of the altitude with a target altitude and the electrolyzing of water, so that hydrogen is produced and pumped as passing the hydrogen into the carrier body. Conveniently, the electrolysis of the water is carried out in the missile itself.
Im Folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt:Embodiments of the invention will be explained in more detail below with reference to the accompanying drawings. Showing:
Figur 1a eine erfindungsgemäße Windkraftanlage in einem Längsschnitt,FIG. 1 a shows a wind turbine according to the invention in a longitudinal section,
Figur 1b die Windkraftanlage gemäß Figur 1a in einem Querschnitt,FIG. 1b shows the wind power plant according to FIG. 1a in a cross section,
Figur 2a eine schematische Ansicht einer Stellung von Rotorblättern beiFigure 2a is a schematic view of a position of rotor blades at
Normalbetrieb,Normal operation,
Figur 2b eine weitere Stellung von Rotorblättern zum Abschalten derFigure 2b shows another position of rotor blades for switching off the
Windkraftanlage,Wind Turbine
Figur 3a eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Windkraftanlage in einem Längsschnitt,3a shows a second embodiment of a wind turbine according to the invention in a longitudinal section,
Figur 3b die Windkraftanlage nach Figur 3a in einem Querschnitt,FIG. 3b shows the wind power plant according to FIG. 3a in a cross section,
Figur 4 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Wind- kraftanlage, bei der der Außenkörper einen tropfenförmigen Querschnitt hat,FIG. 4 shows a further embodiment of a wind power installation according to the invention, in which the outer body has a drop-shaped cross-section,
Figur 5a eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßenFigure 5a shows a further embodiment of an inventive
Windkraftanlage in einem Längsschnitt,Wind turbine in a longitudinal section,
Figur 5b ein Querschnitt durch die Windkraftanlage nach Figur 5a,FIG. 5b shows a cross section through the wind power plant according to FIG. 5a,
Figur 6a einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Windkraftanlage,FIG. 6 a shows a longitudinal section through a further embodiment of a wind power plant according to the invention,
Figur 6b einen Querschnitt der Windkraftanlage nach Figur 6a, Figur 7a eine Ausführungsform für Rotoren für die Windkraftanlage gemäß den Figuren 6a und 6b,FIG. 6b shows a cross section of the wind power plant according to FIG. 6a, 7a shows an embodiment for rotors for the wind power plant according to FIGS. 6a and 6b, FIG.
Figur 7b eine Stellung für die Rotoren gemäß der Figur 7a zum Abschalten der Windkraftanlage,FIG. 7b shows a position for the rotors according to FIG. 7a for switching off the wind power plant,
Figur 7c eine weitere Stellung für die Rotoren gemäß der Figur 7a zum Abschalten der Windkraftanlage,FIG. 7c shows another position for the rotors according to FIG. 7a for switching off the wind power plant,
Figur 8a eine schematische Darstellung für eine Energieübertragung von dem Flugkörper zu der Bodenstation,FIG. 8 a shows a schematic representation of an energy transfer from the missile to the ground station,
Figur 8b eine alternative Ausführungsform für eine Energieübertragung von8b shows an alternative embodiment for an energy transfer of
Flugkörper zur Bodenstation,Missile to ground station,
Figur 8c eine weitere alternative Ausführungsform für eine Energieübertragung von Flugkörper zur Bodenstation,FIG. 8c shows a further alternative embodiment for transmitting energy from the missile to the ground station,
Figur 8d eine weitere alternative Ausführungsform für eine Energieübertra- gung von Flugkörper zur Bodenstation,FIG. 8d shows a further alternative embodiment for an energy transmission of missile to the ground station,
Figur 9a eine erste Möglichkeit zum Regeln eines Auftriebs des Flugkörpers,FIG. 9 a shows a first possibility for regulating a buoyancy of the missile,
Figur 9b eine weitere Möglichkeit zum Regeln des Auftriebs des Flugkörpers undFigure 9b another way to regulate the buoyancy of the missile and
Figur 10 eine schematische Systemübersicht für die Ausführungsform nachFIG. 10 shows a schematic system overview for the embodiment according to FIG
Figur 8b. Figur 1 zeigt eine Windkraftanlage 10 mit einer Bodenstation 12 und einem mit der Bodenstation 12 verbundenen Flugkörper 14, der einen Rotor in Form eines Propellers 16 und einen mit dem Propeller 16 verbundenen Generator 18 besitzt. Die Bodenstation 12 ist über ein Verbindungselement in Form eines Halte- seils 20 mit einem Längsträger 22 des Flugkörpers 14 verbunden. Der Längsträger 22 erstreckt sich entlang einer Längsachse L des Flugkörpers 14.FIG. 8b. FIG. 1 shows a wind turbine 10 with a ground station 12 and a missile 14 connected to the ground station 12, which has a rotor in the form of a propeller 16 and a generator 18 connected to the propeller 16. The ground station 12 is connected to a longitudinal member 22 of the missile 14 via a connecting element in the form of a retaining cable 20. The longitudinal member 22 extends along a longitudinal axis L of the missile 14.
Der Propeller 16 besitzt vier Rotorblätter 24.1, 24.2, 24.3 und 24.4, von denen in Figur 1a die Rotorblätter 24.1 und 24.3 sichtbar sind. Im Folgenden bezeich- nen Bezugszeichen ohne Zählsuffix das jeweilige Objekt als solches. Die Rotorblätter 24 sind an einem Arm 26 befestigt, der in einer Nabe 28 um den Längsträger 22 drehbar gelagert ist. An dem Arm 26 ist ein Zahnkranz 30 starr befestigt, der mit einem Zahnrad 32 des Generators 18 kämmt.The propeller 16 has four rotor blades 24.1, 24.2, 24.3 and 24.4, of which the rotor blades 24.1 and 24.3 are visible in FIG. 1a. In the following, reference signs without counting suffix designate the respective object as such. The rotor blades 24 are fastened to an arm 26, which is rotatably mounted in a hub 28 about the longitudinal member 22. On the arm 26, a ring gear 30 is rigidly fixed, which meshes with a gear 32 of the generator 18.
Im Folgenden bezeichnen Bezugszeichen ohne Zählsuffix das entsprechende Objekt als solches. Die Rotorblätter 24 ragen über einen Zentralkörper 34 des Flugkörpers 14 hinaus, so dass sie von Wind, der durch Pfeile W angedeutet ist, angeströmt werden können, der vom Zentralkörper 34 abgelenkt wird.In the following reference numerals without Zählsuffix denote the corresponding object as such. The rotor blades 24 project beyond a central body 34 of the missile 14, so that they can be flowed by wind, which is indicated by arrows W, which is deflected from the central body 34.
Der Zentralkörper 34 besitzt ein in Figur 1a nicht eingezeichnetes Gerüst, mit dem der Längsträger 22 gehaltert ist und das von einer im Wesentlichen gasdichten Hülle 36 umgeben ist. Der Zentralkörper 34 besitzt daher den Aufbau eines Kielluftschiffs.The central body 34 has a scaffold, not shown in FIG. 1a, with which the longitudinal member 22 is held and which is surrounded by a substantially gas-tight envelope 36. The central body 34 therefore has the structure of a Kielluftschiffs.
Der Zentralkörper 34 hat eine äußere Gestalt eines Rotationsellipsoiden, dessen Querschnitt eine Ellipse ist. Auf diese Weise wird der Wind W effektiv um denThe central body 34 has an outer shape of an ellipsoid of revolution whose cross section is an ellipse. In this way, the wind W becomes effective around the
Zentralkörper 34 herum geleitet und trifft dort auf die Rotorblätter 24, die um eine Rotordrehachse R rotieren, die der Längsachse L entspricht. Der Zentral- körper 34 umfasst schematisch eingezeichnete Traggaszellen 38.1 , 38.2, 38.3, 38.4, die mit einem Gas, das leichter ist als Luft, beispielsweise mit Wasserstoff gefüllt sind, so dass der Flugkörper 14 leichter ist als die ihn umgebende Luft und somit in der Luft schwebt.Center body 34 passes around and meets there on the rotor blades 24, which rotate about a rotor axis of rotation R, which corresponds to the longitudinal axis L. The central body 34 comprises schematically drawn carrier gas cells 38.1, 38.2, 38.3, 38.4 which are equipped with a gas which is lighter than air, for example with hydrogen are filled, so that the missile 14 is lighter than the surrounding air and thus floats in the air.
Der Flugkörper 14 besitzt zudem einen Rotormantel 40, der radial außerhalb des Propellers 16 und konzentrisch mit diesem angeordnet ist, so dass der Rotormantel 40 und der Propeller 16 einen Impeller bilden. Alternativ besitzt der Propeller 16 an seinen radial äußeren Enden T-förmige Abkantungen, die zu dem gleichen Effekt führen.The missile 14 also has a rotor shell 40, which is arranged radially outside of the propeller 16 and concentric therewith, so that the rotor shell 40 and the propeller 16 form an impeller. Alternatively, the propeller 16 has at its radially outer ends T-shaped folds, which lead to the same effect.
Figur 1b zeigt die Windkraftanlage 10 gemäß Figur 1a in einem Querschnitt. Es ist zu erkennen, dass der Rotormantel 40 über vier Stege 42.1, 42.2, 42.3, 42.4 an dem Zentralkörper 34 befestigt ist.FIG. 1b shows the wind power plant 10 according to FIG. 1a in a cross section. It can be seen that the rotor casing 40 is fastened to the central body 34 via four webs 42.1, 42.2, 42.3, 42.4.
Figur 2a zeigt eine Detailansicht des Zentralkörpers 34 und des Rotorblatts 24.1 , das wie alle anderen Rotorblätter radial verschieblich an dem Arm 26 angeordnet ist. In der in Figur 2a gezeigten Stellung kann das Rotorblatt 24.1 vom Wind W angeströmt werden und treibt den in Figur 2a nicht eingezeichneten Generator an. In der in Figur 2b gezeigten Stellung ist das Rotorblatt 24.1 radial auf die Längsachse L zu bewegt worden, so dass der Wind W keine Angriffsflä- che mehr findet und der Propeller 16 still steht. Auf diese Weise kann die Windkraftanlage bei zu starkem Wind leicht abgeschaltet werden. Alternativ ist ein Pitchsystem vorgesehen, bei dem die Rotorblätter 24 um ihre Längsachse aus dem Wind gedreht werden.FIG. 2 a shows a detailed view of the central body 34 and of the rotor blade 24. 1, which, like all other rotor blades, is arranged so as to be radially displaceable on the arm 26. In the position shown in FIG. 2a, the rotor blade 24.1 can be flowed against by the wind W and drives the generator not shown in FIG. 2a. In the position shown in FIG. 2b, the rotor blade 24.1 has been moved radially toward the longitudinal axis L, so that the wind W no longer encounters an attack surface and the propeller 16 stands still. In this way, the wind turbine can be easily switched off when the wind is too strong. Alternatively, a pitch system is provided in which the rotor blades 24 are rotated about their longitudinal axis out of the wind.
Figur 3a zeigt eine alternative Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Windkraftanlage 10, bei der der Flugkörper 14 keine Zentralkörper umfasst sondern stattdessen einen toroidalen Außenkörper 44 besitzt. Der toroidale Außenkörper 44 hat einen elliptischen und damit konvexen Querschnitt und ist rotationssymmetrisch zur Längsachse L. Er umgibt den Propeller 16 unter BiI- düng eines schmalen radialen Luftspalts 46 und wirkt wie der Zentralkörper 34 in den Figuren 1a und 1b als Windkonzentrator für den Propeller 16. Der toroidale Außenkörper 44 ist nach dem Prinzip eines Prallluftschiffs aufgebaut und über in Figur 3a nicht eingezeichnete Stege mit dem Längsträger 22 verbunden. Durch eine Füllung mit einem Gas oder Gasgemisch, das leichter ist als Luft und das insbesondere Helium, Wasserstoff oder ein Gemisch aus beidem um- fasst, ist der Außenkörper 44 leichter als Luft, so dass der Flugkörper 14 schwebt. Figur 3b zeigt einen Querschnitt durch die Windkraftanlage gemäß Figur 3a.FIG. 3 a shows an alternative embodiment of a wind power plant 10 according to the invention, in which the missile 14 does not comprise any central bodies but instead has a toroidal outer body 44. The toroidal outer body 44 has an elliptical and therefore convex cross-section and is rotationally symmetrical to the longitudinal axis L. It surrounds the propeller 16 by forming a narrow radial air gap 46 and acts like the central body 34 in Figures 1a and 1b as a wind concentrator for the propeller 16th The toroidal outer body 44 is constructed according to the principle of an impact airship and connected via webs not shown in Figure 3a with the side member 22. By filling with a gas or gas mixture which is lighter than air and which in particular comprises helium, hydrogen or a mixture of both, the outer body 44 is lighter than air, so that the missile 14 floats. FIG. 3b shows a cross section through the wind power plant according to FIG. 3a.
Figur 4 zeigt eine alternative Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Windkraftanlage 10, bei der der toroidale Außenkörper 44 einen tropfenförmigen Querschnitt besitzt. Ein so geformter Außenkörper 44 besitzt einen besonders geringen Luftwiderstand und bewirkt einen Mantelturbineneffekt, der die Wirkung als Windkonzentrator zusätzlich verstärkt.Figure 4 shows an alternative embodiment of a wind turbine 10 according to the invention, in which the toroidal outer body 44 has a teardrop-shaped cross-section. A thus shaped outer body 44 has a particularly low air resistance and causes a shell turbine effect, which additionally enhances the effect as a wind concentrator.
Die Figuren 5a und 5b zeigen eine weitere Ausführungsform einer erfindungs- gemäßen Windkraftanlage 10, die als Hybrid der Ausführungsformen gemäß der Figuren 1a und 1b einerseits und der Ausführungsformen gemäß der Figuren 3a und 3b andererseits ausgebildet ist.FIGS. 5a and 5b show a further embodiment of a wind power plant 10 according to the invention, which is designed as a hybrid of the embodiments according to FIGS. 1a and 1b on the one hand and the embodiments according to FIGS. 3a and 3b on the other hand.
Figur 6a zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Wind- kraftanlage 10, die einen ersten prismatischen Außenkörper 48.1 und einen zweiten prismatischen Außenkörper 48.2 besitzt, die sich beide entlang paralleler Außenkörperlängsachsen A1 bzw. A2 erstrecken und die beide nach dem Prinzip eines Kielluftschiffs aufgebaut sind. Die prismatischen Außenkörper 48.1 , 48.2 sind mit einem Traggas gefüllt, so dass der Flugkörper 14 schwebt. Zwischen den prismatischen Außenkörpern 48.1 , 48.2 ist ein Strömungskanal 50 gebildet, in den zwei Savonius-Rotoren 52.1 , 52.2 hineinragen, die um jeweilige Rotorlängsachsen R1 bzw. R2 drehbar gelagert sind.FIG. 6a shows a further embodiment of a wind power installation 10 according to the invention, which has a first prismatic outer body 48.1 and a second prismatic outer body 48.2, both of which extend along parallel outer body longitudinal axes A1 and A2 and which are both constructed according to the principle of a Kielluft ship. The prismatic outer bodies 48.1, 48.2 are filled with a carrier gas, so that the missile 14 floats. Between the prismatic outer bodies 48.1, 48.2, a flow channel 50 is formed, in which two Savonius rotors 52.1, 52.2 protrude, which are rotatably mounted about respective rotor longitudinal axes R1 and R2.
Figur 6b zeigt einen Querschnitt durch die Windkraftanlage 10 gemäß Figur 6a. Es ist zu sehen, dass die Savonius-Rotoren 52.1 , 52.2 über linksseitige Zahnräder 54.1a und 54.2a bzw. rechtsseitige Zahnräder 54.1b bzw. 54.2b miteinander drehstarr verbunden sind. Über weitere Zahnräder 54.3a bzw. 54.3b ste- hen die Savonius-Rotoren 52.1 , 52.2 im Betrieb zudem in drehstarrer Verbindung mit Generatoren 56.1 , 56.2.FIG. 6b shows a cross section through the wind power plant 10 according to FIG. 6a. It can be seen that the Savonius rotors 52.1, 52.2 are connected to one another in a rotationally rigid manner via left-side toothed wheels 54.1a and 54.2a or right-hand toothed wheels 54.1b and 54.2b. Via further gears 54.3a or 54.3b ste- hen the Savonius rotors 52.1, 52.2 in operation also in torsionally rigid connection with generators 56.1, 56.2.
Figur 7a zeigt schematisch die beiden Savonius-Rotoren 52.1 , 52.2 im Normalbetrieb, d.h., während der Erzeugung von Strom. Es ist möglich, dass sich die jeweiligen Schaufeln 58.1 , 58.2 auf Kreisbahnen bewegen, die einander überlappen. Da die Savonius-Rotoren 52.1 , 52.2 drehstarr miteinander gekoppelt sind, ist eine Kollision der Schaufeln 58.1 und 58.2 nicht möglich.Figure 7a shows schematically the two Savonius rotors 52.1, 52.2 in normal operation, i.e. during the generation of electricity. It is possible that the respective blades 58.1, 58.2 move on circular paths which overlap one another. Since the Savonius rotors 52.1, 52.2 are coupled torsionally rigid with each other, a collision of the blades 58.1 and 58.2 is not possible.
Figur 7b zeigt eine Ruhestellung der beiden Savonius-Rotoren 52.1 , 52.2, in die diese gefahren werden, um die Windkraftanlage still zu setzen.Figure 7b shows a rest position of the two Savonius rotors 52.1, 52.2, in which they are driven to stop the wind turbine.
Figur 7c zeigt eine weitere Möglichkeit, um die Windkraftanlage 10 still zu setzen. Dazu werden die Savonius-Rotoren 52.1 , 52.2 in einen Windschatten der prismatischen Außenkörper 48.1 bzw. 48.2 hinein gefahren, so dass sie vom Wind nicht mehr angeströmt werden können.FIG. 7c shows another possibility for immobilizing the wind turbine 10. For this purpose, the Savonius rotors 52.1, 52.2 are moved into a lee of the prismatic outer bodies 48.1 and 48.2, so that they can no longer be flown by the wind.
Figur 8a zeigt eine schematische Darstellung von Leitungen, die von der Bodenstation 12 zum Flugkörper 14 führen. Zum Beschweren des Flugkörpers 14 kann dieser einen Ballasttank 60 besitzen, der über einen Wasserschlauch 62 mit der Bodenstation 12 verbunden ist. Das Beschweren dient der Steuerung der Flughöhe des Flugkörpers 14. Die Traggastzellen 38 können über einen Gasschlauch 64 mit einer Traggasversorgung in der Bodenstation 12 verbunden sein. Der Generator 56 ist zur Übertragung des erzeugten Stroms über ein Stromkabel 66 mit der Bodenstation 12 verbunden. Der Wasserschlauch 62, der Gasschlauch 64 und das Stromkabel 66 sind mit dem in Figur 8a nicht eingezeichneten Halteseil 20 verbunden, das deren Gewichtskraft aufnimmt. In der Bodenstation 12 ist eine elektrische Steuerung vorgesehen, die eingerichtet ist, um die Flughöhe des Flugkörpers 14 zu erfassen und dem Flugkörper 14 BaI- last durch den Wasserschlauch 62 zuzuführen, wenn die Flughöhe verringert werden soll. Figur 8b zeigt eine alternative Ausführungsform, bei der der Wasserschlauch 62 Wasser in den Ballasttank 60 befördert, der wiederum mit einer Elektrolysevorrichtung 68 in Verbindung steht. Die Elektrolysevorrichtung 68 bezieht Strom vom Generator 56 und erzeugt so Wasserstoff 70, der den Traggastzellen 38 zugeführt wird. Auf diese Weise kann durch Elektrolysieren von Wasser die Menge an Traggas im Tragkörper verändert werden, so dass stets genug Traggas vorhanden ist, um den Flugkörper 14 in der Schwebe zu halten. Es ist wie in der in Figur 8a beschriebenen Ausführungsform eine entsprechend eingerichtete Steuerung vorhanden.FIG. 8 a shows a schematic representation of lines leading from the ground station 12 to the missile 14. To weight the missile 14 may have a ballast tank 60 which is connected via a water hose 62 to the ground station 12. The weighting serves to control the flying height of the missile 14. The carrying gas cells 38 can be connected via a gas hose 64 to a carrier gas supply in the ground station 12. The generator 56 is connected to the ground station 12 via a power cable 66 for transmission of the generated power. The water hose 62, the gas hose 64 and the power cable 66 are connected to the not shown in Figure 8a tether 20, which receives their weight. In the ground station 12, an electrical control is provided which is adapted to detect the flying height of the missile 14 and to supply the missile 14 with load through the water hose 62 when the flying height is to be reduced. Figure 8b shows an alternative embodiment in which the water hose 62 carries water into the ballast tank 60, which in turn communicates with an electrolyzer 68. The electrolyzer 68 draws power from the generator 56 and thus generates hydrogen 70 which is supplied to the carrier gas cells 38. In this way, by electrolyzing water, the amount of carrier gas in the support body can be changed so that there is always enough carrier gas to keep the missile 14 in suspension. There is a correspondingly established control, as in the embodiment described in FIG. 8a.
Figur 8c stellt eine weitere alternative Ausführungsform dar, bei der die Traggaszellen 38 über den Gasschlauch 64 mit Traggas aus der Bodenstation 12 versorgt werden. Die Steuerung der Flughöhe des Flugkörpers 14 erfolgt durch Steuern des Gasvolumens im Flugkörper 14. Dazu ist in der Bodenstation eine entsprechend eingerichtete elektrische Steuerung vorgesehen, die das Gasvolumen an Traggas erhöht, wenn der Flugkörper 14 an Höhe gewinnen soll.FIG. 8 c illustrates a further alternative embodiment, in which the carrier gas cells 38 are supplied with carrier gas from the ground station 12 via the gas hose 64. The control of the altitude of the missile 14 is effected by controlling the gas volume in the missile 14. For this purpose, a correspondingly configured electrical control is provided in the ground station, which increases the gas volume of carrier gas when the missile 14 is to gain in height.
Figur 8d ist eine Darstellung einer weiteren Ausführungsform, bei der Diffusionsverluste von Traggas durch Traggas aus dem Gasschlauch 64 ausgeglichen werden. Die Höhensteuerung des Flugkörpers 14 geschieht wie bei den Ausführungsformen nach den Figuren 8a und 8b durch Zu- und Abführen von Ballast aus dem Ballasttank 60.FIG. 8 d is an illustration of a further embodiment in which diffusion losses of carrier gas by carrier gas from the gas tube 64 are compensated. The height control of the missile 14 is done as in the embodiments of Figures 8a and 8b by supplying and discharging ballast from the ballast tank 60th
Figur 9a zeigt eine weitere Möglichkeit zur Regelung des Auftriebs des Flugkör- pers 14. In einem Druckgasspeicher 72 ist Traggas vorhanden, das bei Bedarf in die Traggaszelle 38 eingeleitet werden kann. Ist der Auftrieb zu stark, kann aus der Traggaszelle 38 Traggas durch einen Auslass 74 abgelassen werden.FIG. 9a shows a further possibility for regulating the buoyancy of the missile 14. In a compressed gas storage 72, carrier gas is present, which can be introduced into the carrier gas cell 38 as required. If the buoyancy is too strong, carrier gas can be discharged from the carrier gas cell 38 through an outlet 74.
Es ist zudem möglich, über den Wasserschlauch 62 Wasser in den BallasttankIt is also possible, via the water hose 62 water in the ballast tank
60 zu pumpen und von dort wieder abzulassen.60 to pump and drain from there again.
Figur 9b zeigt die Möglichkeit, die Traggaszelle 38 direkt über den GasschlauchFIG. 9b shows the possibility of the carrier gas cell 38 directly via the gas hose
64 mit der Bodenstation 12 zu verbinden. Figur 10 zeigt eine Zusammenschau des oben Beschriebenen, wobei zusätzlich Pumpen 76, 78, eine unterbrechungsfreie Stromversorgung 82.1 , 82.2, ein Wasserstoffspeicher 84, ein Wasserspeicher 86 und Zusammenstoßwarnlichter 88 eingezeichnet sind.64 to connect to the ground station 12. FIG. 10 shows a synopsis of the above, wherein additionally pumps 76, 78, an uninterruptible power supply 82.1, 82.2, a hydrogen storage 84, a water storage 86 and crash warning lights 88 are shown.
Gemäß einer nicht gezeigten Ausführungsform der Erfindung besitzt der Flugkörper 14 in Betriebslage horizontal verlaufende Flügel. Diese Flügel sind um eine horizontale Achse schwenkbar und sind ausgebildet, um zusätzlichen Auftrieb oder Abtrieb zu erzeugen. So kann die elektrische Steuerung eingerichtet sein, um die Flügel so anzusteuern, dass eine vorgegebene Flughöhe gehalten wird. So wird verhindert, dass der Wind den Flugkörper zu Boden drückt.According to an embodiment of the invention, not shown, the missile 14 has in operating position horizontally extending wings. These wings are pivotable about a horizontal axis and are designed to provide additional lift or downforce. Thus, the electrical control can be arranged to control the wings so that a predetermined altitude is maintained. This prevents the wind from pushing the missile to the ground.
Der Flugkörper kann zudem Aufsetzkufen umfassen, die so angeordnet sind, dass sie den Flugkörper am Boden tragen können. The missile may also include landing skids arranged to support the missile on the ground.

Claims

Ansprüche claims
1. Windkraftanlage (10) mit1. Wind turbine (10) with
(a) einer Bodenstation (12) und (b) einem mit der Bodenstation (12) verbundenen Flugkörper (14), der mindestens einen Rotor (16; 52) und einen mit dem Rotor (16; 52) verbundenen Generator (18) aufweist, gekennzeichnet durch (c) einen mit dem Rotor (16) zusammenwirkenden Windkonzentrator(a) a ground station (12) and (b) a missile (14) connected to the ground station (12) having at least one rotor (16; 52) and a generator (18) connected to the rotor (16; 52) characterized by (c) a wind concentrator cooperating with the rotor (16)
(34; 40; 44; 48).(34; 40; 44; 48).
2. Windkraftanlage (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Flugkörper (14) ausgebildet ist, um in der Luft zu schweben.2. Wind power plant (10) according to claim 1, characterized in that the missile (14) is designed to float in the air.
3. Windkraftanlage (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Flugkörper (14) einen Tragkörper (34; 44; 48) besitzt, der leichter als Luft und als Windkonzentrator ausgebildet ist.3. Wind power plant (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the missile (14) has a support body (34; 44; 48) which is designed to be lighter than air and as a wind concentrator.
4. Windkraftanlage (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (16) um eine Rotordrehachse (R) drehbar gelagert ist, der Tragkörper einen, insbesondere im Wesentlichen rotationsel- lipsoiden, eine Tragkörperlängsachse (L) aufweisenden Zentral- körper (34) besitzt, wobei die Tragkörperlängsachse (L) der Rotordrehachse (R) entspricht, und die Rotorblätter (24.1, 24.2, 24.3, 24.4) quer zur Rotordrehachse (R) über den Zentralkörper (34) hinausragen.4. Wind turbine (10) according to claim 3, characterized in that the rotor (16) about a rotor axis of rotation (R) is rotatably mounted, the support body a, in particular substantially rotationally elliptical, a supporting body longitudinal axis (L) having central body ( 34), wherein the support longitudinal axis (L) of the rotor axis of rotation (R) corresponds, and the rotor blades (24.1, 24.2, 24.3, 24.4) transversely to the rotor axis of rotation (R) on the central body (34) protrude.
5. Windkraftanlage (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragkörper einen Rotormantel (40) besitzt, der radial außerhalb des Rotors (16) angeordnet ist und mit dem Rotor (16) einen Impeller bildet. 5. Wind turbine (10) according to claim 4, characterized in that the supporting body has a rotor shell (40) which is arranged radially outside of the rotor (16) and forms an impeller with the rotor (16).
6. Windkraftanlage (10) nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass Rotorblätter (24.1, 24.2, 24.3, 24.4) des Rotors (16) durch Bewegen auf die Rotordrehachse (R) zu in einen Windschatten des Zentral körpers (34) bringbar sind.6. Wind turbine (10) according to one of claims 4 or 5, characterized in that rotor blades (24.1, 24.2, 24.3, 24.4) of the rotor (16) by moving on the rotor axis of rotation (R) in a lee of the central body (34 ) are brought.
7. Windkraftanlage (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragkörper einen toroidalen Außenkörper (44) besitzt, der radial außerhalb des Rotors (16) angeordnet ist, so dass eine Rotorblattbahn der Rotorblätter (24.1 , 24.2, 24.3, 24.4) zwischen dem7. Wind turbine (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the support body has a toroidal outer body (44) which is arranged radially outside of the rotor (16), so that a rotor blade track of the rotor blades (24.1, 24.2, 24.3, 24.4) between the
Außenkörper (44) und dem Zentralkörper (34) verläuft.Outer body (44) and the central body (34) extends.
8. Windkraftanlage (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenkörper (44) einen Cw-Wert von unter 0,25 hat und insbesonde- re einen elliptischen oder tropfenförmigen Querschnitt aufweist.8. Wind turbine (10) according to claim 7, characterized in that the outer body (44) has a C w value of less than 0.25 and in particular has an elliptical or teardrop-shaped cross-section.
9. Windkraftanlage (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragkörper zwei prismatische Außenkörper (48.1 , 48.2) um- fasst, die sich entlang paralleler Außenkörper-Längsachsen (A1 ,9. wind turbine (10) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the support body comprises two prismatic outer body (48.1, 48.2), which along parallel outer body longitudinal axes (A1,
A2) erstrecken und mit ihren Außenkörper-Längsachsen (A1 , A2) nebeneinander so angeordnet sind, dass ein Strömungskanal (50) zwischen den beiden Außenkörpern (48.1, 48.2) entsteht, und dass mindestens zwei um jeweilige Rotorlängsachsen (R1 , R2) drehbare Savonius-Rotoren (52.1 , 52.2) vorgesehen sind, wobei die Rotorlängsachsen (R1, R2) parallel zu den Außenkörper-Längsachsen (A1, A2) und zwischen den Außenkörper- Längsachsen (A1 , A2) verlaufen.A2) and with their outer body longitudinal axes (A1, A2) are arranged side by side so that a flow channel (50) between the two outer bodies (48.1, 48.2) is formed, and that at least two rotatable about respective rotor longitudinal axes (R1, R2) Savonius -Rotoren (52.1, 52.2) are provided, wherein the rotor longitudinal axes (R1, R2) parallel to the outer body longitudinal axes (A1, A2) and between the outer body longitudinal axes (A1, A2).
10. Windkraftanlage (10) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Savonius-Rotoren (52.1, 52.2) so angeordnet sind, dass sie teilweise im Strömungskanal (50) und teilweise in einem Windschatten der Außenkörper (48.1 , 48.2) rotieren.10. Wind turbine (10) according to claim 9, characterized in that the Savonius rotors (52.1, 52.2) are arranged so that they partially rotate in the flow channel (50) and partially in a slipstream of the outer body (48.1, 48.2).
11. Windkraftanlage (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zentralkörper (34) und/oder der Außenkörper11. Wind power plant (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the central body (34) and / or the outer body
(44; 48.1 , 48.2) ein Traggas, insbesondere ein Wasserstoff, beinhalten bzw. beinhaltet.(44; 48.1, 48.2) contain or contain a carrier gas, in particular a hydrogen.
12. Windkraftanlage (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Flugkörper (14) eine Elektrolysevorrichtung12. Wind power plant (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the missile (14) is an electrolysis device
(68) zum Elektrolysieren von Wasser umfasst.(68) for electrolyzing water.
13. Windkraftanlage (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Flugkörper (14) mittels eines flexiblen Verbin- dungselements (20) mit der Bodenstation (12) verbunden ist.13. Wind turbine (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the missile (14) by means of a flexible connecting element (20) with the ground station (12) is connected.
14. Windkraftanlage (10) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (20) ein elektrisches Kabel (66) umfasst.14. Wind turbine (10) according to claim 13, characterized in that the connecting element (20) comprises an electrical cable (66).
15. Windkraftanlage (10) nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement einen Wasserschlauch (62) zum Transportieren von Wasser zum Flugkörper (14) umfasst.15. Wind turbine (10) according to claim 13 or 14, characterized in that the connecting element comprises a water hose (62) for transporting water to the missile (14).
16. Windkraftanlage (10) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (62) mindestens eine Wasserpumpe zum Pumpen des Wassers umfasst, wobei die Wasserpumpe insbesondere eine Brennstoffzelle umfasst.16. Wind power plant (10) according to claim 15, characterized in that the connecting element (62) comprises at least one water pump for pumping the water, wherein the water pump comprises in particular a fuel cell.
17. Windkraftanlage (10) nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (62) einen Gasschlauch17. Wind power plant (10) according to any one of claims 13 to 16, characterized in that the connecting element (62) has a gas hose
(64) zum Leiten von Wasserstoff zur Wasserpumpe und/oder zur Bodenstation (12) oder zu einer Wasserstoffpumpe umfasst. (64) for directing hydrogen to the water pump and / or to the ground station (12) or to a hydrogen pump.
18. Windkraftanlage (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zentralkörper (34) und/oder der Außenkörper (44; 48.1, 48.2) ein Gerüst besitzen bzw. besitzt, das Traggaszellen (38.1 , 38.2, 38.3, 38.4) umgibt.18. Wind turbine (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the central body (34) and / or the outer body (44; 48.1, 48.2) have or have a framework, the carrier gas cells (38.1, 38.2, 38.3, 38.4 ) surrounds.
19. Windkraftanlage (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Zentralkörper (34) und/oder der Außenkörper (44; 48.1, 48.2) als halbstarres Luftschiff, insbesondere als Kielluftschiff, aufgebaut sind.19. Wind turbine (10) according to one of claims 1 to 17, characterized in that the central body (34) and / or the outer body (44; 48.1, 48.2) are constructed as a semi-rigid airship, in particular as a Kielluftschiff.
20. Windkraftanlage (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Zentralkörper (34) und/oder der Außenkörper (44; 48.1 , 48.2) mit dem Traggas gefüllt sind.20. Wind power plant (10) according to one of claims 1 to 17, characterized in that the central body (34) and / or the outer body (44; 48.1, 48.2) are filled with the carrier gas.
21. Windkraftanlage (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine elektrische Steuerung, die eingerichtet ist zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 23 oder 24. 21. Wind power plant (10) according to one of the preceding claims, characterized by an electrical control which is set up for carrying out a method according to one of claims 23 or 24.
22. Verfahren zum Betreiben einer Windkraftanlage (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit den Schritten:22. A method of operating a wind turbine (10) according to any one of the preceding claims, comprising the steps of:
(a) Bereitstellen einer Windkraftanlage (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche,(a) providing a wind turbine (10) according to one of the preceding claims,
(b) Befüllen des Flugkörpers (14) mit einem Traggas, so dass dieser schwebt und(b) filling the missile (14) with a carrier gas so that it floats and
(c) Rotierenlassen des Rotors (16) und Erzeugen eines elektrischen Stroms mit dem Generator (18).(c) rotating the rotor (16) and generating an electrical current with the generator (18).
23. Verfahren nach Anspruch 22, gekennzeichnet durch die Schritte: (a) Erfassen einer Flughöhe des Flugkörpers (14),23. The method according to claim 22, characterized by the steps: (a) detecting an altitude of the missile (14),
(b) Vergleichen der Flughöhe mit einer Soll-Flughöhe, (c) wenn die Soll-Flughöhe unterschritten wird, Bereitstellen von Traggas aus einem Vorratsbehälter und/oder Elektrolysieren von Wasser, so dass Wasserstoff entsteht, und Leiten des Wasserstoffs in einen Tragkörper des Flugkörpers (14) und/oder Ablassen eines flüssigen Ballasts, insbesondere Wasser, aus einem im(b) comparing the altitude with a target altitude, (C) when the target altitude is exceeded, providing carrier gas from a reservoir and / or electrolyzing water so that hydrogen is formed, and passing the hydrogen into a supporting body of the missile (14) and / or discharging a liquid ballast, in particular Water, from an im
Flugkörper (14) angeordneten Ballasttank (60).Missile (14) arranged ballast tank (60).
24. Verfahren nach Anspruch 23, gekennzeichnet durch die Schritte:24. The method according to claim 23, characterized by the steps:
(a) Erfassen einer Flughöhe des Flugkörpers (14), (b) Vergleichen der Flughöhe mit einer Soll-Flughöhe(a) detecting an altitude of the missile (14), (b) comparing the altitude with a target altitude
(c) wenn die Soll-Flughöhe überschritten wird, Ablassen von Traggas aus dem Tragkörper und/oder Befüllen eines im Flugkörper (14) angeordneten Ballasttanks (60) mit flüssigem Ballast, insbesondere mit Wasser. (C) when the target altitude is exceeded, discharging carrier gas from the support body and / or filling a in the missile (14) arranged ballast tank (60) with liquid ballast, in particular with water.
PCT/DE2008/000640 2007-04-30 2008-04-15 Suspended wind power plant comprising a wind concentrator WO2008131719A2 (en)

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