AT507013A1

AT507013A1 - Mast für eine mit einem darrieus-rotor ausgestattete windenergieanlage

Info

Publication number: AT507013A1
Application number: AT10552008A
Authority: AT
Inventors: Dietmar Fuchs
Original assignee: Silent Future Tec Gmbh
Priority date: 2008-07-03
Filing date: 2008-07-03
Publication date: 2010-01-15
Also published as: AT507013B1; WO2010000006A1

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Mast für eine mit einem Darrieus-Rotor ausgestattet Windenergieanlage.

Ein Darrieus-Rotor ist eine Windkraftmaschine, durch welche Bewegungsenergie der als Wind strömenden Luft in Bewegungsenergie eines Rotors umgewandelt wird, wobei die Drehachse des Rotors im wesentlichen normal zur Strömungsrichtung des Windes liegt.

Windkraftanlagen mit einem Darrieus-Rotor sind kostengünstig und robust und vor allem für Kleinanlagen, welche beispielsweise auf Gebäudedächem aulgestellt sein können, von Vorteil, da sie auch bei häufig wechselnden Windrichtungen gut funktionieren. Eine in den wesentlichen Bereichen typische Bauweise für eine derartige Windkraftanlage ist in der DE 20 2007 010 873 U1 gezeigt.

Problematisch ist, dass es an den einzelnen Rotorblättem während einer Umdrehung zu mehreren Lastwechseln der durch den Wind hervorgerufenen, im wesentlichen horizontal ausgerichteten Kraft kommt. Durch diese Lastwechsel tritt häufig ein ein Vibrieren der Anlage auf, welches über den Mast in den Untergrund eingeleitet wird. Vor allem, wenn die Windkraftanlage auf einem Gebäudedach angebracht ist, kann dieses Vibrieren zu stark störenden Geräuschen im Gebäude führen. Um dieses Vibrieren an den Befestigungsstellen des Mastes am Untergrund zu dämpfen ist ein derart hoher Aulwand an Dämpfungselementen erforderlich, dass allein dadurch die Kosten der Anlage erheblich gesteigert werden.

Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe besteht demgegenüber darin, einen Mast für eine mittels Darrieus-Rotor arbeitende Windkraftanlage bereitzustellen, welcher bezüglich der Dämpfung von Vibrationen vorteilhaftere Eigenschaften aufweist.

Zum Lösen der Aufgabe wird der Mast aus mehreren vom Untergrund zu der den Rotor tragenden Plattform reichenden Stäben aufgebaut, wobei diese Stäbe zwischen ihren einzelnen Befestigungspunkten gekrümmt ausgeführt sind.

Indem man die Stäbe gebogen anstatt gerade ausführt, wird es einfach möglich, die Eigenschaften des Mastes als Biegeschwinger vorteilhaft auszubilden. Der Mast kann gegen Biegung relativ weich und mit einer hohen zulässigen Auslenkung ausgebildet werden, ohne dass dafür die Gefahr des statisches Versagen des gesamten Mastes oder einzelner seiner Teile in Kauf genommen werden muss.

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Damit kann der Mast harte Stöße, welche vom Rotor aus an ihn eingeleitet werden, gut abfedem und gibt diese weniger Stöße in das darunter liegende Bauwerk weiter.

Die Erfindung wird an Hand von zwei Prinzipzeichnungen veranschaulicht:

Fig. 1: zeigt eine beispielhafte Anlage in einer Schrägrissansicht

Fig. 2: zeigt den Mast allein in einer Ansicht von oben. Aus Anschaulichkeitsgründen ist von der oberen Plattform des Mastes nur die Außenkontur punktiert eingezeichnet.

Die einzelnen Stäbe 1.1 des Mastes 1 erstrecken sich von deren Fußpunkt 1.2 zu ihrem Anschlusspunkt 1.3 an der oberen Plattform 2. Die Stäbe 1.1 sind mit endlicher Krümmung (also nicht polygonartig sondern kurvig) gekrümmt ausgeführt. Der maximale Abstand zwischen einem Längenbereich eines Stabes und der geraden Sehne, welche die Stabenden verbindet, liegt in der Größenordnung von einem Zehntel der Länge eines Stabes.

Bevorzugt nimmt die Steigung der einzelnen Stäbe 1.1 mit steigender Höhe zu. Damit wird ein elegantes Aussehen erreicht.

Vor allem aus statischen Gründen hat der Fußpunkt 1.2 eines Stabes 1.1 bevorzugt einen größeren Radialabstand zur Achse des Rotors 3 als der obere Anschlusspunkt 1.3 des Stabes an der oberen Plattform 2.

Bevorzugt sind die einzelnen Stäbe 1.1 des Mastes in der Projektion auf eine zur Achse des Rotors 3 normal liegende Ebene nicht radial zur Rotorachse ausgerichtet, sondern tangential bezüglich einer konzentrisch um die Rotorachse verlaufenden Kreislinie. Das ist gleichbedeutend damit, dass zumindest die Verlängerungen der Stäbe 1.1 eine Kreiszylindermantelfläche, deren Achse mit der Rotorachse zusammenfällt tangieren. Damit wird eine gute Optik und gutes Schwingungsverhalten erreicht.

Weiter bevorzugt sind jeweils zwei Stäbe 1.1 welche zueinander entgegengesetzt geneigt sind, an einem gemeinsamen Kreuzungspunkt 1.4 miteinander verbunden. Damit ergeben sich gute statische Verhältnisse. Bei Vormontage von jeweils zwei Stäben 1.1 aneinander wird die Endmontage damit sehr einfach.

Weiter bevorzugt stehen zwei aus jeweils zwei sich kreuzenden Stäben 1.1 gebildete Stabpaare mit jeweils einem ihrer beiden Fußpunkte 1.2 knapp aneinander. Damit wird eine gute Optik und ein gutes Schwingungsverhalten erreicht.

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Weiter bevorzugt besteht der Mast 1 aus genau drei derartigen Stabpaaren, welche regelmäßig am Umfang eines um die Rotorachse konzentrisch verlaufenden Kreises angeordnet sind.

Bevorzugt sind die Stäbe Rohre mit kreisringförmiger Querschnittsfläche. Damit ergeben sich gute statische Verhältnisse, einfache Produktionsmethoden und eine gute Optik.

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NACHGEREICHT

Claims

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Patentansprüche 1. Aus mehreren Stäben aufgebauter Mast, welcher für das Halten einer mittels Dar-rieus-Rotor arbeitenden Windenergieanlage bestimmt ist, dadurch gekennzeichnet, dass tragende Stäbe (1.1) des Mastes (1), welche sich von einem Fußpunkt (1.2) des Mastes zu einer oberen Plattform (2) erstrecken, zwischen ihren einzelnen Be-festigungspunkten eine endliche, von null verschiedene Krümmung aufweisen.
2. Mast nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steigung der Stäbe (1.1) mit zunehmender Höhe kontinuierlich zunimmt.
3. Mast nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Fußpunkt (1.2) der einzelnen Stäbe (1.1) einen größeren Radialabstand zur Achse des Rotors (3) aufweist als deren oberer Anschlusspunkt (1.3) an der oberen Plattform (2).
4. Mast nach einem der bisherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Verlängerungen der einzelnen Stäbe (1.1) eine konzentrisch um die Rotorachse angeordnete Kreiszylindermantelfläche tangieren.
5. Mast nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwei entgegengesetzt zueinander geneigte Stäbe (1.1) an einem gemeinsamen Kreuzungspunkt (1.4) miteinander verbunden sind.
6. Mast nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwei aus sich kreuzenden Stäben (1.1) gebildete Stabpaare mit jeweils einem Fußpunkt (1.2) knapp aneinander stehen.
7. Mast nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass genau drei aus jeweils zwei sich kreuzenden Stäben (1.1) gebildete Stabpaare regelmäßig am Umfang eines um die Rotorachse konzentrisch verlaufenden Kreises angeordnet sind.
8. Mast nach einem der bisherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Stab (1.1) eine kreisringförmige Querschnittsfläche aufweist. Seite 4 NACHGEREICHT