CH702904A2 - Mobiles Windkraftwerk. - Google Patents

Abstract

Es wird ein mobiles Windkraftwerk zur Aktionsradius-Erweiterung (Reichweiteverlängerung) an Elektro- oder Hybrid-Strassenfahrzeugen offenbart, wobei der Fahrtwind in einen im Fahrzeug integrierten Strömungskanal (4) geleitet wird und dadurch einen Windrotor (2) mit angebautem Generator (3) in Rotation setzt und somit elektrische Energie erzeugt, dessen Energiepotential dem Fahrzeug-Akku zugeführt wird.

Description

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine autonome und mobile Windkraftanlage zur Erzeugung von elektrischem Strom in Strassenfahrzeugen, insbesondere in Hybrid- und Elektro-Automobilen.

[0002] Die Zukunft der Strassenverkehrsfahrzeuge gehört dem emissionsfreien Elektromobil. Die zögerliche Umsetzung der vergangenen Jahre dürfte ihren Grund im begrenzten Reichweitebereich (Aktionsradius) haben, der wiederum von den mitgeführten Energie-Speicherkapazitäten von Batterien und Akkumulatoren abhängt. Auch alternativ betriebene Hybridfahrzeuge haben einen ihrer Nachteile in der zu geringen Reichweite im Elektrobetrieb.

[0003] Bei längeren Überland- und Autobahnfahrten ist es müssig, Fahrten unterbrechen zu müssen um Schnellladungen an Batterien vorzunehmen. Ein System zur Reichweite-Verlängerung wäre sehr vorteilhaft. Demzufolge ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein System bereitzustellen, welches eine beträchtliche Ausdehnung der zu fahrenden Reichweite ermöglicht.

[0004] Diese Aufgabe wird durch den Einbau oder Anbau eines autonomen, geräuschlosen, elektrische Energie erzeugenden Aggregates in die Fahrzeuge gelöst, gemäss Anspruch 1, wobei das vorhandene Energiepotential aus der unmittelbaren Umgebung des Fahrzeuges aktiviert werden kann. Die abhängigen Ansprüche definieren weitere Ausführungsbeispiele.

[0005] Bei Fahrten im Geschwindigkeitsbereich, zum Beispiel über 50 Km/h, wird ein Luftströmungs-Widerstand (Fahrtwind) überwunden, bedingt durch die voluminöse Form der Fahrzeugkarosserie. Ein Teil dieser Luftströmung kann, im Bereich der Karosserie kanalisiert, durch das Fahrzeug hindurch, wieder ins Freie geleitet werden. Wird im geschlossenen Luftkanal, quer zur Strömungsrichtung, eine Tangentiallüfter ähnliche Walze als Windrotor und einen an diesen gekuppelten Generator eingebaut, so wird während der Fahrt elektrischer Strom produziert und den Batterien / Akkus zugeführt. Auf diese Weise kann die Batteriekapazität erhöht und somit der Aktionsradius erweitert werden.

[0006] Erfindungsgemäss wird ein, elektrische Energie erzeugendes Aggregat bereitgestellt, umfassend einen, meist horizontal angeordneten, drehbar gelagerten rotationssymmetrischen Rotor, dessen geometrische Grundform zylindrisch ist und dessen Länge durch zwei vertikale, in einem vorbestimmten Abstand gehaltene Begrenzungslinien, geometrisch definiert wird. Ein Querschnitt durch den fiktiven Zylindermantel zeigt, von der Rotationsachse ausgehende, radial angeordnete schaufelförmige Rotorflügel, deren Konturlinien sich über die ganze Rotorlänge lagegleich hinzieht. Es können mehrere, in einem vorgegebenen Winkel zueinander angeordnete Konturlinien sein, sodass sich der Rotor, vergleichbar mit einem Tangential-Lüfter, präsentiert.

[0007] Alternativ zur dargestellten Rotorflügel-Kontur können andersartige, funktional ähnliche Konturen zur Anwendung gelangen, wobei die Flügelanzahl zwei-, drei- oder mehrflügelige Rotoren darstellen können. Bei allen Flügelvarianten bleibt die Querschnittsgeometrie über die ganze Rotorlänge gleich.

[0008] Die schaufelförmige Konturlinie zeigt sich im Querschnitt, radial betrachtet, als eine konkave und eine konvexe Krümmungs-Seite. Die im Fahrtwind stehende konkave Seite ergibt bei Rotation ein positives Drehmoment. Die im Fahrtwind stehende konvexe Seite wird abgedeckt, um ein gleichzeitig erzeugtes negatives Drehmoment gar nicht wirksam werden zu lassen.

[0009] Die vorliegende Erfindung ermöglicht eine Ausdehnung der Reichweite bei Elektro-Automobilen, insbesondere bei Fahrten ausserhalb von bewohnten Zonen wo mässige bis hohe Fahrgeschwindigkeiten möglich sind, dadurch, dass die derart gewonnene elektrische Energie als zusätzliche Speicherkapazität genutzt werden kann.

[0010] Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: <tb>Fig. 1<sep>eine schematische Fahrzeug-Seitenansicht mit beispielsweise im Dachbereich aufgebautem Strömungskanal mit integriertem, Energie erzeugenden Rotor-Generator-Aggregat, gemäss einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. <tb>Fig. 2<sep>eine schematische Draufsicht aus Fig. 1des Strömungskanals mit integriertem, Energie erzeugenden Rotor-Generator-Aggregat, gemäss einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. <tb>Fig. 3<sep>ein schematischer Längsschnitt (Schnitt A-A aus Fig. 2) durch einen geradlinigen Strömungskanal mit dargestelltem 3-flügeligem Rotor-Querschnitt. <tb>Fig. 4<sep>ein schematischer vertikaler Querschnitt (Schnitt B-B aus Fig. 3) durch den Strömungskanal mit Darstellung zweier einseitig gelagerten Rotoren und dazwischen liegend gekoppelten Generator (Hohlwellen-Generator). <tb>Fig. 5<sep>eine schematische Darstellung eines zweiseitig gelagerten Rotors (Rotor-Längsansicht) mit angebautem Generator. <tb>Fig. 6<sep>eine schematische Darstellung eines einseitig gelagerten Rotors (Rotor-Längsansicht) mit angebautem Generator. <tb>Fig. 7<sep>ein schematischer Querschnitt durch einen 4-flügeligen Rotor. <tb>Fig. 8<sep>ein schematischer Querschnitt durch einen 2-flügeligen Rotor.

[0011] Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung näher erläutert. Diese Ausführungsbeispiele sind nicht als den Bereich der Erfindung einschränkend auszulegen. Insbesondere impliziert die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels mit einer Vielzahl von Merkmalen nicht, dass alle diese Merkmale wesentlich für die Ausführung der Erfindung sind. Zudem ist zu bemerken, dass Merkmale verschiedener Ausführungsbeispiele kombiniert werden können, sofern dies nicht anders angegeben ist.

[0012] Im Folgenden werden zunächst Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemässen mobilen Windkraftwerkes dargestellt.

[0013] In Fig. 1 ist ein mobiles Windkraftwerk gemäss einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung schematisch dargestellt. Das an einem Strassenfahrzeug ein-, an- oder aufgebauten mobilen Windkraftwerk des Ausführungsbeispiels von Fig. 1umfasst einen Fahrtwind-Strömungskanal 4, ein Windrotor 2 mit angeflanschtem Strom produzierenden Generator 3. Im Querschnitt des geschlossenen Fahrtwind-Strömungskanals 4, quer zur Fahrtrichtung, ist der drehbar gelagerte, zylinderförmige Rotor 2 mit gekuppeltem Generator 3 untergebracht. Die durch den Fahrtwind 1 bewirkte Rotation von Rotor 2 und Generator 3, und die somit erzeugte elektrische Energie, fliesst direkt in das geregelte Elektrik-System (nicht gezeichnet) des Fahrzeuges, womit das in Batterie, bzw. Akkus gespeicherte Energiepotential zusätzlich unterstützt und erweitert wird.

[0014] Fig. 2 zeigt die Draufsicht von Fig. 1. Erkennbar ist der Fahrtwind-Strömungskanal 4 (Durchström Kanal), sowie die Einbaulage von Rotor 2 und Generator 3.

[0015] In Fig. 3 wird ein Längsschnitt (entlang der Linie A-A aus Fig. 2) eines rechteckigen Fahrtwind-Strömungskanals 4 gezeigt, der gleichsam den Querschnitt eines 3-flügeligen Windrotors 2 darstellt. Die Abdeckrampe 5 verhindert die Wirksamkeit der konvexen Windangriffsfläche 7, fördert aber die Effizienz an der konkaven, aktiven Windangriffsfläche 6. Zur Stillsetzung der Rotor / Generator-Funktion dient eine verstellbare Jalousie 8 (öffnen, schliessen).

[0016] Fig. 4 zeigt den Querschnitt (Schnitt B - B aus Fig. 3). durch den Strömungskanal 4. Hinter der Schnittlinie B-B, schematisch erkennbar, sind zwei einseitig gelagerte Rotoren 2 und der dazwischen liegend gekoppelte Hohlwellen-Generator 3.

[0017] In Fig. 5 ist ein zweiseitig gelagerter Rotor 9 mit ausserhalb der Lagerung 10 angeflanschtem Hohlwellengenerator 3 mit Schutzabdeckung 11 schematisch dargestellt.

[0018] In Fig. 6 ist ein einseitig gelagerter Rotor 2 mit ausserhalb der Lagerung 10 angeflanschtem Hohlwellengenerator 3 mit Schutzabdeckung 11 schematisch dargestellt.

[0019] Fig. 7 zeigt eine schematische Darstellung des Querschnittes eines 4-flügeligen Rotors mit den konkaven 6 und den konvexen 7 Windangriffsflächen.

[0020] Fig. 8 zeigt eine schematische Darstellung des Querschnittes eines 2-flügeligen Rotors mit den konkaven 6 und den konvexen 7 Windangriffsflächen.

Claims (6)

1. Mobiles Windkraftwerk, umfassend: einen, an Strassenfahrzeugen an-, auf- oder eingebauten Fahrtwindkanal (4) mit einem integrierten, quer zum Fahrtwind (1) leichtgängig drehbar gelagerten Windrotor (2, 9), dessen geometrische Grundform ein rotationssymmetrischer Zylinder ist, und die vom Rotationszentrum ausgehend, radial angeordneten, schaufelähnlichen Flügel eine Rotation des Rotors (2, 9) bewirken und durch einen an den Rotor (2, 9) gekoppelten Generator (3) elektrischer Strom erzeugt wird, dessen geregelte elektrische Energie dem Energiespeicher des Fahrzeug-Elektriksystems zugeführt wird, woraus eine Erhöhung der Speicherkapazität resultieren kann.

2. Mobiles Windkraftwerk nach Anspruch 1, wobei im Windkanal (4) ein Wind-Ablenker (5) bewirkt, dass die konvexe Seite (7) des Rotors (2, 9) weitgehend abgedeckt und teilweise zur konkaven Seite (6) umgelenkt wird und somit das potentielle Drehmoment steigert.

3. Mobiles Windkraftwerk nach Anspruch 1, bei dem die Luftströmung des Fahrtwindes (1) am Eintritt in den Windkanal (4) durch eine einstellbare Jalousie (8) verhindert werden kann, womit die Rotationsbewegung des Rotors (2, 9) angehalten wird.

4. Mobiles Windkraftwerk nach Anspruch 1 und 2, wobei ein Rotor (2) «fliegend», d.h. einseitig gelagert, an den Generator (3) gekoppelt ist.

5. Mobiles Windkraftwerk nach Anspruch 1 und 2, wonach ein Rotor (9) beidseitig gelagert ist, und der Generator (3) an einer seitlichen Lagerung (10) angeflanscht ist.

6. Mobiles Windkraftwerk nach Anspruch 1, 2, 4, 5, wobei die Bauform des Generators ein Hohlwellen-Generator ist.