CH710234A2

CH710234A2 - Apparatus for generating electrical energy from solar energy and wind power.

Info

Publication number: CH710234A2
Application number: CH01562/14A
Authority: CH
Inventors: Gzim Braha
Original assignee: Gzim Braha
Priority date: 2014-10-14
Filing date: 2014-10-14
Publication date: 2016-04-15

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zur Erzeugung elektrischer Energie aus Sonnenenergie und Windkraft umfassend mindestens ein Solarmodul (2), mindestens ein Windrad (3) mit einen Rotor (5) und einem Generator, und ein Rahmen (4), wobei das mindestens eine Solarmodul (2) im und das mindestens eine Windrad (3) im oder am Rahmen (4) angeordnet sind. Eine solche erfindungsgemässe Vorrichtung ist besonders für den Einsatz an Standorten mit zeitlichen Schwankungen der Verfügbarkeit von Sonne und Wind geeignet, da sie auch dort wirksam und wirtschaftlich elektrischen Strom erzeugen kann.The present invention relates to a device (1) for generating electrical energy from solar energy and wind power, comprising at least one solar module (2), at least one wind turbine (3) with a rotor (5) and a generator, and a frame (4), wherein the at least one solar module (2) in and the at least one wind turbine (3) in or on the frame (4) are arranged. Such a device according to the invention is particularly suitable for use at locations with temporal variations in the availability of sun and wind, since they can also effectively and economically generate electric power there.

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNGTECHNICAL FIELD OF THE INVENTION

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie aus Sonnenenergie und Windkraft. The present invention relates to a device for generating electrical energy from solar energy and wind power.

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION

[0002] Der steigende Strombedarf wird zunehmend durch die Nutzung alternativer Energiequellen wie die Sonnen- und Windenergie abgedeckt. Ein starker Ausbau der Nutzung alternativer Energiequellen ist zudem auch erforderlich, um die «Energiewende», d.h. der Übergang weg von konventionellen, fossilen Energieträgern und hin zu erneuerbaren Energien, schaffen zu können. Die genannten Energieformen von Sonne und Wind sind vielerorts verfügbar und werden immer häufiger mit Hilfe kleiner Anlagen genutzt, welche es erlauben den Strom für den privaten oder betriebseigenen Bedarf mindestens teilweise selber zu erzeugen. Dabei kommen Solarmodule bzw. Photovoltaikmodule zum Einsatz, welche aus Solarzellen bestehen, die das Licht der Sonne direkt in elektrische Energie umwandeln. Private bzw. betriebseigene Solaranlagen werden meist an Gebäudefassanden oder auf Hausdächern montiert. Der wirtschaftliche Betrieb solcher Solaranlagen hängt von der verfügbaren Sonneneinstrahlung ab. In Gegenden wo die Sonneneinstrahlung in Verlaufe der Zeit stark schwankt sind deshalb weniger gut geeignet für den Betrieb von Solaranlagen. Aber selbst in Gebieten, in denen die Sonne das ganze Jahr hindurch beständig scheint, kann während der Nacht keine Solarenergie mittels Solarzellen erzeugt werden. Auch die Windkraft wird immer mehr von Privathaushalten und Betrieben zur Abdeckung oder Ergänzung des eigenen Strombedarfs eingesetzt. Dabei kommen kleine Windräder bzw. Windgeneratoren zum Einsatz, z.B. als «Hauswindnebenanlage», die in unmittelbarer Nähe eines Gebäudes steht und dessen Eigenversorgung dient. Um die Windkraft wirtschaftlich nutzen zu können, braucht es ein Standdort, wo möglichst dauerhaft Wind verfügbar ist. The increasing power demand is increasingly covered by the use of alternative energy sources such as solar and wind energy. A strong expansion of the use of alternative energy sources is also required to support the "energy transition", i. the transition away from conventional, fossil fuels and towards renewable energies. The mentioned forms of energy of sun and wind are available in many places and are used more and more frequently with the help of small plants, which allow to generate the electricity for the private or company own use at least partially. Here, solar modules or photovoltaic modules are used, which consist of solar cells that convert the light of the sun directly into electrical energy. Private or in-house solar systems are usually mounted on building facades or on rooftops. The economic operation of such solar systems depends on the available solar radiation. In areas where the solar radiation varies greatly over time are therefore less well suited for the operation of solar systems. But even in areas where the sun shines steadily throughout the year, no solar energy can be generated by solar cells during the night. Wind power is also increasingly used by private households and businesses to cover or supplement their own electricity needs. In this case, small windmills or wind generators are used, e.g. as a "home wind system", which is located in the immediate vicinity of a building and whose self-supply serves. In order to be able to use wind power economically, it requires a location where wind is available as permanently as possible.

[0003] Es besteht daher ein grosses Bedürfnis effiziente Vorrichtungen zur Erzeugung von elektrischem Strom aus erneuerbaren Energien, wie der Sonnen- und Windenergie zu schaffen, welche möglichst überall wirtschaftlich eingesetzt werden können und somit möglichst dauerhaft, d.h. ohne grosse Schwankungen über die Zeit, eine gewisse Mindestmenge an Strom produzieren können. There is therefore a great need to provide efficient devices for the production of electricity from renewable energy, such as solar and wind energy, which can be used economically wherever possible and thus as long as possible, i. E. can produce a certain minimum amount of electricity without great fluctuations over time.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

[0004] Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine besonders wirksame Vorrichtung zur Erzeugung von elektrischem Strom aus erneuerbaren Energien bereitzustellen, welche an Standorten mit zeitlichen Schwankungen der Verfügbarkeit von Sonne und Wind eingesetzt werden kann. It is an object of the present invention to provide a particularly effective apparatus for generating electricity from renewable energy, which can be used in locations with temporal variations in the availability of sun and wind.

[0005] Erfindungsgemäss wird die genannte Aufgabe durch die Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Spezifische Ausführungsvarianten sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. According to the invention, said object is achieved by the device according to claim 1. Specific embodiments are given in the dependent claims.

[0006] Die erfindungsgemässe Vorrichtung zur Erzeugung von elektrischem Strom aus Sonnenenergie und Windkraft umfasst: mindestens ein Solarmodul bzw. Photovoltaikmodul; mindestens ein Windrad mit einen Rotor und einem Generator; und ein Rahmen,wobei das mindestens eine Solarmodul bzw. Photovoltaikmodul im und das mindestens eine Windrad im oder am Rahmen angeordnet sind. Durch Integration eines Solarmoduls bzw. Photovoltaikmoduls zur Erzeugung von Strom, wenn die Sonneneinstrahlung genügend hoch ist, und eines Windrades zur Erzeugung von Strom, wenn der Wind genügend stark bläst, in einem gemeinsamen Rahmen der erfindungsgemässen Vorrichtung ist es möglich mehr Strom zu erzeugen an Standorten mit zeitlichen Schwankungen der Verfügbarkeit von Sonne und Wind. Dadurch ist die Stromerzeugung mittels der erfindungsgemässen Vorrichtung auch an solchen Standorten wirksam, da mehr Strom produziert werden kann, womit der Betrieb der erfindungsgemässen Vorrichtung wirtschaftlicher ist als bei bekannten Stromerzeugungsanlagen am selben Standort. The inventive device for generating electricity from solar energy and wind power comprises: at least one solar module or photovoltaic module; at least one windmill with a rotor and a generator; and a frame, wherein the at least one solar module or photovoltaic module in and the at least one wind turbine are arranged in or on the frame. By integrating a solar module or photovoltaic module for generating electricity when the solar radiation is sufficiently high, and a wind turbine for generating electricity when the wind blows sufficiently strong, in a common context of the inventive device, it is possible to generate more electricity at sites with temporal variations in the availability of sun and wind. As a result, the power generation by means of the device according to the invention is also effective at such locations, since more electricity can be produced, with which the operation of the device according to the invention is more economical than in the case of known power generation plants at the same location.

[0007] In einer Ausführungsvariante der Vorrichtung ist das Windrad drehbar (bzw. rotierbar) und/oder kippbar im oder am Rahmen gelagert. Dies wird z.B. mittels eines oder zweier Drehlager erreicht. Insbesondere kann das Windrad kardanisch im oder am Rahmen aufgehängt sein, d.h. in einer kardanische Aufhängung im oder am Rahmen angeordnet sein. Auf diese Weise kann das Windrad entsprechend der gerade vorliegenden Windrichtung ausgerichtet werden, um einen hohen Wirkungsgrad der Vorrichtung zu erreichen. In one embodiment of the device, the wind turbine is rotatable (or rotatable) and / or tiltable mounted in or on the frame. This is e.g. achieved by means of one or two pivot bearings. In particular, the windmill may be gimballed in or on the frame, i. be arranged in a gimbal in or on the frame. In this way, the wind turbine can be aligned according to the current wind direction, in order to achieve a high efficiency of the device.

[0008] In einer weiteren Ausführungsvariante der Vorrichtung ist das Windrad ausfahrbar am bzw. im Rahmen gelagert. Dies kann z.B. erreicht werden, indem das Windrad an einem Teleskoparm oder Teleskopmast befestigt ist. Der Teleskoparm oder Teleskopmast dabei beispielsweise hydraulisch ausfahrbar sein. Zu diesem Zweck umfasst die Vorrichtung eine Ausfahreinrichtung zum Ausfahren des Windrades aus dem Rahmen, wobei die Ausfahreinrichtung (z.B. ein Hydraulikkolben) beispielsweise mit Strom, welcher vom Solarmodul bzw. Photovoltaikmodul erzeugt wird, angetrieben wird. Damit kann das Windrad aus dem Rahmen auf eine grössere Höhe (z.B. über einem Dach) angehoben werden, wo ein höhere Windstärke vorliegen, wiederum um einen höheren Wirkungsgrad der Vorrichtung zu erzielen. In a further embodiment of the device, the wind turbine is extendable on or stored in the frame. This can e.g. be achieved by the wind turbine is attached to a telescopic boom or telescopic mast. The telescopic arm or telescopic mast, for example, be hydraulically extendable. For this purpose, the device comprises an extension device for extending the pinwheel out of the frame, wherein the extension device (for example a hydraulic piston) is driven, for example, by electricity generated by the solar module or photovoltaic module. Thus, the windmill can be raised from the frame to a greater height (e.g., above a roof) where there is a higher wind force, again to achieve a higher efficiency of the apparatus.

[0009] In einer weiteren Ausführungsvariante ist das Windrad drehbar und/oder kippbar am Teleskoparm oder Teleskopmasten befestigt. Dadurch ist es wiederum möglich das Windrad entsprechend der gerade vorliegenden Windrichtung auszurichten, um einen hohen Wirkungsgrad der Vorrichtung zu erreichen. In a further embodiment, the wind turbine is rotatable and / or tiltable attached to the telescopic arm or telescopic masts. As a result, it is again possible to align the wind turbine in accordance with the current wind direction, in order to achieve a high efficiency of the device.

[0010] In einer weiteren Ausführungsvariante der Vorrichtung ist das Windrad mittels eines Kugelkopfgelenks am freien Ende des Teleskoparms oder Teleskopmasten befestigt, wobei das andere Ende des Teleskoparms oder Teleskopmasten am oder im Rahmen befestigt ist. Mittels des Kugelkopfgelenks kann das Windrad besonders einfach in horizontaler Richtung gedreht bzw. rotiert und gleichzeitig auch in vertikaler Richtung gekippt werden. In a further embodiment of the device, the wind turbine is fixed by means of a ball joint at the free end of the telescopic arm or telescopic masts, wherein the other end of the telescopic arm or telescopic masts is attached to or in the frame. By means of the ball joint, the wind turbine can be rotated or rotated particularly easily in the horizontal direction and at the same time tilted in the vertical direction.

[0011] In einer weiteren Ausführungsvariante umfasst die Vorrichtung ferner eine Windmesseinrichtung zur Bestimmung der Windrichtung und/oder Windgeschwindigkeit. Basierend auf der gemessenen Windrichtung wird das Windrad optimal ausgerichtet. In Abhängigkeit der Windgeschwindigkeit kann ein Getriebe, welches zwischen dem Rotor und dem Generator zwischengeschaltet ist optimal eingestellt werden. Zudem kann auch festgestellt werden, wann der Wind stark genug bläst um überhaupt Strom mit dem Windrad erzeugen zu können. Ein Steuereinheit kann dann basierend auf der gemessenen Windrichtung und -geschwindigkeit sowie der Stärke der Sonneneinstrahlung (welche aufgrund der Strommenge, die vom Solarmodul erzeugt wird, bestimmt werden kann) entscheiden, ob sowohl das Solarmodul als auch das Windrad gleichzeitig betrieben, oder nur eines von beiden eingesetzt werden sollen. In a further embodiment, the device further comprises a wind measuring device for determining the wind direction and / or wind speed. Based on the measured wind direction, the wind turbine is optimally aligned. Depending on the wind speed, a transmission, which is interposed between the rotor and the generator can be optimally adjusted. In addition, it can also be determined when the wind blows hard enough to generate electricity with the wind turbine at all. A control unit may then decide based on the measured wind direction and speed as well as the magnitude of solar radiation (which may be determined by the amount of current generated by the solar module) whether both the solar module and the wind turbine are operating simultaneously, or only one of both should be used.

[0012] In einer weiteren Ausführungsvariante der Vorrichtung weist das Windrad eine feststehende Leitwerkfläche, wie beispielsweise eine Finne bzw. Flosse, auf, welche zur Ausrichtung des Windrades in den Wind ausgeführt ist. Wenn die Flosse dem Wind ausgesetzt ist, wird dieser sie wegdrücken, bis sie genau in Windrichtung ausgerichtet ist. Da die Flosse fest mit dem Windrad verbunden ist, wird der Rotor, welcher senkrecht zur Flosse angeordnet ist, maximal in den Wind gestellt, womit der Wirkungsgrad der Vorrichtung wiederum optimiert wird. In a further embodiment of the device, the wind turbine on a fixed tail surface, such as a fin or fin, which is designed to align the wind turbine in the wind. If the fin is exposed to the wind, it will push it away until it is aligned exactly in the wind direction. Since the fin is firmly connected to the wind turbine, the rotor, which is arranged perpendicular to the fin, maximally placed in the wind, whereby the efficiency of the device is in turn optimized.

[0013] In einer weiteren Ausführungsvariante umfasst die Vorrichtung ferner eine Nachführeinrichtung zur Ausrichtung des Windrades in den Wind, wobei die Nachführeinrichtung insbesondere in Abhängigkeit der Windmesseinrichtung gesteuert wird. In a further embodiment, the device further comprises a tracking device for aligning the wind turbine in the wind, wherein the tracking device is controlled in particular depending on the wind gauge.

[0014] In einer weiteren Ausführungsvariante der Vorrichtung ist der Durchmesser des Windrades kleiner als 1 m ist. Kleine Windräder z.B. auf Dächern oder Fassaden von Wohnhäusern angebracht werden. Zudem können mehrere kleine Windrädern z.B. mit einem Durchmesser von 30 cm in den Rahmen eingebaut werden. In a further embodiment of the device, the diameter of the wind turbine is smaller than 1 m. Small windmills e.g. be installed on roofs or facades of residential buildings. In addition, several small wind turbines may e.g. be installed with a diameter of 30 cm in the frame.

[0015] So können beispielsweise in einer weiteren Ausführungsvariante der Vorrichtung das Windrad (oder die Windräder), insbesondere der Rotor des Windrades, in derselben Ebene angeordnet sein wie das Solarmodul bzw. Photovoltaikmodul (oder die Solarmodule bzw. Photovoltaikmodule). Bei einer solchen Ausführungsvariante muss das Windrad (oder die Windräder) nicht aus dem Rahmen aufgefahren werden. Thus, for example, in a further embodiment of the device, the wind turbine (or wind turbines), in particular the rotor of the wind turbine, be arranged in the same plane as the solar module or photovoltaic module (or the solar modules or photovoltaic modules). In such a variant, the wind turbine (or wind turbines) must not be driven out of the frame.

[0016] So können beispielsweise in einer weiteren Ausführungsvariante der Vorrichtung mehrere Solarmodule bzw. Photovoltaikmodule und mehrere Windräder matrixförmig im Rahmen angeordnet sein, beispielsweise wie folgt: eine lineare Aneinanderreihung von mehreren Solarmodulen bzw. Photovoltaikmodulen und parallel dazu angeordnet eine lineare Aneinanderreihung von mehreren Windrädern; eine lineare Aneinanderreihung von abwechslungsweise mindesten einem Solarmodul bzw. Photovoltaikmodul gefolgt von mindestens einem Windrad; eine schachbrettartige Anordnung von Solarmodulen bzw. Photovoltaikmodulen und Windrädern, sodass die Anordnung der Solarmodule bzw. Photovoltaikmodule und Windräder ein schachbrettartiges Muster bilden.Thus, for example, in a further embodiment of the device a plurality of solar modules or photovoltaic modules and a plurality of wind turbines may be arranged in the form of a matrix in the frame, for example as follows: a linear juxtaposition of a plurality of solar modules or photovoltaic modules and arranged in parallel therewith a linear arrangement of several wind turbines; a linear juxtaposition of alternately at least one solar module or photovoltaic module followed by at least one wind turbine; a chequerboard arrangement of solar modules or photovoltaic modules and wind turbines, so that the arrangement of the solar modules or photovoltaic modules and wind turbines form a checkerboard pattern.

[0017] Auch bei diesen Ausführungsvarianten müssen die Windräder nicht aus dem Rahmen aufgefahren werden. Also in these embodiments, the wind turbines need not be raised from the frame.

[0018] In einer weiteren Ausführungsvariante der Vorrichtung ist das Windrad derart am oder im Rahmen angeordnet ist, dass wenn die Vorrichtung für den Betrieb montiert ist, das Windrad oberhalb des Solarmoduls bzw. Photovoltaikmoduls respektive höher als das Solarmodul bzw. Photovoltaikmodul liegt. Ebenfalls bei dieser Ausführungsvariante muss das Windrad nicht aus dem Rahmen aufgefahren werden. Es befindet sich lediglich im oder am oberen Teil des Rahmens und liegt somit erhöht, um vom Wind besser erfasst zu werden. In a further embodiment of the device, the wind turbine is arranged on or in the frame, that when the device is mounted for operation, the wind turbine above the solar module or photovoltaic module respectively higher than the solar module or photovoltaic module. Also in this embodiment, the wind turbine does not have to be driven out of the frame. It is located only in or on the upper part of the frame and is therefore elevated to be better absorbed by the wind.

[0019] In einer weiteren Ausführungsvariante umfasst die Vorrichtung ferner eine Montageeinrichtung, welche zur Montage der Vorrichtung auf einem Dach oder an einer Gebäudefassade ausgeführt ist, wobei die Montageeinrichtung insbesondere so ausgeführt ist, dass der Rahmen schwenkbar, insbesondere drehbar und/oder kippbar ist. Durch entsprechendes Schwenken und/oder Kippen des Rahmens und zusammen mit ihm der Solarmodule und Windräder können die Solarmodule auf die Sonne ausgerichtet und die Windräder in den Wind gestellt werden. Eine geeignete Steuerung kann dabei eine Ausrichtung des Rahmens ermitteln, bei welchem jeweils die Stromerzeugung maximiert wird. In a further embodiment, the device further comprises a mounting device, which is designed for mounting the device on a roof or on a building facade, wherein the mounting device is in particular designed so that the frame is pivotable, in particular rotatable and / or tiltable. By corresponding pivoting and / or tilting of the frame and together with it the solar modules and wind turbines, the solar modules can be aligned with the sun and the wind turbines are placed in the wind. A suitable controller can determine an orientation of the frame, in each case the power generation is maximized.

[0020] An dieser Stelle sei angemerkt, dass Kombinationen der oben aufgeführten Ausführungsvarianten weitere, speziellere Ausführungsbeispiele ergeben. At this point it should be noted that combinations of the above-mentioned embodiments give more, more specific embodiments.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[0021] Die erfindungsgemässe Vorrichtung wir nun anhand eines Ausführungsbeispiels und mit Hilfe von Zeichnungen näher erläutert. The device according to the invention we will now be explained in more detail with reference to an embodiment and with the aid of drawings.

[0022] Die beigefügten Figuren zeigen Folgendes: <tb>Fig. 1<SEP>eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemässen Vorrichtung; <tb>Fig. 2<SEP>eine weitere schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemässen Vorrichtung, welche ein Haus mit Strom versorgt; <tb>Fig. 3<SEP>eine seitliche Ansicht erstes Ausführungsbeispiels eines Windrades der erfindungsgemässen Vorrichtung; <tb>Fig. 4<SEP>eine seitliche Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Windrades der erfindungsgemässen Vorrichtung; <tb>Fig. 5<SEP>eine Ansicht von oben auf das erste Ausführungsbeispiel eines Windrades der erfindungsgemässen Vorrichtung; <tb>Fig. 6<SEP>eine schematische Darstellung zweier weiterer Ausführungsbeispiele der erfindungsgemässen Vorrichtung, bei welchen mehrere Solarmodule bzw. Photovoltaikmodule und mehrere Windräder abwechslungsweise spaltenförmig angeordnet sind; und <tb>Fig. 7<SEP>eine schematische Darstellung zweier weiterer Ausführungsbeispiele der erfindungsgemässen Vorrichtung, bei welchen mehrere Solarmodule bzw. Photovoltaikmodule und mehrere Windräder abwechslungsweise reihenförmig angeordnet sind.In den Figuren stehen gleiche Bezugszeichen für gleiche Elemente. The attached figures show the following: <Tb> FIG. 1 <SEP> is a schematic representation of an embodiment of the device according to the invention; <Tb> FIG. 2 <SEP> is a further schematic representation of an embodiment of the device according to the invention, which supplies power to a house; <Tb> FIG. 3 is a side view of a first embodiment of a wind turbine of the device according to the invention; <Tb> FIG. 4 is a side view of a further embodiment of a wind turbine of the device according to the invention; <Tb> FIG. 5 <SEP> is a top view of the first embodiment of a wind turbine of the device according to the invention; <Tb> FIG. 6 is a schematic representation of two further exemplary embodiments of the device according to the invention, in which a plurality of solar modules or photovoltaic modules and a plurality of wind turbines are alternately arranged in the form of a column; and <Tb> FIG. 7 is a schematic representation of two further exemplary embodiments of the device according to the invention, in which a plurality of solar modules or photovoltaic modules and a plurality of wind turbines are arranged alternately in rows. In the figures, the same reference numerals represent identical elements.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

[0023] Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Vorrichtung 1 zur Erzeugung elektrischer Energie aus Sonnenenergie und Windkraft. Im vorliegenden Beispiel besteht die Vorrichtung 1 aus einem Rahmen 4 in dem zwischen drei Reihen von je sieben Solarmodulen bzw. Photovoltaikmodulen 2 zwei Reihen von je sechs kleinen Windrädern 3 angeordnet sind. Die Vorrichtung 1 kann beispielsweise auf einem Hausdach, an einer Hausfassade oder freistehend neben einem Haus montiert sein. Die Windräder 3 können dabei planar im Rahmen 4 eingebaut sein, sodass die Rotoren 5 in der gleichen Ebene (oder parallel dazu in kleinem Abstand) wie die Solarmodule 2 liegen. Die Rotoren 5 der Windräder 3 haben z.B. einen Durchmesser im Bereich von 20 bis 50 cm. Alternative können die Windräder 3 aber auch aus dem Rahmen 4 ausgefahren werden, z.B. mittels eines Teleskoparms wie in Fig. 3 und 4 gezeigt (s. Ref. 6). Der von den Generatoren (nicht eingezeichnet) der Windräder 3 erzeugte Strom wird einem Batterieladegerät 10 zugeführt, welches Batterien 11 auflädt. Der Gleichstrom aus den Batterien 11 wird dann nach Bedarf bei niedriger Spannung über einen Wechselrichter 12 in Wechselstrom höherer Spannung (z.B. 220 V) umgewandelt und an Steckdosen 13 zur Verfügung gestellt. Der Gleichstrom, welcher von den Solarmodulen 2 erzeugt wird, wird im vorliegenden Beispiel direkt dem Wechselrichter 12 zugeführt. Mit Hilfe der Windmesseinrichtung 8 (z.B. ein Anemometer) kann die Windrichtung und -geschwindigkeit bestimmt werden. So kann z.B. der ganze Rahmen 4 mittels einer entsprechenden Aus- respektive Nachführeinrichtung (nicht gezeichnet) derart gedreht und/oder gekippt werden, dass die Windräder möglich im Wind ausgerichtet sind. Mit Hilfe derselben Aus- respektive Nachführeinrichtung kann der Rahmen 4 fortlaufend so ausgerichtet werden, dass die Sonneneinstrahlung möglichst stark ist. Fig. 1 shows a schematic representation of an embodiment of the inventive device 1 for generating electrical energy from solar energy and wind power. In the present example, the device 1 consists of a frame 4 in which between two rows of seven solar modules or photovoltaic modules 2, two rows of six small wind wheels 3 are arranged. The device 1 may for example be mounted on a house roof, on a house facade or detached next to a house. The windmills 3 can be installed planar in the frame 4, so that the rotors 5 are in the same plane (or parallel thereto at a small distance) as the solar modules 2. The rotors 5 of the windmills 3 have e.g. a diameter in the range of 20 to 50 cm. Alternatively, however, the windmills 3 can also be extended out of the frame 4, e.g. by means of a telescopic arm as shown in Fig. 3 and 4 (see Ref 6). The power generated by the generators (not shown) of the windmills 3 is supplied to a battery charger 10, which charges batteries 11. The DC power from the batteries 11 is then converted into AC higher voltage (e.g., 220 V) as needed at low voltage via an inverter 12 and provided to sockets 13. The direct current, which is generated by the solar modules 2, is supplied directly to the inverter 12 in the present example. With the aid of the wind measuring device 8 (for example an anemometer) the wind direction and speed can be determined. Thus, e.g. the entire frame 4 are rotated and / or tilted by means of a corresponding extension or tracking device (not shown) in such a way that the windmills are possibly aligned in the wind. With the help of the same output and tracking device, the frame 4 can be continuously aligned so that the sunlight is as strong as possible.

[0024] In Fig. 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Vorrichtung 1 schematisch dargestellt. In diesem Beispiel ist die Vorrichtung 1 vom Haus 17 getrennt montiert, z.B. im Garten aufgestellt. Dabei werden sowohl der erzeugte Solarstrom wie auch der Strom, welcher von den Generatoren der Windräder 3 produziert wird, über die Batterieladegeräte 10 * und 10 den Batterien 11 zugeführt. Die Batterien dienen als Zwischenspeicher respektive als Puffer, da die Solarmodule 2 ja nur bei Sonnenschein Strom produzieren können und die Windräder 3 auch nur dann Strom produzieren können, wenn ein genügend starker Wind vorhanden ist. Gleichstrom aus den Batterien 11 wird dann je nach Bedarf mit Hilfe des Wechselrichters 12 in haushaltsüblichen Wechselstrom umgewandelt, welcher via Steckdose 13 zur Verfügung gestellt wird. Dieser Wechselstrom kann beispielsweise auch genutzt werden um mit Hilfe eines Boilers 14 Wasser aufzuheizen oder die Batterien eines Elektrofahrzeugs 15 aufzuladen, aber auch um Lampen 16 im Haus 17 mit Strom zu versorgen. 2, a further embodiment of the inventive device 1 is shown schematically. In this example, the device 1 is mounted separately from the house 17, e.g. situated in the garden. In this case, both the solar power generated as well as the electricity which is produced by the generators of the wind turbines 3, via the battery chargers 10 * and 10, the batteries 11 are supplied. The batteries serve as a cache respectively as a buffer, since the solar modules 2 can only produce electricity in sunshine and the wind turbines 3 can only produce electricity when a sufficiently strong wind is present. DC power from the batteries 11 is then converted as needed by means of the inverter 12 in household alternating current, which is provided via socket 13 available. This alternating current can also be used, for example, to heat water with the aid of a boiler 14 or to charge the batteries of an electric vehicle 15, but also to supply power to lamps 16 in the house 17.

[0025] Fig. 3 zeigt in einer seitlichen Ansicht ein erstes Beispiel eines aus dem Rahmen 4 ausfahrbaren Windrades 3. Dabei ist das Windrad 3 mittels eines Drehgelenkes wie beispielsweise einem Kugelkopfgelenkes 7 mit einem Teleskoparm bzw. -mästen 6 verbunden. Sobald eine Steuerungseinheit (nicht eingezeichnet) aufgrund der Messungen der Windmesseinrichtung 8 feststellt, dass genügend Wind vorhanden ist, wir das Windrad 3 mit Hilfe des Teleskoparms 6, welcher am bzw. innerhalb des Rahmens fixiert ist, ausgefahren. Der Teleskoparm 6 kann hydraulisch angetrieben sein, wobei der Hydraulikkolben (nicht eingezeichnet) beispielsweise durch einen elektrischen Antrieb (nicht eingezeichnet) bewegt wird. Fig. 3 shows a side view of a first example of an extendable from the frame 4 wind turbine 3. In this case, the wind turbine 3 by means of a rotary joint such as a ball joint 7 with a telescopic arm or mast 6 is connected. As soon as a control unit (not shown) ascertains that sufficient wind is present on the basis of the measurements of the wind measuring device 8, the wind turbine 3 is extended by means of the telescopic arm 6, which is fixed on or within the frame. The telescopic arm 6 may be hydraulically driven, wherein the hydraulic piston (not shown), for example, by an electric drive (not shown) is moved.

[0026] Der Strom für den Antrieb kann z.B. von den Solarmodulen 2 geliefert werden. Mit Hilfe des Drehgelenkes bzw. des Kugelkopfgelenkes 7 kann die Neigung des Rotors 5 des Windrades 3 eingestellt werden. Auch lässt sich der Rotor 5 drehen, um ihn optimal in den Wind zu stellen (s. Fig. 5 , die eine Ansicht des Windrades 5 von oben zeigt). Das Drehen des Windrades 3 erfolgt entweder durch Drehung des Teleskoparms 6 oder mittels des Kugelkopfgelenkes 7. The current for the drive can e.g. supplied from the solar modules 2. With the help of the rotary joint or the ball joint 7, the inclination of the rotor 5 of the wind turbine 3 can be adjusted. The rotor 5 can also be rotated in order to set it optimally in the wind (see Fig. 5, which shows a view of the wind turbine 5 from above). The rotation of the wind turbine 3 is carried out either by rotation of the telescopic arm 6 or by means of the ball joint 7.

[0027] Die Ausrichtung des Rotors in den Wind kann alternativ mit Hilfe einer Leitwerkfläche wie beispielsweise einer Finne bzw. Flosse 9 erreicht werden. Eine solche Nachführeinrichtung ist in Fig. 4 dargestellt. Hierbei wirkt die Windkraft auf die Flosse bis sie genau in der Windrichtung ausgerichtet ist. The orientation of the rotor in the wind can alternatively be achieved by means of a fin surface such as a fin 9. Such a tracking device is shown in Fig. 4. Here, the wind force acts on the fin until it is aligned exactly in the wind direction.

[0028] Die Fig. 6a und 6b zeigt zwei mögliche matrixförmige Anordnungen der Solarmodule bzw. Photovoltaikmodule 2 für die erfindungsgemässe Vorrichtung 1. In Fig. 6a sind die Photovoltaikmodule 2 in drei vertikalen Spalten angeordnet, und dazwischen befinden sich jeweils sechs übereinanderliegende Windräder 3. Fig. 6b zeigt eine Alternative, wo die Vorrichtung 1 aus zwei vertikalen Spalten mit etwas grösseren Photovoltaikmodulen 2 und nur einer dazwischenliegenden Spalte mit sechs Windrädern 3 zusammensetzt. 6a and 6b shows two possible matrix-like arrangements of the solar modules or photovoltaic modules 2 for the device 1 according to the invention. In FIG. 6a, the photovoltaic modules 2 are arranged in three vertical columns, and in each case there are six superimposed wind wheels 3. Fig. 6b shows an alternative where the device 1 is composed of two vertical columns with somewhat larger photovoltaic modules 2 and only one intervening column with six wind wheels 3.

[0029] Die Fig. 7a und 7b zeigen Anordnungen in denen die Photovoltaikmodule 2 und die Windräder 3 reihenförmig (d.h. horizontal aneinandergereiht) im Rahmen 4 der Vorrichtung 1 angeordnet sind. Figures 7a and 7b show arrangements in which the photovoltaic modules 2 and the windmills 3 are arranged in a row (i.e., lined up horizontally) in the frame 4 of the device 1.

[0030] Es sind auch Anordnungen denkbar, in denen die Photovoltaikmodule 2 und Windräder 3 in diagonalen Reihen abwechslungsweise angeordnet sind. Arrangements are also conceivable in which the photovoltaic modules 2 and wind turbines 3 are arranged alternately in diagonal rows.

LISTE DER BEZUGSZEICHENLIST OF REFERENCE SIGNS

[0031] <tb>1<SEP>Stromerzeugungsvorrichtung <tb>2<SEP>Solarmodul bzw. Photovoltaikmodul <tb>3<SEP>Windrad <tb>4<SEP>Rahmen <tb>5<SEP>Rotor <tb>6<SEP>Teleskoparm oder Teleskopmasten <tb>7<SEP>Kugelkopfgelenk <tb>8<SEP>Windmesseinrichtung <tb>9<SEP>Leitwerkfläche, Finne bzw. Flosse (Nachführeinrichtung) <tb>10, 10 ́<SEP>Batterieladegerät <tb>11<SEP>Batterie/Akkumulator <tb>12<SEP>Wechselrichter <tb>13<SEP>Steckdose <tb>14<SEP>Boiler <tb>15<SEP>Elektrofahrzeug <tb>16<SEP>Lampe <tb>17<SEP>Haus, Gebäude[0031] <Tb> 1 <September> power generating device <tb> 2 <SEP> Solar module or photovoltaic module <Tb> 3 <September> windmill <Tb> 4 <September> Frames <Tb> 5 <September> Rotor <tb> 6 <SEP> Telescopic arm or telescopic mast <Tb> 7 <September> ball joint <Tb> 8 <September> Wind measuring device <tb> 9 <SEP> Tail surface, fin or fin (tracking device) <tb> 10, 10 <SEP> Battery charger <Tb> 11 <September> Battery / accumulator <Tb> 12 <September> Inverter <Tb> 13 <September> outlet <Tb> 14 <September> Boiler <Tb> 15 <September> electric vehicle <Tb> 16 <September> Lamp <tb> 17 <SEP> House, building

Claims

1. A device (1) for generating electrical energy from solar energy and wind power comprising: - At least one solar module (2) or photovoltaic module (2); - At least one wind turbine (3) with a rotor (5) and a generator; and A frame (4), wherein the at least one solar module (2) or photovoltaic module (2) in and the at least one wind turbine (3) are arranged in or on the frame (4).

2. The device (1) according to claim 1, wherein the windmill (3) is rotatably and / or tiltably mounted in or on the frame (4), in particular by means of one or two pivot bearings, further in particular gimbaled in or on the frame (4) is.

3. The device (1) according to any one of claims 1 or 2, wherein the windmill (3) is mounted extendable on or in the frame (4), in particular on a telescopic arm (6) or telescopic masts (6) is attached, in particular the telescopic arm (6) or telescopic mast (6) is hydraulically extendable.

4. The device (1) according to claim 3, wherein the windmill (3) is rotatably and / or tiltably mounted on the telescopic arm (6) or telescopic masts (6).

5. The device (1) according to any one of claims 3 or 4, wherein the windmill (3) by means of a ball joint (7) at one end of the telescopic arm (6) or telescopic masts (6) is attached.

6. The device (1) according to any one of claims 1 to 5, further comprising a wind measuring device (8) for determining the wind direction and / or wind speed.

7. The device (1) according to any one of claims 1 to 6, further comprising a tracking device for aligning the wind turbine in the wind, wherein the tracking device is controllable in particular depending on the wind measuring device.

8. The device (1) according to any one of claims 1 to 7, wherein the diameter of the wind turbine (3) is smaller than 1 m.

9. The device (1) according to one of claims 1 to 8, wherein the wind turbine (3), in particular the rotor (4) of the wind turbine (4), in the same plane as the solar module (2) or photovoltaic module (2) ,

10. The device (1) according to one of claims 1 to 9, wherein a plurality of solar modules (2) or photovoltaic modules (2) and a plurality of wind wheels (3) are arranged in the form of a matrix in the frame (4), for example as follows: - A linear juxtaposition of a plurality of solar modules (2) or photovoltaic modules (2) and arranged in parallel to a linear juxtaposition of a plurality of wind turbines (3); - A linear juxtaposition of alternately at least one solar module (2) or photovoltaic module (2) followed by at least one wind turbine (3); - A checkered arrangement of solar modules (2) or photovoltaic modules (2) and wind turbines (3).

11. The device according to one of claims 1 to 10, further comprising a mounting device, which is designed for mounting the device on a roof or on a building facade, wherein the mounting device is in particular designed so that the frame is pivotable, in particular rotatable and / or is tiltable.