CH720577A2 - Tiefbauwerk mit einem Batteriesatz und Kraftwerk - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Tiefbauwerk, welches Vertikalstützen (40) umfasst, worin mindestens ein Teil der besagten Vertikalstützen (40) ein Gehäuse (404) definiert, worin es zudem elektrische Batterien (50) umfasst, wobei die besagten Batterien (50) in den besagten Gehäusen (404) der Vertikalstützen (40) untergebracht und gestapelt sind. In einer möglichen Ausführungsform sind die Vertikalstützen (40) Träger (401) mit einem H-förmigen Querschnitt oder einem I-förmigen Querschnitt, wobei die besatten Träger (401) aus zwei Flanschen bestehen, die durch einen Steg verbunden sind, wobei beide Seiten des Stegs mit den beiden Flanschen das Gehäuse (404) definieren, welches die Batterien (50) aufnimmt. Dies ist eine Lösung zur Raumoptimierung bei Tiefbauwerken, welche zahlreiche Batterien erfordern, wie bei Tiefbauwerken, welche Kraftwerke bilden. Die Erfindung betrifft auch ein Kraftwerk mit einem solchen Tiefbauwerk und mindestens einer Vertikalachswindturbine (VAWT).

Description

Technisches Gebiet

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Kraftwerke, die in einem Tiefbauwerk errichtet werden. Solche Kraftwerke können von der Stromerzeugung aus mehreren in das Bauwerk integrierten Stromerzeugungssystemen profitieren, einschliesslich Systemen zur Erzeugung von grünem oder nachhaltigem Strom.

[0002] Solche Systeme zur Erzeugung von Ökostrom sind beispielsweise Windturbinen oder Windmühlen, Solar-Fotovoltaik-Anlagen (PV) oder Wasserturbinen.

[0003] Der von diesen Stromerzeugungsanlagen gelieferte Strom muss im Allgemeinen gespeichert werden, insbesondere bei grossen Stromerzeugungsanlagen, welche mehr als 10 MWh (Megawattstunden) liefern. Zu diesem Zweck wurde eine Vielzahl verschiedener Batteriespeichersysteme vorgeschlagen.

[0004] In einigen Kraftwerken, welche im Rahmen eines Tiefbauvorhabens errichtet wurden, ist der verfügbare und geeignete Platz für Batterien begrenzt oder nicht an das erforderliche Volumen der Stromspeicherung angepasst. Wenn das Kraftwerk eine Stromproduktion mit einer potenziell grossen Strommenge hat, kann das Gesamtvolumen der Batterien mehrere Schiffscontainer umfassen. Das Volumen eines Containers kann Batterien mit einer Kapazität von etwa 2 MWh enthalten. Bei einem Kraftwerk, welches zwischen 30 und 60 MWh produziert, entspricht das erforderliche Volumen zur Unterbringung der entsprechenden Batterien zwischen 15 und 30 Schiffscontainern in der Nähe des Kraftwerks.

[0005] Eine solche Installation (Container mit Batterien) ist nicht in allen Situationen möglich, da es gesetzliche Beschränkungen gibt, beispielsweise in Bezug auf die bebaubaren Zonen oder die landwirtschaftlichen Zonen. Selbst wenn dies möglich wäre, ist eine solche Installation relativ kostspielig.

Kurze Offenbarung der Erfindung

[0006] Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Lösung, welche die Mängel und Einschrankungen des Standes der Technik im Zusammenhang mit der Installation einer grossen Anzahl von Batterien in einem Kraftwerk, welches in einem Tiefbauwerk errichtet ist, überwindet.

[0007] Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine Lösung bereitzustellen, die einen strukturellen Vorteil für den Tiefbaubereich des Kraftwerks bietet.

[0008] Erfindungsgemäss werden diese Ziele durch den Gegenstand der beigefügten Ansprüche erreicht, und insbesondere durch ein Tiefbauwerk mit Vertikalstützen, wobei zumindest ein Teil der Vertikalstützen ein Gehäuse definiert, worin es ferner elektrische Batterien umfasst, wobei die besagten Batterien in den Gehäusen der besagten Vertikalstützen untergebracht und gestapelt sind.

[0009] Gegenüber dem Stand der Technik bietet die Erfindung den Vorteil, dass durch die Nutzung des vorhandenen Platzes in den vorhandenen Vertikalstützen ein sehr grosses Volumen für die Lagerung und Stapelung einer grossen Anzahl von Batterien zur Verfügung gestellt werden kann.

[0010] Das Gewicht und das solide Material, welche diese grosse Anzahl von Batterien mit sich bringen, verstärkt ausserdem die mechanische Festigkeit und Widerstandsfähigkeit der mit diesen Batterien ausgestatteten Vertikalstützen. Die mechanische Festigkeit von Bauwerken ist immer ein wichtiges Merkmal, so dass eine solche Verstärkung ein wertvoller Vorteil ist.

[0011] Gemäß nicht-einschränkenden Ausführungsformen handelt es sich bei dem Tief Bauwerk um ein Gebäude, eine Brücke, eine künstliche Wasserstrasse oder einen künstlichen Kanal, einen Damm, eine Eisenbahnanlage, eine Strasse oder eine Autobahn.

[0012] In möglichen Ausführungsformen bestehen zumindest einige der Vertikalstützen aus Trägern mit einem H-förmigen Querschnitt oder einem I-förmigen Querschnitt, wobei die besagten Träger aus zwei Flanschen bestehen, welche durch einen Steg verbunden sind, wobei beide Seiten des Stegs mit den besagten beiden Flanschen das besagte Gehäuse definieren, worin die besagten Batterien untergebracht und in den besagten Gehäusen der Träger gestapelt sind. Solche Träger, insbesondere Metallträger, werden sehr häufig in der Struktur von Bauwerken des Hoch- und Tiefbaus verwendet, mit freiem Raum im Inneren.

[0013] Die Erfindung betrifft auch ein Kraftwerk mit solchen Tiefbauwerken.

[0014] In möglichen Ausführungsformen umfasst das besage Kraftwerk ein Tiefbauwerk, wie es im vorliegenden Text definiert ist, und mindestens eine Vertikalachswindturbine (VAWT), wobei die besagte Windturbine einen Rotor mit rotierenden Blättern umfasst, der auf einer Hauptwelle montiert ist, wobei die besagte Hauptwelle ein unteres Ende und ein oberes Ende definiert, wobei das untere Ende der Hauptwelle an einer Basisstruktur befestigt ist, wobei die besagte Basisstruktur durch ein Fundament verankert ist. Es ist dann möglich, die von der besagten Vertikalachswindturbine gelieferte Elektrizität in den elektrischen Batterien zu speichern.

[0015] In dieser Situation gibt es in einer möglichen Variante eine mechanische Befestigung zwischen dem oberen Ende der Hauptwelle und einem Teil des Tiefbauwerks. Ein grosser Vorteil ist, dass dank der Unterstützung durch die Befestigung des oberen Endes der Hauptwelle der Vertikalachswindturbine und eines Teils des Tiefbauwerks das Fundament, welches die Basisstruktur der Windkraftanlage verankert, leicht sein kann.

[0016] In der Regel handelt es sich bei einem solchen Fundament um ein Betonfundament in Form eines grossen Blocks oder einer Platte, bei dem das erforderliche Betonvolumen im Boden im Vergleich zu einer Vertikalachswindturbine eine grosse Investition darstellt, da dieses grosse Betonvolumen erforderlich ist, um eine ausreichende mechanische Festigkeit und Stabilität der Windkraftanlage zu gewährleisten. Hier bietet die vorherige Variante eine einfache Lösung, worin die Windturbine in ein System mit einem Tiefbauwerk integriert wird, welche eine widerstandsfähige Struktur darstellt und die Befestigung des oberen Teils der Windturbine ermöglicht.

[0017] Wenn die besagte Basisstruktur der Vertikalachswindturbine durch ein Betonfundament im Boden verankert wird, ermöglicht die zuvor vorgestellte Gegebenheit eine Verringerung des Volumens um bis zu vier des erforderlichen Betons im Vergleich zu einem normalen Betonfundament, nämlich ohne Befestigung des oberen Teils (oberen Endes) der Hauptwelle. Dies führt zu einer starken Reduzierung der finanziellen, materiellen, technischen und personellen Ressourcen, welche für die Installation der Windkraftanlage erforderlich sind.

[0018] Die zuvor vorgestellte Gegebenheit führt auch zu einer Verringerung der Belastung, welcher die Hauptwelle oder die Tragstruktur der Windkraftanlage aufgrund der unteren und oberen Befestigung der Hauptwelle ausgesetzt ist. In diesem Zusammenhang, während des Betriebs der Windkraftanlage, wenn die Belastung oder Kraft, welche auf die untere Befestigung wirkt, durch zwei geteilt wird (die andere Hälfte wirkt auf die obere Befestigung), wird das Moment durch vier geteilt. Neben der Verkleinerung des Fundaments für die Verankerung der Basisstruktur werden somit auch die auf die Hauptwelle der Windturbine wirkenden Kräfte verringert, was sich positiv auf die Wartung, die Lebensdauer und die Sicherheit auswirkt.

[0019] In möglichen Ausführungsformen umfasst das besagte Kraftwerk einen Satz von Fotovoltaikpaneelen und die besagten elektrischen Batterien speichern ausserdem die von den besagten Fotovoltaikpaneelen gelieferte Elektrizität.

[0020] In möglichen Ausführungsformen handelt es sich bei dem Tiefbauwerk um eine Autobahnanlage, welche eine Überdachung umfasst, die einen Teil der Autobahn abdeckt, wobei die besagte Überdachung über den besagten Vertikalstützen angebracht ist. Bei einer solchen Überdachung können die Fotovoltaikpaneele auf der Oberseite der besagten Überdachung und/oder die zuvor erwähnte(n) Vertikalachswindturbine(n) unter der Überdachung angeordnet sein. Bei Vorhandensein einer oder mehrerer Vertikalachwindturbinen sind diese vorzugsweise mindestens auf (entlang) einer Seite der Autobahn angeordnet, möglicherweise auf (entlang) beiden Seiten der Autobahn.

[0021] Mit einer Überdachung, wie sie zuvor vorgestellt wurde, und der Verwendung von Vertikalachwindturbinen ist es möglich, das obere Ende der Hauptwelle der Vertikalachwindturbinen an der Überdachung zu befestigen.

[0022] Weitere Vorteile und Möglichkeiten werden im folgenden Text unter Berücksichtigung verschiedener Ausführungsformen erfindungsgemässer Tiefbauwerke oder Kraftwerke detailliert dargestellt.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

[0023] Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in der Beschreibung offenbart und durch die Zeichnungen illustriert, worin: Die Figur 1 zeigt schematisch in einer perspektivischen Ansicht, teilweise im Schnitt, eine mit einer Überdachung überdeckte Autobahn, welche ein Bauwerk darstellt, das mindestens eine Vertikalachwindturbinen in einer ersten Anordnung umfasst, wobei das Ganze ein Kraftwerk bildet; Die Figur 2 ist eine Seitenansicht des Bauwerks aus Figur 1, mit einer Anordnung der Vertikalachwindturbine eines ersten Typs im linken Teil und mit einer Anordnung der Vertikalachwindturbine eines zweiten Typs im rechten Teil; Die Figur 3 ist eine vergrösserte Ansicht des ausgewählten Abschnitts III der Figur 2, welche die Vertikalachwindturbine mit der Anordnung des zweiten Typs deutlicher zeigt; Die Figur 4 ist eine perspektivische Ansicht einer anderen Ausführungsform für ein Kraftwerk mit der Anordnung des zweiten Typs der Vertikalachwindturbine, welche ein Bauwerk mit Vertikalstützen bildet, die Batterien gemäss der Erfindung aufnehmen, und Die Figur 5 ist eine perspektivische Ansicht einer möglichen erfindungsgemässen Ausführungsform für die Träger, welche als Vertikalstützen in einem ein Kraftwerk bildenden Tiefbauwerk dienen.

Beispiele von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung

[0024] Fig. 1 zeigt ein Beispiel einer möglichen Anordnung eines ersten, im Stand der Technik bekannten Typs einer Vertikalachwindturbine 10 in einem Tiefbauwerk 20. Genauer gesagt ist in Figur 1 eine Autobahn 201 dargestellt, welche mit einer Überdachung 202 bedeckt ist und ein Bauwerk 20 bildet, welches mindestens eine Vertikalachwindturbine 10 umfasst. Diese Überdachung 202 ist ein mechanisches Strukturbauteil, welches sich oben auf der Vertikalstützen 40 befindet.

[0025] Solche Windturbine(n) 10 kann/können Teil eines Tiefbauwerks sein, beispielsweise eines Elektrizitätskraftwerks 100, worin die Erzeugung von Strom aus Wind durch die besagte(n) Vertikalachswindturbine(n) 10 mit der Erzeugung von Strom aus einer anderen Quelle kombiniert wird, beispielsweise mit auf Fotovoltaikpaneelen 30 montierten Solarzellen, welche Sonnenstrahlen in Strom umwandeln. Ein solches Elektrizitätskraftwerks 100 ist in Fig. 4 dargestellt.

[0026] Um auf das Beispiel von Fig. 1 zurückzukommen, wird die Autobahn 201 durch eine Überdachung 202 überdeckt, welche eine Abdeckung bildet und ein erhöhtes Strukturbauteil ist, das auf Vertikalstützen 40 montiert ist.

[0027] Vorzugsweise werden entlang der Autobahn 201 auf einer oder beiden Seiten der Autobahn 201 eine Reihe von Vertikalachwindturbinen 10 aufgestellt, welche sich unterhalb der Überdachung 202 befinden, insbesondere unterhalb des Randes der Überdachung 202 wie in Fig. 1. Jede Vertikalachswindturbine 10 ist durch ein Fundament 12 im Boden verankert. Die vertikale Hauptwelle 14 der Vertikalachswindturbine 10 trägt oder bildet einen Rotor 15, welcher eine Vielzahl von Rotorblätter 16 umfasst. In dieser Konfiguration des ersten Typs ist das untere Ende 14a der Hauptwelle 14 an einer Basisstruktur 17 befestigt, die durch ein Fundament 12 verankert ist. Die Basisstruktur 17 enthält einige elektrische Einrichtungen der Windturbine 10, wie zum Beispiel den Generator. In dieser ersten Typ von Konfiguration ist das obere Ende 14b der Hauptwelle 14 nicht befestigt und das Fundament 12 muss eine sehr starke Verankerung für die Vertikalachswindturbine 10 bilden. In den meisten Fällen befindet sich die Vertikalachswindturbine 10 nicht in der Nähe eines anderen Tiefbauwerks 20 oder eines grossen Strukturbauteils, das als Stütze für die Befestigung des oberen Endes 14b der Hauptwelle 14 dienen könnte.

[0028] Bei dieser Konfiguration des ersten Typs der Vertikalachswindturbine 10 ist das Fundament 12 in der Regel ein Betonfundament, welches einen grossformatigen Betonblock im Boden 200 bildet.

[0029] Diese Konfiguration des ersten Typs der Vertikalachswindturbine 10 ist auch im linken Teil der Fig. 2 zu sehen, worin das obere Ende 14b der Hauptwelle 14 nicht befestigt ist.

[0030] Gemäss einer Konfiguration des zweiten Typs, wie sie im rechten Teil der Fig. 2 zu sehen ist, ist das obere Ende 14b der Hauptwelle 14 befestigt. Genauer gesagt ist das obere Ende 14b der Hauptwelle 14 an einem Strukturbauteil eines Tiefbauwerks befestigt. Im konkreten Fall des Beispiels im rechten Teil der Fig. 2 ist das obere Ende 14b der Hauptwelle 14 über eine Befestigungsvorrichtung 18 an der Überdachung 202 befestigt. Im rechten Teil der Fig. 2 ist das obere Ende 14b der Hauptwelle 14 der Vertikalachswindturbine 10 an der ersten Lateralseite 202a der Überdachung 202 befestigt. Diese Befestigungsvorrichtung 18 sorgt für eine starke und sichere Befestigung des oberen Endes 14b der Hauptwelle 14, so dass ein Teil der während des Betriebs der Vertikalachswindturbinen 10 erlittenen Belastungen durch das obere Ende 14b der Hauptwelle 14 und die Befestigungsvorrichtung 18 aufgenommen werden kann. Folglich hält das Fundament 12' dieser Anordnung des zweiten Typs einer geringeren Belastung stand als das Fundament 12 gemäss der im linken Teil von Fig.2 dargestellten Konfiguration des ersten Typs. Es ist daher möglich, ein Fundament 12' für die Anordnung gemäss dem zweiten Typ zu konzipieren und zu realisieren, welches kleiner ist als das Fundament 12 gemäss der Ausgestaltung des ersten Typs, wie in Fig. 2 zu sehen ist.

[0031] In anderen, nicht dargestellten Gegebenheiten ist der Teil des Tiefbauwerks 20, an dem das obere Ende 14b der Hauptwelle 14 befestigt ist, irgendeiner der folgenden: eine Abdeckung, eine Säule, ein Pfeiler, ein Pfahl, ein Steg, eine Platte, ein Träger, ein Balken, ein erhöhtes Strukturbauteil oder ein beliebiges Strukturbauteil des Tiefbauwerks 20.

[0032] In Bezug auf den rotierenden Teil der Vertikalachswindturbine 10 können mehrere Konfigurationen auftreten, darunter die folgenden. Bei einigen Typen von Vertikalachswindturbinen 10 entspricht die Hauptwelle 14 dem Rotor 15 selbst, wobei die Blätter fest auf der Hauptwelle 14 montiert sind. In diesem Fall ist die Hauptwelle 14 eine rotierende Hauptwelle, welche den Rotor 15 bildet, auf dem die Blätter montiert sind, und die Vertikalachswindturbine 10 umfasst ausserdem ein Lager oder eine andere rotierende Verbindungsvorrichtung (nicht dargestellt), welche die rotierende Hauptwelle 14 trägt und führt. Möglicherweise ist dieses Lager oder eine andere rotierende Verbindungsvorrichtung sowohl mit dem unteren Ende 14a der Hauptwelle 14 und der Basisstruktur 17 als auch mit dem oberen Ende 14b der Hauptwelle 14 und der Befestigungsvorrichtung 18 verbunden. Bei anderen Typen von Vertikalachswindturbinen 10 ist die Hauptwelle 14 fest (nicht drehbar) und mit dem Rotor 15 verbunden, auf dem die Blätter 16 fest montiert sind. In einer solchen Konfiguration ist der Rotor 15 in Bezug auf die Hauptwelle 14 drehbar montiert.

[0033] Eine vergrösserte Ansicht der Konfiguration des zweiten Typs einer Vertikalachswindturbine 10, die in ein beispielhaftes Tiefbauwerk integriert ist, ist in Fig. 3 zu sehen. Der erste und wichtigste Unterschied zur Konfiguration des ersten Typs betrifft das Vorhandensein einer Befestigungsvorrichtung 18, welche das obere Ende 14b der Hauptwelle 14 der Vertikalachswindturbine 10 mit dem Strukturbauteil eines Tiefbauwerks (hier eine Überdachung 202 einer Autobahnanlage) verbindet. Der zweite Unterschied liegt in einem Fundament 12' der Vertikalachswindturbine 10, das kleiner ist als das klassische Fundament 12 der zuvor verwendeten Konfiguration des ersten Typs, mindestens doppelt so klein und bis zu viermal kleiner. Dieses verkleinerte Fundament 12' wird durch die Befestigung des oberen Endes 14b der Hauptwelle 14 der Vertikalachswindkraftanlage 10 mit dem Strukturbauteil ermöglicht.

[0034] In einer nicht-restriktiven Indikation, bei der/den Vertikalachswindturbine(n) 10 kann es sich um einen der folgenden Typen handeln: eine Darrieus-Windturbine, eine Savonius-Windturbine, eine kombinierte Darrieus-Savonius-Windturbine und eine Giromill-Windturbine oder eine beliebige andere Vertikalachswindturbine mit einer Hauptwelle, die sich über den rotierenden Teil bzw. die rotierenden Teile der Windturbine erstreckt oder erstreckt werden kann, um das obere Ende der Hauptwelle und einen Teil eines Tiefbauwerks mechanisch zu befestigen.

[0035] In Fig. 4 ist ein Beispiel für ein Kraftwerk 100 dargestellt, das dem rechten Teil von Fig. 2 entspricht und zusätzlich zu den Vertikalachswindturbinen 10 eine weitere Stromquelle umfasst. Diese andere Stromquelle stützt sich auf Fotovoltaikpaneele 30. Genauer gesagt handelt es sich bei dem Tiefbauwerk 20 in Fig. 4 um eine Autobahnanlage, welche eine Überdachung 202 umfasst, die einen Teil der Autobahn 201 abdeckt, wobei die besagte Überdachung 202 auf Vertikalstützen 40 montiert ist. Wie in den Figuren 1 und 2 stellt die besagte Überdachung 202 nicht nur ein Schutz für den Abschnitt der Autobahn 201 dar, sondern ist auch ein Deflektor zur Beschleunigung des Luftstroms unterhalb der Überdachung 202 dank der Tragstruktur des Kraftwerks. Dieser beschleunigte Luftstrom wird durch die Vertikalachswindturbinen 10 bei einem höheren Verhältnis in Elektrizität umgewandelt. Darüber hinaus ermöglicht die Überdachung 202 in dem in Fig. 4 dargestellten Kraftwerk 100 auch die Anbringung der Fotovoltaikpaneele 30 auf der Oberseite der Überdachung 202.

[0036] Wenn das Tiefbauwerk 20 Vertikalstützen 40 umfasst, kann eine Ausführungsform der erfindungsgemässen Anordnung wie folgt aussehen. Zumindest einige der Vertikalstützen 40 umfassen Träger 401 mit einem H-förmigen Querschnitt , wie in Fig. 5 zu sehen ist. Die Träger 401 bestehen aus zwei Flanschen 402, die durch einen Steg 403 verbunden sind, wobei beide Seiten des Stegs 403 ein Gehäuse 404 mit den besagten beiden Flanschen 402 bilden. Das Kraftwerk 100 umfasst zudem elektrische Batterien 50 zur Speicherung der von den Vertikalachswindturbinen 10 gelieferten Elektrizität. Erfindungsgemäss sind die Batterien 50 in dem (den) Gehäuse(n) 404 der Träger untergebracht und gestapelt. Eine solche Konfiguration hat elektrische Kabel 501 zwischen den beiden benachbarten Batterien 50, welche seriell montiert sind, auch zwischen den Batterien 50 und anderen elektrischen Geräten, einschliesslich der Vertikalachswindturbinen (VAWTs), und/oder eventuelle andere Einrichtungselemente wie zum Beispiel eine oder mehrere der folgenden: Fotovoltaikpaneele 30, Generatoren, Wechselrichter, Ladegeräte, Solar-Ladegeräte (auch Solar-Regler genannt), Verteilerschrank, Fern-Management-Tool, Wifi-Repeater. Diese Gegebenheit gemäss der vorliegenden Erfindung, mit dem Vorhandensein von Batterien 50, welche im/in Gehäuse(n) 404 des Trägers/der Träger 401 untergebracht und gestapelt sind, kann auch erfolgen, wenn die Vertikalstützen 40 aus Trägern mit einem realisierten I-förmigen Querschnitt bestehen. Das Vorhandensein der Batterien 50 in den Vertikalstützen 40, die von den Trägern 401 gebildet werden, verleiht diesen Vertikalstützen 40 ein zusätzliches Gewicht und einen mechanischen Widerstand.

[0037] In einer möglichen Ausführung werden die besagten Träger 401 durch ein Fundament mit mindestens drei divergierenden Gründungspfählen (nicht dargestellt) im Boden verankert. Dies führt zu einer starken und zuverlässigen Verankerung, welche auch gegen eine auf den Träger 401 einwirkende Schwenkbelastung wirksam ist.

[0038] In einer möglichen Anordnung, wie sie in Fig. 5 zu sehen ist, umfassen die Vertikalstützen 40 ausserdem horizontale Abstandshalter 405 im Gehäuse 404, wobei die besagten Abstandshalter 405 an den besagten Flanschen 402 befestigt sind und Ablagen für die Halterung der Batterien 50 bilden.

[0039] In einer möglichen Ausführung, die auf den Figuren nicht sichtbar ist, wird auch eine Abdeckung auf den Vertikalstützen 40 vorgesehen, wobei die besagte Abdeckung eine Verkleidung bildet, die in der Lage ist, den Wind oder jegliche Masse von bewegter Luft in Richtung der rotierenden Blätter 16 der Vertikalachswindturbine(n) 10 abzulenken. Dies gilt auch dann, wenn die Stützen 40 ein Gehäuse 404 bilden, in dem elektrische Batterien oder andere für die Tiefbauwerke erforderliche Ausrüstungen untergebracht werden können oder nicht.

[0040] Die im Gehäuse 404 untergebrachten elektrischen Batterien 50 können darüber hinaus den von den Fotovoltaikpaneelen 30 gelieferten Strom speichern. Die im Gehäuse 404 untergebrachten elektrischen Batterien 50 können auch nur zur Speicherung der von den Fotovoltaikpaneelen 30 gelieferten Elektrizität verwendet werden, und zwar sowohl mit als auch ohne Vertikalachswindturbine(n) 10.

[0041] Bei den elektrischen Batterien 50 kann es sich um jede Art von elektrischen Batterien handeln, vorzugsweise um nicht entflammbare und nicht explodierende elektrische Batterien, beispielsweise Salzschmelzenbatterien oder Festkörperbatterien.

[0042] Neben seiner Funktion als ertragsstarkes elektrisches Kraftwerk 100 bietet ein Bauwerk, wie es in Fig. 4 dargestellt ist, sowohl den Autobahnbetreibern als auch den Nutzern weitere Vorteile. Die obere Struktur des Kraftwerks 100, insbesondere die Sicherheitsbarriere und die Überdachung 202, wirken schalldämmend und sorgen für eine wichtige Lärmminderung. Die Überdachungstruktur 202 schützt die Fahrbahn der Autobahn 201 vor Schneefall, so dass der Winterdienst, beispielsweise das Streuen von Salz und das Schneeräumen, entfallen oder stark reduziert werden kann. Die Überdachung 202 schützt auch vor übermässiger Hitze und UV-Strahlung, wodurch die Lebensdauer der Fahrbahndecke der Autobahn 201 erheblich verlängert wird. Die Überdachung 202 kann eine schräge Oberseite haben, welche das Auffangen von Regenwasser ermöglicht, wie in Fig. 4 zu sehen ist. Die tragende Struktur (Überdachung 202 und Stützen 40) kann zur Aufnahme von Kabeln und anderen Leitungen angepasst werden.

[0043] Wie in der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform zu sehen ist, hat die Überdachung 202 zwischen den Seitenwänden 202a und 202b eine schräge Dachfläche. Die erste Lateralseite 202a und die zweite Lateralseite 202b der Überdachung 202 entsprechen den Seiten der Überdachung, welche parallel zur Verkehrsrichtung der Autobahn 201 verlaufen. In diesem Beispiel hat die Überdachung 202 die Form einer Platte. Diese schräge Anordnung der Ober- und Unterseiten der Überdachung 202 ermöglicht das Sammeln und Ableiten von Regenwasser, führt aber auch zu einem möglichen Venturi-Effekt unter der Überdachung 202. Je nach den örtlichen Windverhältnissen führt diese seitlich geneigte Ausrichtung des Überdachungs 202, bei der die erste Seite 202a niedriger liegt als die zweite Seite 202b, zu einer Windbeschleunigung, welche die Leistung der Vertikalachswindturbinen (VAWT) 10 erhöht. Diese Windbeschleunigung ist im Allgemeinen auf der ersten lateralen Seite 202a der Überdachung 202 grösser als auf der zweiten lateralen Seite 202b der Überdachung 202.

[0044] Daher ist die Platzierung einer Reihe von Vertikalachswindturbinen 10 unter der ersten Lateralseite 202a der Überdachung 202 optimal, um die effizienteste Energieversorgung durch die Vertikalachswindturbine 10 zu erhalten. In einigen Fällen, u. a. wenn sich die mit der Überdachung 202 bedeckte Autobahn 201 in einem windigen Gebiet befindet, ist zusätzlich zu dieser ersten Reihe von Vertikalachswindturbinen 10 unter der ersten Lateralseite 202a der Überdachung 202 auch eine zweite Reihe von Vertikalachswindturbinen 10 unter der zweiten Lateralseite 202a der Überdachung 202 vorhanden. Vorzugsweise beträgt die Neigung der Überdachung 202 zwischen 5 und 15 % in Bezug auf eine horizontale Fläche (d. h. einen Winkelbereich von 3 bis 9 Grad in Bezug auf eine horizontale Fläche), vorzugsweise mehr als 6 % (mehr als 3,5 Grad), vorzugsweise zwischen 8 und 12 % (Winkelbereich von 4,5 bis 7 Grad). Diese möglichen Neigungsbereichswerte beziehen sich zumindest auf die Oberseite der Überdachung 202. Diese möglichen Neigungsbereichswerte können sich auch auf die untere (tiefe) Fläche der Überdachung 202 beziehen.

[0045] Erfindungsgemäss können beim Kraftwerk der Figur 2 oder der Figur 4 oder bei jedem anderen Kraftwerk mit einem anderen Tiefbauwerk andere Stützen als die Vertikalstütze 40 vorhanden sein, auf denen die Überdachung 202 ruht, welche ebenfalls ein Gehäuse zur Aufnahme von elektrischen Batterien 50 bilden.

In den Figuren verwendete Bezugszeichen

[0046] 10 Vertikalachswindturbine (VAWT) 12 Fundament des ersten Typs 12' Fundament des zweiten Typs 14 Hauptwelle 14a Unteres Ende der Hauptwelle 14b Oberes Ende der Hauptwelle 15 Rotor 16 Rotorblatt 17 Basisstruktur 18 Befestigungsvorrichtung 20 Tiefbauwerk 201 Autobahn 202 Überdachung 202a Erste Lateralseite 202b Zweite Lateralseite 30 Fotovoltaikpaneelen 40 Vertikalstütze 401 Trägern in H- oder I-Form 402 Flanschteil 403 Steg-Teil 404 Gehäuse 405 Abstandshalter (Ablage) 406 Fundament 50 Batterie 501 Elektrisches Kabel 100 Kraftwerk 200 Boden

Claims (21)

1. Tiefbauwerk (20) mit Vertikalstützen (40), worin zumindest ein Teil der besagten Vertikalstützen (40) ein Gehäuse (404) definiert, worin es zudem elektrische Batterien (50) umfasst, wobei die besagten Batterien (50) in den besagten Gehäusen (404) der besagten Vertikalstützen (40) untergebracht und gestapelt sind.

2. Tiefbauwerk (20) gemäss Anspruch 1, worin zumindest einige der Vertikalstützen (40) Träger (401) mit einem H-förmigen Querschnitt oder einem I-förmigen Querschnitt umfassen, wobei die besagten Träger (401) aus zwei Flanschen bestehen, die durch einen Steg verbunden sind, wobei beide Seiten des Stegs mit den beiden Flanschen das besagte Gehäuse (404) definieren, worin die besagten Batterien (50) in den besagten Gehäusen (404) der Träger (401) untergebracht und gestapelt sind.

3. Tiefbauwerk (20) gemäss Anspruch 2, worin die besagten Vertikalstützen (40) ferner horizontale Abstandshalter (405) im besagten Gehäuse umfassen, wobei die besagten Abstandshalter (405) an den besagten Flanschen (402) befestigt sind und Ablagen für die Halterung der Batterien (50) bilden.

4. Tiefbauwerk (20) gemäss irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, worin die besagten elektrischen Batterien (50) Salzschmelzebatterien oder Festkörperbatterien sind.

5. Tiefbauwerk (20) gemäss Anspruch 2, worin die besagten Träger (401) im Boden (200) durch ein Fundament mit mindestens drei divergierenden Gründungspfählen befestigt sind.

6. Kraftwerk (100), welches ein Tiefbauwerk (20) gemäss irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5 und mindestens eine Vertikalachswindturbine (VAWT) umfasst, wobei die besagte Windturbine einen Rotor (15) mit rotierenden Blättern (16) umfasst, der auf einer Hauptwelle (14) montiert ist, wobei die besagte Hauptwelle (14) ein unteres Ende (14a) und ein oberes Ende (14b) definiert, wobei das untere Ende (14a) der Hauptwelle (14) an einer Basisstruktur (17) befestigt ist, wobei die besagte Basisstruktur durch in einem Fundament (12; 12') verankert ist.

7. Kraftwerk (100) gemäss Anspruch 6, worin es zudem eine mechanische Befestigung (18) zwischen dem oberen Ende (14b) der Hauptwelle (14) und einem Teil des Tiefbauwerks (20) aufweist.

8. Kraftwerk (100) gemäss Anspruch 6 oder 7, worin die besagten elektrischen Batterien von der Vertikalachswindturbine gelieferten Strom speichern.

9. Kraftwerk (100), welches ein Tiefbauwerk (20) gemäss irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5 umfasst, und worin es zudem einen Satz von Fotovoltaikpaneelen (30) umfasst, und worin die besagten elektrischen Batterien (50) zudem von den Fotovoltaikpaneelen (30) gelieferte Elektrizität speichern.

10. Kraftwerk (100) gemäss Anspruch 9, worin es sich beim besagten Tiefbauwerk (20) um eine Autobahnanlage handelt, welche eine Überdachung (202) umfasst, die einen Teil der Autobahn abdeckt, wobei die besagte Überdachung (202) über den besagten Vertikalstützen (40) angebracht ist, worin sich die besagten Fotovoltaikpaneele (30) an der oberen Fläche der besagten Überdachung (202) befinden.

11. Kraftwerk (100) gemäss einem der Ansprüche 6 und 10, worin die besagte Vertikalachswindturbine (10) unter der Überdachung (202), zumindest auf einer Seite der Autobahn, angeordnet ist.

12. Kraftwerk (100) gemäss Anspruch 11, worin das obere Ende (14b) der Hauptwelle (14) der Vertikalachswindturbine (10) an der Überdachung (202) befestigt ist.

13. Kraftwerk (100) gemäss Anspruch 11, wobei die Ober- und Unterseite der Überdachung (202) eine geneigte Konfiguration aufweisen, wobei eine erste Lateralseite (202a) niedriger ist als die zweite Lateralseite (202b).

14. Kraftwerk (100) gemäss Anspruch 13, worin die Neigung der Überdachung (202) zwischen 5 und 15 % in Bezug auf eine horizontale Fläche beträgt.

15. Kraftwerk (100) gemäss Anspruch 13 oder Anspruch 14, worin die erste Lateralseite (202a) und die zweite Lateralseite (202b) der Überdachung (202) parallel zur Verkehrsrichtung der Autobahn (201) angeordnet sind.

16. Kraftwerk (100) gemäss Anspruch 6, wobei es ferner eine Abdeckung auf den Vertikalstützen (40) umfasst, welche ein Gehäuse definiert, das in der Lage ist, elektrische Batterien (50) aufzunehmen, wobei die besagte Abdeckung eine Verkleidung bildet, welche in der Lage ist, Wind oder jegliche Masse sich bewegender Luft in Richtung der rotierenden Blätter (16) der Vertikalachswindturbine (10) abzulenken.

17. Kraftwerk (100) gemäss Anspruch 6, worin die besagte Vertikalachswindturbine (10) eine der folgenden ist: eine Darrieus-Windturbine, eine Savonius-Windturbine, eine kombinierte Darrieus-Savonius-Windturbine und eine Giromill-Windturbine.

18. Kraftwerk (100) gemäss Anspruch 7, worin die besagte Hauptwelle (14) fest (nicht drehbar) und mit dem Rotor (15) verbunden ist, an dem die Blätter (16) montiert sind.

19. Kraftwerk (100) gemäss Anspruch 7, worin die besagte Hauptwelle (14) eine rotierende Hauptwelle (14) ist, welche den Rotor (15) bildet, auf dem die Blätter (16) montiert sind, wobei die besagte Vertikalachswindturbine (10) zudem ein Lager umfasst, das die rotierende Hauptwelle (14) trägt und führt.

20. Kraftwerk (100) gemäss Anspruch 7, worin der besagte Teil des Tiefbauwerks (20), an dem das obere Ende (14b) der Hauptwelle (14) befestigt ist, einer der folgenden ist: eine Abdeckung, eine Säule, ein Pfeiler, ein Pfahl, ein Steg, eine Platte, ein Träger, ein Balken, ein erhöhtes Strukturbauteil oder ein Strukturbauteil des Tiefbauwerks (20).

21. Kraftwerk (100) gemäss einem der Ansprüche 6 bis 20, worin das besagte Tiefbauwerk (20) eines der folgenden ist: ein Gebäude, eine Brücke, eine künstliche Wasserstrasse oder ein künstlicher Kanal, ein Damm, eine Eisenbahnanlage, eine Strasse oder eine Autobahnanlage.