DE10030292A1 - Anordnung zum Gewinnen von Energie aus Wind- und/oder Sonnenkraft - Google Patents

Anordnung zum Gewinnen von Energie aus Wind- und/oder Sonnenkraft

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Gewinnen von Energie aus Windkraft mit wenigstens einem Rotor, der durch eine Luftströmung bewegt wird und wenigstens einen Generator antreibt, sowie eine Anordnung zum Gewinnen von Energie aus Sonnenkraft. Für die Windenergiegewinnung schlägt die Erfindung vor, daß der Rotor in einem Gebäude angeordnet ist, das aufsteigende seitliche Wände mit insgesamt wenigstens zwei äußeren Durchbrennungen aufweist, zwischen denen oder in denen der Rotor sitzt. Für die Sonnenenergiegewinnung schlägt die Erfindung vor, daß die erforderlichen Kollektoren als Fassadenverkleidung für die seitlichen aufsteigenden Wände eines Gebäudes ausgebildet sind. Für beide Arten der Energiegewinnung kann ein ungenutztes Gebäude verwendet werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Gewinnen von elektrischer Energie aus Windkraft mit wenigstens einem Rotor, der durch eine Luftströmung bewegt wird und wenigstens einen Generator antreibt. Auch betrifft die Erfindung eine Anordnung zur Gewinnung von elektrischer Energie aus Sonnenkraft.
Im Zuge der allgemeinen Bemühungen, Energie aus alternativen Quellen zu gewinnen, sind Windkraftanlagen entwickelt worden. Eine Windkraftanlage umfaßt allgemein einen oder mehrere Windkraftgeneratoren, bei welchen ein Rotor um eine horizontale Achse drehend auf einem Mast gelagert ist. Größere Windkraftanlagen weisen häufig eine Vielzahl von derartigen Generatoren auf, wodurch die Umgebung optisch und akustisch stark beeinträchtigt wird.
Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die Windkraftanlagen nur bei ausreichend natürlichem Wind Energie erzeugen können. Bei einer Flaute stehen die Rotorblätter still, und die Generatoren können nicht angetrieben werden. Aus diesem Grund stehen derartige Windkraftanlagen häufig nur in solchen Gebieten, in denen häufig ein Wind weht, also im Küstenbereich. Im Landesinneren und insbesondere in Ortschaften werden Windkraftanlagen selten aufgebaut.
Sonnenenergie wird häufig zur Gewinnung von Warmwasser ausgenutzt. Die erforderlichen Kollektoren sind auf dem Dach eines Gebäudes montiert, in dem das Warmwasser entnommen wird. Es sind auch Sonnenkraftanlagen bekannt, bei welchen eine Vielzahl von Kollektoren in großen Feldern dem Sonnenverlauf folgend angeordnet sind. Auch diese Anlagen befinden sich nur außerhalb von Ortschaften und an Orten mit großer zu erwartenden Sonneneinstrahlung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine andere Anordnung zur Gewinnung von Energie aus Windkraft und/oder Sonnenlicht zu schaffen.
Bezüglich der Anordnung zur Energiegewinnung aus Windkraft wird die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Rotor in einem Gebäude angeordnet ist, das aufsteigende seitliche Wände mit wenigstens zwei äußeren Durchbrechungen aufweist, zwischen denen oder in denen der Rotor sitzt. Die Erfindung nutzt hierbei aus, daß in einem Gebäude nur aufgrund zweier zumindest teilweise gegenüber liegenden Öffnungen in den seitlichen Wänden ein Luftzug entsteht, der einen Rotor antreiben kann. Der Luftzug wird sich sogar bei relativer Windstille einstellen, so daß der Rotor sich stets drehen wird und den Generator antreibt.
Es kann vorgesehen werden, daß das Gebäude eine Vielzahl von Ebenen umfaßt, deren zugeordnete Wandabschnitte mit wenigstens zwei äußeren Durchbrechungen versehen sind, und daß zumindest ein Teil der Ebenen jeweils wenigstens einen Rotor aufweist. Auch kann es zweckmäßig sein, wenn auf einer Ebene mehrere Rotoren vorhanden sind. Durch eine größere Anzahl von Rotoren kann eine höhere Energiegewinnung erreicht werden.
Gemäß einer weitergehenden Ausführungsform der Erfindung sind die Ebenen durch Wandabschnitte in mehrere Räume unterteilt, die über innere Durchbrechungen miteinander in Verbindung stehen, wobei zumindest ein Teil der Räume wenigstens einen Rotor aufweist. Die Rotoren können beispielsweise in den inneren Durchbrechungen angeordnet sein. Es ist hierbei möglich, daß der Rotor in einem Außenraum mit äußeren und inneren Durchbrechungen oder in einem Außenraum nur mit äußeren Durchbrechungen oder aber in einem Innenraum nur mit inneren Durchbrechungen, der mit Außenräumen in Verbindung steht, angeordnet ist. In allen Räumen wird sich in jedem Raum separat ein Luftzug einstellen, der optimal für den Antrieb jeweils eines Rotors genutzt werden kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung stehen die Ebenen untereinander über wenigstens einen Schacht in Verbindung, und in wenigstens einem Schacht ist wenigstens ein Rotor angeordnet. Auch in einem derartigen Schacht wird sich selbsttätig Zugluft einstellen, die zum Antreiben eines Rotors genutzt werden kann.
Die Ausrichtung und Ausbildung des Rotors ist grundsätzlich beliebig. Es kann vorgesehen werden, daß der Rotor um eine horizontale Achse dreht. Zweckmäßig ist es, wenn zumindest die auf den Ebenen angeordneten Rotoren um eine vertikale Achse drehen. Dies ist insbesondere bei kleineren lichten Höhen der einzelnen Ebenen zweckmäßig, um dennoch eine ausreichende Windangriffsfläche an den Rotorblättern zu bilden.
Es kann zweckmäßig sein, wenn jeder Rotor einen eigenen Generator antreibt. Es kann aber auch vorgesehen werden, daß wenigstens zwei Rotoren, die nebeneinander oder übereinander liegen, einen Generator gemeinsam antreiben.
Auch können im Bereich der äußeren und/oder inneren Durchbrechungen Leiteinrichtungen vorgesehen sein, um die Luftströmung in Richtung auf den Rotor zu leiten. Dadurch kann die Geschwindigkeit und auch die Energie der Zugluft, die auf den Rotor wirkt, erhöht werden. Vorzugsweise weisen die Leiteinrichtungen an den äußeren Durchbrechungen nach innen, um das optische Erscheinungsbild des Gebäudes nicht zu beeinflussen. Durch diese Maßnahmen kann die Kraft an der Rotorwelle und somit die Leistung des Generators erhöht werden.
Ein solches Gebäude kann sich an einer beliebigen Stelle im Land und/oder in einer Ortschaft befinden. Es ist zweckmäßig, wenn zumindest die äußeren Durchbrechungen mit Gittern und/oder Netzen versehen sind. Dadurch werden Vögel und andere Tiere gehindert, in das Gebäude einzudringen. Auch stellt dies einen Schutz vor unbefugtem Betreten dar. Hier kann es weiterhin zweckmäßig sein, wenn zumindest die erste Ebene des Gebäudes keine oder verschlossene oder verschließbare äußere Durchbrechungen aufweist.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß das Gebäude ein Haus ist und die äußeren Durchbrechungen durch die Fensterausschnitte und die inneren Durchbrechungen durch die Türausschnitte der einzelnen Räume gebildet werden. Das Haus bzw. das Gebäude kann hierzu neu errichtet werden. Besonders zweckmäßig ist es jedoch, wenn ein nicht mehr bewohntes oder bewohnbares Haus für eine derartige Anordnung umgerüstet und/oder umgebaut wird. Der Schacht kann beispielsweise ein ausgedienter Fahrstuhlschacht, ein Versorgungsschacht oder ein Kamin sein. Auch kann der Schacht ein Treppenaufgang sein. Für optimierte Bedingungen können hier sowohl äußere als auch innere Durchbrechungen geschaffen, erweitert oder verschlossen werden.
Der Vorteil ist bei der Umrüstung von alten Häusern vor allem darin zu sehen, daß derartige leerstehende Häuser auch in Gemeinden und Ortschaften ungenutzt überall zu finden sind. Das energieerzeugende Gebäude kann somit unmittelbar in der Nähe eines Verbrauchers stehen. Ein anderer Vorteil besteht darin, daß diese ungenutzten Häuser vollständig über Versorgungsleitungen mit dem örtlichen Stromnetz verbunden sind. Die Generatoren können daher über diese Versorgungsleitungen des Gebäudes mit dem Stromnetz in Verbindung stehen, ohne daß besondere weitere Maßnahmen und Ausgaben, insbesondere für Verlegung der Stromkabel erforderlich werden.
Bei der Anordnung zum Gewinnen von Energie aus Sonneneinstrahlung ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß die aufsteigenden Wände eines Gebäudes zumindest teilweise mit Kollektoren versehen sind. Die Kollektoren sind hierfür als Fassadenverkleidungselemente für die Wände des Gebäudes ausgebildet und können Warmwasserkollektoren sein oder unmittelbar Strom erzeugen. Die Erfindung nutzt hierbei aus, daß insbesondere bei höheren Häusern mit den Seitenwänden eine sehr große Fläche zur Verfügung steht, die vom Sonnenlicht direkt oder durch Wolken indirekt bestrahlt wird. Eine ausschließlich direkte Sonneneinstrahlung ist bei den inzwischen entwickelten Kollektoren nicht mehr erforderlich. Die Kollektoren können mit einer Einrichtung zur Gewinnung von elektrischer Energie im Inneren des Gebäudes in Verbindung stehen.
Gemäß einer zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung sind die seitlichen Wände bis auf die Durchbrechungen für die Rotoren zumindest teilweise mit Kollektoren versehen. Damit ist es möglich, in einem Gebäude Energie sowohl aus Sonnenlichteinfall als auch durch Windkraft zu gewinnen.
Es kann zudem vorgesehen werden, daß das auf das Gebäude fallende Regenwasser gesammelt und in wenigstens eine Falleitung geführt wird, in der wenigstens eine Turbine vorhanden ist, die einen Generator antreibt. Auch hierdurch kann Energie gewonnen werden.
Es ist günstig, wenn das Gebäude ein Hochhaus ist. Dies hat den Vorteil, daß eine Vielzahl von Ebenen für die Rotoren zur Verfügung steht. Auch ist insbesondere im oberen Bereich mit starker Zugluft zu rechnen, so daß ein Generator mit hoher Leistung antreibbar ist. Ferner steht eine große Fläche für die Kollektoren zur Verfügung.
Grundsätzlich kann vorgesehen werden, daß in dem Gebäude Wohnungen und/oder Gewerberäume vorhanden sind. Dabei ist es zweckmäßig, wenn die Ebenen mit den Rotoren im oberen Bereich und die Wohnungen und/oder Gewerberäume im unteren Bereich des Gebäudes liegen. Die in dem Gebäude gewonnene Energie kann dann den Wohnungen zumindest teilweise wieder zugeführt werden.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der schematischen Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Ansicht eines Gebäudes mit Anordnungen zur Energiegewinnung gemäß der Erfindung und
Fig. 2 eine Draufsicht auf eine Ebene innerhalb des Gebäudes gemäß Fig. 1.
Das in der Zeichnung dargestellte Gebäude 11 weist eine Vielzahl von übereinander liegenden Ebenen oder Geschossen 12 auf. Die aufsteigenden Seitenwände 13 sind mit äußeren Durchbrechungen oder Fensterausschnitten 14 versehen. Die Fläche der Durchbrechungen 14 kann kleiner sein als die verbleibende Fläche der betreffenden Seitenwand 13. Die einzelnen Geschoßebenen 12 sind in mehrere Räume 15 unterteilt, die durch innere Wände 16 voneinander getrennt sind. Es sind innere Durchbrechungen oder Türausschnitte 17 vorgesehen, um die Räume miteinander zu verbinden. Die einzelnen Geschoßebenen sind über ein Treppenhaus 18 oder über einen Fahrstuhlschacht 19 miteinander verbunden. Das Gebäude kann insoweit beispielsweise als herkömmliches Wohnhaus oder Hochhaus ausgebildet sein.
Auf den einzelnen Ebenen 12 und in den einzelnen Räumen 15 sind jeweils Rotoren 20, 21 angeordnet, die jeweils einen nicht näher gezeigten Generator 22 antreiben. In der Zeichnung weist der Rotor 20 ein horizontal liegendes, um eine vertikale Achse drehendes Lüfterrad 23 auf. Der Rotor 21 besitzt ein vertikal ausgerichtetes, um eine horizontale Achse drehendes Propellerrad 24.
Die äußeren Durchbrechungen oder Fensterausschnitte 14 und auch die inneren Durchbrechungen oder Türausschnitte 17 sind offen ausgebildet, so daß sich in jedem Raum Zugluft einstellen wird. Dadurch können die Rotoren und somit die Generatoren angetrieben werden. Weiterhin können Rotoren in dem Fahrstuhlschacht 19 und/oder Versorgungsschacht 25 und/oder im Treppenhaus 18 vorhanden sein. In solchen aufsteigenden Schächten bildet sich ebenfalls Zugluft aus, die zum Antreiben der Rotoren ausgenutzt werden kann.
Die äußeren Durchbrechungen sind vorzugsweise mit Gittern oder Netzen 26 luftdurchlässig verschlossen. Damit wird vor allem ein Eindringen von Vögeln verhindert, die den Rotor beschädigen könnten. Auch kann es zweckmäßig sein, wenn zumindest die unterste Geschoßebene 27 keine oder nur fest verschlossene äußere Durchbrechungen oder Tür- und Fensterausschnitte besitzt. Dadurch wird ein unbefugtes Betreten des Gebäudes vermieden.
Die erzeugte Energie kann dem örtlichen Stromnetz über eine Versorgungsleitung 30 des Gebäudes zugeführt werden. Auch kann es vorgesehen werden, daß ein Teil der Energie für den Verbrauch einer Wohnung genutzt wird, die sich in dem Gebäude befindet. Es ist vor allem zweckmäßig, wenn ein leerstehendes Haus für diese Zwecke umgebaut wird. Zum einen sind die Räumlichkeiten auch innerhalb von Ortschaften vorhanden. Zum anderen ist das Gebäude bereits an das örtliche Stromnetz angeschlossen. Auch ist das Gebäude hinsichtlich Statik gegen Winddruck ausgelegt. Schließlich befinden sich im Gebäude alle erforderlichen Versorgungsschächte und auch der Treppen- oder Fahrstuhlaufgang, um die Anlage überwachen, steuern, bedienen und warten zu können.
Um den Raum und die vorhandenen Flächen eines solchen Gebäudes noch besser zur Energiegewinnung nutzen zu können, sind die Dachflächen 28 und insbesondere die aufsteigenden Außenwände 13 mit Kollektoren 29 für die Sonnenlichteinstrahlung versehen. Insbesondere Hochhäuser weisen sehr große Flächen auf, die von direktem oder durch Wolken indirektem Sonnenlicht bestrahlt werden, das in Energie umgewandelt werden kann. Die Versorgungsleitungen der Kollektoren können im Innenraum frei verlegt werden, da dieser nicht zu Wohnzwecken genutzt wird, so daß sich der Installationsaufwand in Grenzen hält. Die Kollektoren können hierzu als Fassadenelemente ausgebildet sein. Auch diese Energie kann dem örtlichen Stromnetz zugeführt oder aber für den Betrieb der Windkraftanlage eingesetzt werden.
Mit dieser Anordnung zur Energiegewinnung aus Windkraft und Sonneneinstrahlung ist es möglich, ein ansonsten ungenutztes Gebäude zur Energiegewinnung umzurüsten. Eine solches Gebäude steht häufig mitten in einer Ortschaft und müßte ansonsten abgerissen werden. Durch die neue Nutzung, durch die Verkleidung der Fassade mit Kollektoren und eventuell durch das Vorsehen von Fenstergittern oder Fensterlamellen entsteht zudem ein optische ansprechendes Gebäude, das das Stadtbild nicht oder kaum stören wird.

Claims (26)

1. Anordnung zum Gewinnen von Energie aus Windkraft mit wenigstens einem Rotor (20, 21), der durch eine Luftströmung bewegt wird und wenigstens einen Generator (22) antreibt, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor in einem Gebäude angeordnet ist, das aufsteigende seitliche Wände (13) mit insgesamt wenigstens zwei äußeren Durchbrechungen (14) aufweist, zwischen denen oder in denen der Rotor sitzt.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gebäude eine Vielzahl von Ebenen (12) umfaßt, deren zugeordnete Wandabschnitte mit insgesamt wenigstens zwei äußeren Durchbrechungen (14) versehen sind, und daß zumindest ein Teil der Ebenen (12) jeweils wenigstens einen Rotor (20, 21) aufweist.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer Ebene (12) mehrere Rotoren (20, 21) vorhanden sind.
4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ebenen (12) durch Wandabschnitte (16) in mehrere Räume (15) unterteilt sind, und daß zumindest ein Teil der Räume wenigstens einen Rotor (20, 21) aufweist.
5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Räume (15) über innere Durchbrechungen (17) miteinander in Verbindung stehen.
6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotoren (20, 21) in den inneren Durchbrechungen (17) angeordnet sind.
7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ebenen (12) untereinander über wenigstens einen Schacht (18, 19, 25) in Verbindung stehen, und daß in wenigstens einem Schacht wenigstens ein Rotor angeordnet ist.
8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die auf den Ebenen (12) angeordneten Rotoren (20) um eine vertikale Achse drehen.
9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Rotoren einen Generator gemeinsam antreiben.
10. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die äußeren Durchbrechungen (14) zumindest teilweise mit Lamellen und/oder Gittern und/oder Netzen (26) versehen sind.
11. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der äußeren und/oder inneren Durchbrechungen Leiteinrichtungen vorgesehen sind, um die Luftströmung in Richtung auf den Rotor zu leiten.
12. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiteinrichtungen an den äußeren Durchbrechungen nach innen weisen.
13. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Gebäude ein Haus (11) ist und die äußeren Durchbrechungen durch die Fensterausschnitte (14) und die inneren Durchbrechungen durch die Türausschnitte (17) der einzelnen Räume (15) gebildet werden.
14. Anordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Schacht durch einen Fahrstuhlschacht (19), einen Versorgungsschacht (25) oder einen Kamin gebildet ist.
15. Anordnung nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Schacht ein Treppenaufgang (18) ist.
16. Anordnung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Generatoren über die Versorgungsleitungen (30) des Gebäudes mit dem Stromnetz in Verbindung stehen.
17. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die erste Ebene (27) des Gebäudes keine oder verschlossene äußere Durchbrechungen aufweist.
18. Anordnung zum Gewinnen von Energie aus Sonnenlicht mit Kollektoren (29), dadurch gekennzeichnet, daß die Kollektoren als Fassadenverkleidung für die seitlichen aufsteigenden Wände (13) eines Gebäudes ausgebildet sind.
19. Anordnung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Kollektoren Warmwasserkollektoren sind oder Strom erzeugen.
20. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die seitlichen Wände (13) bis auf die äußeren Durchbrechungen (14) für die Rotoren zumindest teilweise mit Kollektoren (29) versehen sind.
21. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Regenwasser gesammelt und in wenigstens eine Falleitung geführt wird, in der wenigstens eine Turbine vorhanden ist, die einen Generator antreibt.
22. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Gebäude ein Hochhaus ist.
23. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gebäude Wohnungen und/oder Gewerberäume vorhanden sind.
24. Anordnung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Ebenen mit den Rotoren im oberen Bereich und die Wohnungen und/oder Gewerberäume im unteren Bereich des Gebäudes liegen.
25. Anordnung nach einem der Ansprüche 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß die in dem Gebäude gewonnene Energie den Wohnungen zumindest teilweise zugeführt wird.
26. Verwendung eines Gebäudes für die Aufnahme von Rotoren, Generatoren, Kollektoren oder Turbinen in einer Anordnung gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche.
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