DE10125140A1

DE10125140A1 - Wind- und Solarkraftwerk

Info

Publication number: DE10125140A1
Application number: DE10125140A
Authority: DE
Inventors: Andreas Rudolph
Original assignee: A & C Rudolph Autoservice GbR
Current assignee: RUDOLPH, ANDREAS, 01920 OSSLING, DE
Priority date: 2001-05-23
Filing date: 2001-05-23
Publication date: 2002-12-05

Abstract

Die Erfindung betrifft die kompakte Nutzung der erneuerbaren Energien Wind und Sonne. Es steht die Aufgabe, mit hoher Dichte die Energiequellen Wind und Sonne zu nutzen. Nach Maßgabe der Erfindung wird ein Wind- und Solarkraftwerk (1) angegeben, bei dem in einem Stahlskelett- oder -fachwerkbau (2) mehrere Windkraftanlagen (4) und/oder mehrere Solaranlagen in parallel zur Grundfläche des Stahlskelett- oder -fachwerkbaus (2) verlaufenden Ebenen (3) mit unterschiedlicher Höhe angeordnet sind, wobei jeweils zumindest eine Windkraftanlage (4) und/oder zumindest eine Solaranlage in einer Ebene (3) angeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft die kompakte Nutzung der erneuerbaren Energien Wind und Sonne.

Die Mehrzahl der bekannten Anwendungen zur Energiegewinnung mittels Wind beziehen sich auf einzelnstehende Windturbinen. Die erreichbare Energiedichte je Quadratmeter Fläche ist hierbei verhältnismäßig gering. Für ein System großer Leistung besteht infolge dessen ein großer Flächenbedarf, zumal sich die Anlagen gegenseitig nachteilig beeinflussen können. Der enorme Flächenverbrauch ist jedoch der Haupthinderungsgrund für die intensivere Nutzung der Windenergie. Beispielsweise sind zur Gewinnung von ca. zehn Megawatt Leistung mittels Windkraftanlagen zehn einzelstehende Windturbinen mit einer Nennleistung von jeweils einem Megawatt notwendig, die in einem Abstand von 500 m zueinander aufgestellt werden müssen. Der Flächenbedarf für einen derartigen Windpark beträgt etwa 25 Hektar.

Es ist daher Ziel der vorliegenden Erfindung, diesen Nachteil des Standes der Technik zu überwinden. Dabei steht die Aufgabe, mit hoher Dichte die Energiequellen Wind und Sonne zu nutzen.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindungen ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 8.

Nach Maßgabe der Erfindung wird somit ein Wind- und Solarkraftwerk angegeben, bei dem in einem Stahlskelett- oder -fachwerkbau mehrere Windkraftanlagen und/oder mehrere Solaranlagen in parallel zur Grundfläche des Stahlskelett- oder -fachwerkbaus verlaufenden Ebenen (Plattformen) mit unterschiedlicher Höhe angeordnet sind, wobei jeweils zumindest eine Windkraftanlage und/oder zumindest eine Solaranlage in einer Ebene angeordnet sind.

Unter Windkraftanlage ist in diesem Zusammenhang ein Windenergiekonverter zu verstehen, während unter Solaranlage eine photovoltaische Anlage verstanden wird, das heißt eine Anlage, bei der Strom über Solarzellen erzeugt wird.

Zweckmäßigerweise hat der Stahlskelett- oder -fachwerkbau eine turmartige Form. Er sollte so gelagert sein, daß er um seine senkrechte Längsachse drehbar ist, so daß die Windkraftanlagen nach der Windrichtung ausgerichtet werden können. Zumindest eine Ebene des Stahlskelett- oder -fachwerkbaus sollte so gelagert sein, das sie um die senkrechte Längsachse des Stahlskelett- oder -fachwerkbaus drehbar ist, so daß die in dieser Ebene befindliche zumindest eine Windkraftanlage nach der Windrichtung ausgerichtet werden kann. Vorzugsweise sind jedoch alle Ebenen um die senkrechte Längsachse des Stahlskelett- oder -fachwerkbaus drehbar. Auch die Solaranlagen sind zweckmäßigerweise drehbar gelagert, so daß die Solarflächen der Solaranlagen nach dem Einstrahlwinkel der Sonne ausgerichtet werden können. Alternativ können die Solaranlagen jedoch auch starr in bezug auf die Ebene, auf die sie aufgebracht sind, montiert werden.

Die Erfindung stellt somit ein Wind- und Solarkraftwerk mit kompakter Bauweise zur Verfügung, daß aufgrund der Stahlskelett- oder -fachwerkkonstruktion eine Vielzahl einzelner Windkraftanlagen (Windenergiekonverter) und/oder Solaranlagen aufnehmen kann. Damit verringert sich der Platzbedarf in bezug auf die von diesen Anlagen erbrachte Gesamtleistung erheblich, so daß eine hohe Energiedichte erreicht wird. Durch die Möglichkeit den Stahlskelett- oder - fachwerkbau, die einzelnen Ebenen und/oder die Solaranlagen optimal auszurichten, kann die Gesamtleistung des Wind- und Solarkraftwerkes weiter gesteigert werden. Durch die Anordnung der Windkraftanlagen in unterschiedlichen Ebenen und damit in unterschiedlichen Höhen kann die Zunahme der Windgeschwindigkeit mit zunehmender Höhe ausgenutzt werden, die sich aller 100 m etwa 0,5 m/s steigert. Durch die Stahlskelett- oder - fachwerkkonstruktion, insbesondere deren Querstreben, wird weiterhin das als unangenehm empfundene Schattenspiel der Windflügel der Windkraftanlagen unterbrochen, so daß der sogenannte Diskoeffekt herkömmlicher Windkraftwerke vermieden wird.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine erste perspektivische Darstellung einer Ausführungsform der Wind- und Solarkraftanlage von hinten;

Fig. 2 eine erste Plattform der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform der Wind- und Solarkraftanlage;

Fig. 3 eine alternative, zweite Plattform der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform der Wind- und Solarkraftanlage und

Fig. 4 eine zweite perspektivische Darstellung der Ausführungsform der Wind- und Solarkraftanlage von vorn.

Nach Fig. 1 und 4 besteht das Wind- und Solarkraftwerk 1 aus einem siebengeteilen Stahlrohrskelett 2 mit einem Durchmesser von 50 m. Das Stahlrohrskelett 2 ist aus Winkelprofilen und Doppel-T-Trägern gebildet. Das Fundament 5 besteht aus einer Stahlbetonplatte P 335 mit einem Durchmesser von 150 m und einer Höhe von 1,5 m. Das Kraftwerk 1 hat eine Grundfläche von 100 m × 100 m und eine Höhe von 250 m. Auf dem Stahlrohrskelett 2 lagern sechs Stahl-Fachwerks-Ebenen 3, die in einem Abstand von 30 m zueinander angeordnet sind. Die Ebenen 3 sind um die zentrale Hauptstrebe 2.1 des Stahlrohskeletts 2 drehbar. Die unterste Ebene 3.1 ist in einer Höhe von 50 m über der Grundfläche ausgebildet. Die Stahl-Fachwerks-Ebenen 3 sind auf Drehkränzen 6 angebracht, so daß sie sich einzeln um die senkrechte Hauptstrebe 2.1 des Stahlrohrskeletts 2 drehen können.

Die in Fig. 2 in Draufsicht dargestellte Stahl-Fachwerks-Ebene 3 ist insbesondere zur Aufnahme von Windkraftanlagen 4 mit größerer Leistung geeignet. Die Windkraftanlagen 4 sind an einer Querkonstruktion 2.2 befestigt.

In Fig. 3 ist der Drehkranz 6 einer Stahl-Fachwerks-Ebene 3 in Draufsicht dargestellt, die insbesondere zur Aufnahme von Windkraftanlagen 4 mit kleinerer und mittlerer Leistung geeignet ist. Jede Stahl-Fachwerks-Ebene 3 ist mit fünf Windkraftanlagen 4 mit 250 kW Nennleistung und Photovoltaikzellen mit 300 kW Nennleistung bestückt (siehe Fig. 3). Im Bereich des Gegengewichtes zu den Windkraftanlagen 4 sind die Flächen mit Photovoltaik angeordnet. Bei sechs Ebenen können somit auf kompaktem Raum ca. 8,5 MW oder mehr elektrische Leistung aus Wind und ca. 300 kW aus Photo-Voltaik gewonnen und gegebenenfalls in das Landesnetz eingespeist werden. Dabei kommt die vorgeschlagene Lösung mit ca. 1,5 ha aus, während ein konventioneller Windpark hierfür - wie oben ausgeführt - 25 h benötigt.

Die Windkraftanlagen 4 erzeugen einen Wechselstrom, der mittels Gleichrichter in Gleichstrom umgewandelt wird. In dieses Gleichstromnetz speist die Photovoltaikanlage ein. Aus dem Gleichstromnetz wird mittels Wechselrichter ein synchronisierter Wechselstrom erzeugt, der dann transformiert wird und in das Landesnetz eingespeist werden kann.

In einer zweiten, nicht gezeigten Ausführungsform hat der Stahlskelettbau eine Höhe von 250 m, wobei acht Ebenen auf dem Stahlgerüst installiert sind. Je Ebene sind fünf Windturbinen E 30 mit einem Rotordurchmesser von 30 m angebracht. Damit erreicht jede Ebene eine Breite von 120 m.

Liste der verwendeten Bezugszeichnen

1

Wind- und Solarkraftwerk

2

Stahlrohrskelett

2.1

zentrale Hauptstrebe

2.2

Querkonstruktion

3

Stahl-Fachwerks-Ebene

3.1

unterste Stahl-Fachwerks-Ebene

4

Windkraftanlage

5

Fundament

6

Drehkranz

Claims

1. Wind- und Solarkraftwerk, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Stahlskelett- oder -fachwerkbau (2) mehrere Windkraftanlagen (4) und/oder mehrere Solaranlagen in parallel zur Grundfläche des Stahlskelett- oder -fachwerkbaus (2) verlaufenden Ebenen (3) mit unterschiedlicher Höhe angeordnet sind, wobei jeweils zumindest eine Windkraftanlage (4) und/oder zumindest eine Solaranlage in einer Ebene (3) angeordnet sind.

2. Wind- und Solarkraftwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahlskelett- oder -fachwerkbau (2) eine turmartige Form hat.

3. Wind- und Solarkraftwerk nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahlskelett- oder - fachwerkbau (2) um seine senkrechte Längsachse (2.1) drehbar gelagert ist, so daß die Windkraftanlagen (4) nach der Windrichtung ausrichtbar sind.

4. Wind- und Solarkraftwerk nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Ebene (3) des Stahlskelett- oder -fachwerkbaus (2) um dessen senkrechte Längsachse (2.1) drehbar gelagert ist, so daß die in dieser Ebene (3) befindliche zumindest eine Windkraftanlage (4) nach der Windrichtung ausrichtbar ist.

5. Wind- und Solarkraftwerk nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Solaranlagen drehbar gelagert sind, so daß die Solarflächen der Solaranlagen nach dem Einstrahlwinkel der Sonne ausrichtbar sind.

6. Wind- und Solarkraftwerk nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Grundfläche von 100 × 100 m und eine Höhe von 250 m aufweist.

7. Wind- und Solarkraftwerk nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß es sechs Ebenen (3) mit einem Durchmesser von 50 m aufweist, wobei jede Ebene (3) 30 m von jeder benachbarten Ebene (3) entfernt ist und die unterste Ebene (3.1) einen Abstand von 50 m von der Grundfläche hat.

8. Wind- und Solarkraftwerk nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß auf jeder Ebene (3) sechs Windkraftanlagen (4) mit je 250 kW Leistung sowie eine Solaranlage mit 300 kW Leistung angeordnet sind.